220kV大型電力變壓器局放試驗及分析

220kV大型電力變壓器局放試驗及分析摘要：局部放電測量是變壓器試驗中最重要的項目，也是決定電網(wǎng)的是否能安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)和保障。文章闡述了電力變壓器局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的危害及原因，并對局放試驗的試驗要求、試驗原理等進行了相關(guān)論述。關(guān)鍵詞：220kV大型電力變壓器；局放試驗L/T596《電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程》要求進行局部放電測量。多年來的實踐表明，局部放電試驗對變壓器絕緣中微小缺陷的檢測是非常靈敏的，也是非常有效的，在現(xiàn)場試驗中得到了廣泛的推廣，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有力的保障。變壓器局部放電產(chǎn)生的原因1.1絕緣內(nèi)部的氣隙變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)較為復雜，所使用的絕緣材料既有變壓器油，又有絕緣紙板、層壓木等，干式變壓器中還有環(huán)氧樹脂絕緣。眾多的絕緣材料在生產(chǎn)或安裝過程中難免會存在一些氣隙，而這些氣隙的存在就構(gòu)成了電力變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電的重要原因。通常氣體的來源主要有以下幾方面:a）油浸變壓器真空注油、油循環(huán)、靜置工藝過程中由于值班人員疏忽，使真空機、濾油機控制不嚴，使真空度不滿足工藝要求，循環(huán)、靜置時間不夠，變壓器絕緣中存在殘余氣體，導致運行電壓下發(fā)生局部放電。b）變壓器內(nèi)部絕緣使用的層壓制品，包括層壓絕緣紙板、電工層壓木、層壓玻璃布板等。由于生產(chǎn)企業(yè)對層壓制品中氣泡的危害性認識不足，或生產(chǎn)工藝不夠完善，預浸坯料揮發(fā)物含量較高，使層壓制品中殘留氣泡。對油浸變壓器而言，由于真空注油真空度不高注油后靜放時間不夠，層壓制品中的氣體沒有把油完全置換出來，影響材料的絕緣性能。c）線圈在干燥工藝過程中真空度控制不好、干燥時間和溫度不滿足要求,導致干燥后的線圈中殘留氣體，造成變壓器發(fā)生局部放電。d）固體絕緣變壓器環(huán)氧樹脂真空澆注工藝中由于真空度不夠高、真空保持時間不夠長，不能徹底脫氣使環(huán)氧樹脂固化物中殘存一些氣體。在包裹絕緣的干式變壓器中由于浸漬負荷絕緣材料和導線的膨脹系數(shù)存在差異，從而造成一些氣隙。在運行過程中這些氣體導致變壓器局部放電。變壓器結(jié)構(gòu)缺陷。某些變壓器在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面不夠合理，絕緣結(jié)構(gòu)中電場分布不均勻，從而造成特定部位的電場強度高于相應絕緣材料的起始游離電壓水平產(chǎn)生局部放電。例如復合絕緣中介電系數(shù)相差較大，電場分布不均勻;筒式線圈層間電壓選擇偏高，段間距離偏小;出線結(jié)構(gòu)布置不合理等，均會使變壓器發(fā)生局部放電。另外設(shè)計選用的許用電場強度偏高也是產(chǎn)生局部放電的重要因素。材料方面的原因。變壓器所使用的銅（鋁）導線、銅（鋁）箔表面不光滑，有毛刺，絕緣材料的電氣性能不滿足設(shè)計要求，起始游離電壓偏低等。加工工藝控制不嚴格。變壓器中所使用的金屬部件如夾件等在加工過程中未能徹底消除毛刺;電屏蔽、磁屏蔽接地不良，高壓引線裝配時接觸不好，產(chǎn)生懸浮電位;托板、角環(huán)等絕緣件未倒角或消除毛刺;繞組中導線和引線焊接部位處理不光滑，有尖角和毛刺;鐵芯剪裁和疊裝時形成毛刺等，均會造成電場集中，產(chǎn)生局部放電。變壓器器身清潔度不夠。由于生產(chǎn)過程中的金屬微粒、油箱焊接是遺留的焊渣、生產(chǎn)環(huán)境的降塵都可能落入變壓器繞組或器身中。對于油浸變壓器，器身注油后油中的導電顆粒通過油循環(huán)流落到器身各處，如到達高場強處，則會引起局部放電。局部放電的測量局部放電試驗的目的是發(fā)現(xiàn)變壓器結(jié)構(gòu)和制造工藝、安裝工藝的缺陷。2.1現(xiàn)場局部放電試驗的基本要求電力行業(yè)標準DL/T474—2006《電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導則》中對電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗的相關(guān)要求進行了闡述。電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗通常使用電氣法(脈沖電流法)，主要測量的物理量為規(guī)定測量電壓下的局部放電量和變壓器局放的起始電壓和熄滅電壓。變壓器局部放電試驗的加壓時間及步驟如圖1所示。圖1變壓器局部放電試驗加壓程序t'=60min(Um>300kV)或t'=30min(Umv300kV);Um為變壓器額定電壓先試驗電壓升到U3(1.1Um)下進行測量，保持5min,然后試驗電壓升到U2(1.5Um),保持5min匯總，接著試驗電壓升到U1，試驗時間上=額定頻率/試驗頻率x120s，最后電壓降到U2下進行測量，保持時間30/60min，電壓降到U3讀數(shù)。試驗前應記錄試驗回路的背景噪聲，其值應低于規(guī)定的放電量的50%。測量應在所有分級絕緣繞組的線端進行，自耦連接的一對繞組的線端應同時測量。在電壓升至U2及由U2下降的過程中應記錄起始、熄滅電壓。2.2試驗電源的選擇及原理接線圖變壓器現(xiàn)場局放試驗時施加的電壓很高，最高電壓達到了感應耐壓值(大于1.5Um)。通常電力變壓器在額定頻率下，當電壓大于110%額定電壓時，鐵芯趨于飽和，勵磁電流將隨電壓增加急劇上升。根據(jù)電磁感應原理，感應電動勢為：E=4.44FN①m以感應電動勢E增加時，欲保持磁通密度不變，必須相應地將頻率提高?，F(xiàn)場試驗電源一般采用工頻(50Hz)的倍頻或其他合適的中頻電源。為了達到試驗設(shè)備輕便、結(jié)構(gòu)簡單的目的，通常對變壓器進行單相勵磁、單相測量，勵磁電壓從變壓器低壓繞組施加。變壓器局部放電試驗的基本前提是生成中頻電源，通常生成中頻電源的方式有變頻電源和發(fā)電機組兩種，見圖2和圖3。圖2發(fā)電機電源方式下變壓器局放試驗原理接線圖G—中頻發(fā)電機組;BPG—變頻電源;SYB—試驗變壓器;L—補償電抗器;Zm—檢測阻抗；C1—耦合電容，通常利用變壓器套管的電容圖3變頻電源方式下變壓器局放試驗原理接線圖變頻電源方式:采用電力半導體變頻電路將50Hz工頻變換成中頻交變電源。這種方式的突出優(yōu)點是設(shè)備輕便，輸出頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)，利用適當?shù)难a償電抗器可使試驗回路在接近并聯(lián)諧振工況下工作，所需電源的容量較小。但其實現(xiàn)起來電路較為復雜，對元件參數(shù)要求苛刻，帶無功負載能力差。目前常在220kV及以下電壓等級的變壓器局放試驗中使用，隨著電子技術(shù)的不斷進步，變頻電源的應用范圍正逐步擴大。中頻發(fā)電機方式:通常由電動發(fā)電機組生成試驗所需頻率的電源，優(yōu)點是輸出電壓穩(wěn)定、結(jié)實耐用、維護方便，安全性好，可靠性高。其缺點是:體積大，重量相對較重，在被試品容性負載較大時，由于發(fā)電機定子容性電流的助磁作用，可能引起自激現(xiàn)象，需要較準確地設(shè)計補償電抗的容量。發(fā)電機方式使用與幾乎所有電壓等級和容量的變壓器試驗，是目前應用最廣泛的電源方式。結(jié)語隨著我國電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，電力配套監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備得到了不斷的優(yōu)化和更新。特別是對電力變壓器局部放電試驗的研究，不論是在技術(shù)上，還是在實際操作中電力變壓器的性能監(jiān)測力度都得到了很大的提升，有效地避免和預防了變壓器局部放電。今后，電力行業(yè)