局部放電及其原理

 

　　局部放電又稱靜電游離，就是靜電荷流動的意思。在一定的外施電壓作用下，在電場較強的區(qū)域靜電荷在絕緣較弱的位置首先發(fā)生靜電游離，但不形成絕緣擊穿。這種靜電荷流動的現(xiàn)象稱為局部放電。對于被氣體包圍的導體附近發(fā)生的局部放電稱為電暈。

 

　　局部放電是在變壓器內(nèi)部絕緣局部位置發(fā)生的放電，因放電處于局部位置，能量較低，并不直接構成內(nèi)部絕緣的貫穿性擊穿。

 

　　對變壓器局部放電試驗，我國在初期階段是對220kV級及以上變壓器執(zhí)行。后來新IEC標準規(guī)定，當設備最高工作電壓Um≥126kV時，就要做變壓器局部放電測量。國家標準也做了相應的規(guī)定，對設備最高工作電壓Um≥72.5kV，額定容量P≥10000kVA的變壓器，如無其他協(xié)議，均應進行變壓器局部放電測量。

 

　　局部放電試驗方法按GB1094.3-2003中規(guī)定執(zhí)行，局部放電量標準規(guī)定應不大于500pC。但實際合同中用戶經(jīng)常要求小于等于300pC或小于等于100pC，這種技術協(xié)議：要求變壓器生產(chǎn)企業(yè)具有更高的產(chǎn)品技術標準。

 

　　局部放電的危害

 

　　局部放電的危害程度與其產(chǎn)生原因、部位及起始電壓和熄滅電壓高低均有關系，起始電壓和熄滅電壓越高危害越小，反之越大；就放電性質而言，影響固體絕緣的放電對變壓器危害最大，會使絕緣強度降低，甚至造成破壞。

 

　　局部放電的成因

 

　　造成局部放電的因素除了設計上考慮不周密外，最普遍的因素是由制造生產(chǎn)過程中造成的：通常有以下幾個主要原因：

 

　　1、零部件結構有尖角、毛刺，造成電場畸變，放電起始電壓降低；

 

　　2、有異物和粉塵，引起電場集中。在外電場作用下發(fā)生電暈放電或擊穿放電

 

　　3、有水分或氣泡。因水、氣介電系數(shù)較低，所以在電場的作用下，首先發(fā)生放電；

 

　　4、金屬結構件懸浮劑接觸不良形成電場集中或產(chǎn)生火花放電。

 

　　降低局部放電的措施

 

　　1、防塵控制

 

　　產(chǎn)生局部放電的因素中，異物和粉塵是非常重要的誘因。試驗結果表明，ф1.5μm以上的金屬顆粒，在電場作用下有可能產(chǎn)生遠大于500pC的放電量。無論是金屬的還是非金屬的粉塵存在，都會產(chǎn)生集中電場，使絕緣的起始放電電壓降低，擊穿電壓降低。因此，變壓器制造過程中，保持潔凈的環(huán)境和器身是非常重要的，必須嚴格實施防塵控制。按制造過程中產(chǎn)品可能受粉塵影響的程度進行嚴格控制，建立密封防塵廠房。例如在平整導線、導線包紙、繞組繞制、繞組套裝、鐵心疊積、絕緣件制造、器身裝配和器身整理時，絕對不允許異物殘留和粉塵進入。按制造過程中產(chǎn)品可能受粉塵影響的程度進行嚴格控制，建立密封防塵廠房。例如在平整導線、導線包紙、繞組繞制、繞組套裝、鐵心疊積、絕緣件制造、器身裝配和器身整理時，絕對不允許異物殘留和粉塵進入。

 

　　2、絕緣件集中加工

 

　　絕緣件非常忌諱帶有金屬粉塵，因為一旦絕緣件附著金屬粉塵，要想徹底清除干凈是非常困難的。因此有必要在絕緣車間統(tǒng)一集中加工，并設置一個機械加工區(qū)域，該區(qū)域應注意與其他生產(chǎn)粉塵的區(qū)域隔離。

 

　　3、嚴格控制硅鋼片的加工毛刺

 

　　變壓器鐵心片通過縱剪、橫剪剪切成型，這些剪切切口，都存在不同程度的毛刺。毛刺不但能引起片間短路，形成內(nèi)部環(huán)流，增大空載損耗，而且也增加了鐵心厚度，實際上減少了疊片片數(shù)。更為重要的是：在鐵心插上軛或運行中受到震動等，毛刺可能會掉落在器身上，發(fā)生放電。毛刺即使落在箱底，也可能在電場的作用下，有序排列，造成地電位放電。因此，鐵心片毛刺應盡可能的少，盡可能小。110KV產(chǎn)品鐵心片毛刺應不大于0.03mm，220KV產(chǎn)品鐵心片毛刺應不大于0.02mm。

 

　　4、引線采用冷壓端子

 

　　采用引線冷壓端子形式是降低局部放電量的有效措施。因為采用磷銅焊時要產(chǎn)生許多飛濺焊渣，容易散落在器身和絕緣件中。此外其焊接邊界區(qū)需要用浸水石棉繩隔開，這樣水就會進入絕緣中。如果絕緣包扎后水分清除不徹底，就會增加變壓器的局部放電量。

 

　　5、零部件邊緣的圓整化

 

　　零部件邊緣圓整化的目的在于：1）、改善場強的分布，提高放電的起始電壓。因此鐵心中的金屬結構件如夾件、拉板、墊腳及支架邊緣、壓板及出線口邊緣、套管升高座的壁、箱壁內(nèi)側的磁屏蔽護板等均應該倒圓處理。2）、防止摩擦產(chǎn)生鐵屑。如夾件的起吊孔與掛繩或掛鉤的接觸部分均需倒圓。

 

　　6、總裝配時的產(chǎn)品環(huán)境及器身整理

 

　　器身真空干燥后，裝箱前要進行器身整理。產(chǎn)品越大，結構越復雜，則整理時間越長。由于器身壓緊、緊固件的緊固都是器身裸露在空氣中進行，期間會發(fā)生吸濕及粉塵散落，因此器身整理要在防塵區(qū)進行，如整理時間（或暴露在空氣中的時間）超過8小時，需要進行再干燥處理。器身整理結束后進行扣上節(jié)油箱抽真空注油階段。因為器身整理階段器身絕緣會吸濕，所以需要對器身進行脫濕處理。這是保證高電壓產(chǎn)品絕緣強度的重要措施，所采取的方法就是對產(chǎn)品進行抽真空。根據(jù)器身和環(huán)境濕度、含水量標準確定抽真空的真空度，并根據(jù)出爐時間、環(huán)境溫度、濕度確定抽真空的時間。

 

　　7、真空注油

 

　　真空注油的目的在于通過對變壓器抽真空，清除產(chǎn)品絕緣結構中的死角，徹底排出空氣，然后在真空狀態(tài)下注入變壓器油，使器身完全浸透。注油后的變壓器，至少靜放72小時才能進行試驗，這是因為絕緣材料的浸透程度與絕緣材料的厚度、絕緣油的溫度、浸油的時間有關。浸透的程度越好，放電的可能性越小，因此一定要有足夠的靜放時間。

 

　　8、油箱及零部件的密封

 

　　密封結構的好壞直接關系到變壓器的滲漏。如果出現(xiàn)漏點，必然會有水分進入變壓器內(nèi)部，從而導致變壓器油和其他絕緣件的吸潮，這是局部放電的因素之一。因此要保證密封性能的合理。