摘要:本文对油浸变压器局部放电问题的查找方式进行探讨，通过生产实例提出处理局放量超标的可行性解决方案，提高变压器电气性能和使用寿命。
关键词:油浸式变压器;局部放电;变压器绝缘;放电量;绝缘材料
不易查找故障点，可能出现在变压器的外部，也可能出现在变压器的内部。尤其是出现在变压器的内部，往往需要通过吊罩、解体才能找出故障点，对生产厂家会带来相当大的麻烦。按照最新的国家标准GB/T1094．3-2017规定Um=72．5kV且额定容量为10000kVA及以上变压器的局部放电测量为出厂的例行试验，且局放量≤300PC，国家电网规定局放量≤100PCm局放量的大小能反映出变压器制造厂家的管理、技术工艺、制造水平，其目的是为了提高电气设备运行的安全可靠性
1、概述
电气设备局部放电量的查找方法有超声波检测法、紫外线检测法、红外线检测法、电气定位法等。实际工作中往往需几种方法综合使用，其中超声定位法及电气定位法常用于结构复杂的油浸式变压器局放位置的查找，而紫外线、红外线定位法，常用于结构简单的避雷器、GIS等设备充油式电气设备。因为每种方法都具有局限性，对生产厂家来说如何找出一套适合本企业的方法尤其重要。
油浸式变压器局部放电的特征,局部放电是指在电压的作用下，变压器绝缘结构发生非惯性放电的现象。这种现象常见于绝缘结构气隙、油膜以及导体边缘等部位。在油浸式变压器内，局部放电的原因较为复杂，放电初始为低能量放电，根据放电情况的不同，可划分为多种形式。以绝缘介质为划分依据，可将放电划分为油液放电和气泡局部放电；以绝缘部位为划分依据，可将放电划分为固体绝缘放电和绝缘纸板局部放电。固体绝缘中的局部放电常见于空穴、油隙和电极尖端等处，绝缘纸板中的局部放电常见于油隙、沿固体绝缘表面等处。
2、产生局部放电的原因和预防措施
2.1、铁心、油箱引起的局部放电及预防措施
铁心片冲剪加工过程中会产生毛刺,毛刺不仅会造成铁心片边缘毛刺短接,使空载损耗增加,而且在高压电场下会发生局部放电。另外,由于铁心片在冲剪加工中是移动的,在选片和铁心叠积过程中,铁心片也不能避免平面窜动,铁心片边缘毛刺会在这个过程中脱落,夹人片间或落人绝缘中。因此,在生产工艺上对冲剪毛刺大小要严格控制,纵向剪切毛刺高蕊0.03lnI,横向剪切毛刺高簇0.02mm,铁心片冲剪工序的操作者一旦发现毛刺超差,应立即停止生产,寻找原因。
原因及其排除方法有:1)滚刀刃口损坏,重磨或更换滚刀。2)滚刀间隙太大,利用塞尺、箔片等把间隙调整到0.01一0.02mm。3)滚刀吃刀量太大,应调整到0.2mm。铁心装瓦中,保证铁心一点接地是非常重要的。如果铁心出现多点接地,将由于漏磁感应而产生电位差,从而导致金属件间产生局部放电。在铁心一点接地基础上,铁心金属部件或导电体连接不良,使金属物体有悬浮电位存在,也会引起局部放电。避免连接不良的简便方法是去除连接处的漆皮,使金属可靠接触。绑扎粘带或涂刷粘合剂时,不得在铁心表面有气泡存在。铁心装配后产生的金属异物主要来源于铁心紧固部件的螺栓、螺帽、螺扣上的铁屑、以及由于公差配合不好而进行扩孔、套扣所产生的铁屑和金属粉末。这些金属异物,带人铁心中,会引起局放量增加。紧固螺栓时,要用吸尘器随时将产生的金属粉末清除干净,并严禁在铁心夹件、部件上套扣和扩孔处理。夹件及上节油箱的制造要重点控制箱壁内及焊接处无尖角毛刺,彻底清理飞溅的焊珠和焊渣。
另外,上节油箱的联气管要有适当的坡度,合理设置放气装置,满足注油时各部位注满变压器油,不得有窝气死角。铁心夹件及油箱内部应严禁有尖角毛刺。据线圈较近和引线引出周围的金属棱角(如夹件的肢板、套管升高座和油箱内壁的焊接部位)应磨圆或采取加大曲率半径的措施,防止因此产生的局部放电,见图l。
2.2绕组、引线引起的局部放电及预防措施
变压器端部电场畸变较大,在绕组端部,绕组对铁扼的电场中有很强的切线分量,以致在较低电压下就可能对周围发生局部放电。可以找出铁扼绝缘等位面的形状和位置.制作与等位面形状相同的角环,从而减少电场切线分量,提高局部放电的起始电压。另外,现在的线圈设计中,越来越多的采用中部出线的方法来降低产生局部放电的可能性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆线圈本身在正常情况下不会发生局部放电现象,但是为了保证线圈各梯度电位之间的电场均匀,顺利通过感应耐压及冲击试验,线圈的笋制首先要严格控制导线的质量,裸线要平整、光滑、无尖角毛刺,匝绝缘包扎要紧实均匀不得有起翘纸片和断层。线圈的换位及出头械弯用专用工具,不要城急弯,避免导线弯曲内侧出现尖棱。无悬浮的纸边和布带头,严禁碰伤撑条垫块等绝缘件,并确保线圈表面清洁无尘土。
变压器的引线设计中,在考虑击穿许用场强的同时,还要考虑其在工作电压下也不应出现有害的局部放电以保证其长期的工作特性。为了避免引线周围出现局部放电,在进行引线设计时,要对引线周围的电场进行计算分析,找出最大场强所在点,并对其进行分析。如靠近高压线圈的引线,在考虑满足允许电流的同时,还要考虑加大曲率半径,满足电场均匀的要求。如设计不合理,会引起引线周围的电场局部场强过高。例如,要尽量避免引线相互垂直布置,经计算相同条件下(忽略外包绝缘层)两根引线相互垂直比平行布置时的最大电场强度高出10%左右。
降低引线周围的电场强度的简便方法为:l)加厚引线每边绝缘厚度。2)加大引线的绝缘距离。3)加大引线直径。加大绝缘距离时场强下降的趋势较为明显,但这样会使油箱的体积增大,增加了制造成本。加厚引线每边绝缘厚度是经济可行的办法,但是从散热方面考虑,引线绝缘也不能无限度的加厚。因此,我们对场强大的引线绝缘结构进行修正时,首先考虑加厚引线绝缘。如场强仍大,则考虑加大引线直径;如仍旧大时,再增大引线绝缘距离。这样可以避免因变压器的总体体积增大过多而提高制造成本。生产过程中,高压引线采用电极屏蔽结构时,屏蔽后电极截面及绝缘厚度如图2。在矩形导线外用铝箔填充为圆形,再于其外包金属皱纹纸,形成曲率较大的电极,于其外再包上绝缘。
这种结构在制造过程中易出现以下问题:l)金属皱纹纸没有拉紧,包扎时出现折叠,使电极上出现小尖角,尖角和绝缘纸间形成小油隙,成为电极缺陷,2)外包绝缘纸未拉紧,绝缘纸出现折叠,折叠处形成小油隙,成为绝缘缺陷,。这两种制造缺陷都会影响周围电场的均匀程度,出现局部场强增大。在生产实践中逐渐发现铝箔的质地易碎,包裹过程中容易出现断裂产生尖角,碎片如果落人线圈内,也会造成事故隐患。因此,可以在导线外先用皱纹纸填充为圆形后包金属皱纹纸,注意这时金属皱纹纸两端圆整,并一定要直接与裸导线相接触,于其外再包绝缘。另外,在制造过程中,引线的焊接部位要牢固、平整、无尖角毛刺。焊接的缺点是产生的焊渣如清理不净会产生很大的事故隐患,尤其是在高场强部位。可以考虑用轧接代替焊接,但要注意轧接处不能出现窝气空穴。
2.3、干燥、真空注油过程中引起的局部放电及预防措施
干燥过程中,如果干燥不彻底,在绝缘件中的残余水份,会使其电气强度大为降低。由于变压器使用的纸板主要成分是硫酸盐纤维,纤维之间有大量空隙,具有很高透气性、吸油性、吸水性。干纸电气强度不高,最易受潮,受潮后的纸板的电气强度最低时仅为干纸电气强度的1%。干燥后透气性好矛应注意干燥温度过高时间过长会加剧绝缘老化。
温度不够时间过短则干燥效果达不到,一般温度在10℃一110℃为宜。有的绝缘件尺寸太大,可以在不影响机械强度的合适位置开小孔来提高干燥效果。在总装之后,要进行真空注油。绝缘材料中存在着空穴或空腔,其内通常是充满了气体,当其浸油后,油往往不能浸人此空腔内,故当含有此绝缘材料的绝缘结构在受到一定电场强度作用时,会使空穴发生放电。即使油能浸人带有空穴的纸或纸板内时,仍然有发生局部放电的可能,只不过出现局放时的场强比存在气体时要高。因此,真空注油的工艺对局部放电有着重要的影响。从理论上讲,真空度越高,进油速度越慢,注油时间越长越有利。如果变压器绝缘结构中浸有处理不良的变压器油时,由于油中有可能存在气泡,而气泡中的气体介质常数和击穿强度又比油要低,所以气泡会首先出现放电。变压器不含气泡时,局部场强达16kwun才能发生局部放电,但在油中含有气泡时,平均场强只有2kWmnI就出现局部放电。因此要避免注人的变压器油中存在着悬浮状态的气泡(气体空腔),防止产生局部放电。严格保证真空度达到工艺要求,静放时间要足够长,同时保证真空注油时管路的清洁度和密封度也是十分必要的预防措施。
3、结论
局部放电是一个复杂的问题,在对局部放电的预防措施进行了初步探讨后,归纳起来主要是:在前期设计中充分考虑局部放电特性,控制好各部分场强在允许的范围内。在生产过程中要对产品精益求精,保证生产各环节的清洁度,无金属异物,严格按照工艺要求施工。
参考文献
[1]尹可宁.变压器设计原理[M].北京:中国电力出版社,2013.
[2]吕朝晖.考虑局部放电时的变压器引线设计[J].变压器,2018,35(11):4一8.
[3]H.P.Moser;V.Dahinden.变压器绝缘纸板〔M].辽宁科学技术出版社,1997.
[4]朱木根等.变压器铁心产生局部放电的原因和预防措施{J].变压器,201,38(11).
论文作者:宁岩
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
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