摘要：变压器局部放电试验对其在设计、制造和安装方面的缺陷特别灵敏，通过局部放电试验可以在很大程度上提高变压器的质量，保证电网的安全稳定运行。同时局部放电试验目前已成为衡量电力变压器质量的重要检测手段，也被业界人士所认可，相信在局部放电试验的检测手段下，电力变压器的质量水平会得到较大的提升，对电网的稳定运行提供安全的保证。
关键词：变压器；局部放电；问题
1 局部放电及其原理
局部放电又称游离，也就是静电荷流动的意思。在一定的外施电压作用下，在电场较强的区域，静电荷在绝缘较弱的位置首先发生静电游离，但并不形成绝缘击穿。这种静电荷流动的现象称为局部放电。对于被气体包围的导体附近发生的局部放电，称为电晕。变压器油内存在着大量的正、负离子和极性分子。因正、负离子的数量相等，故在油中不显电性。由于绝缘纸板对油中的负离子和极性分子有吸附作用，使油中电荷产生了定向移动。
在强油导向冷却系统中，当开动油泵后，在器身内部流速较快的区域，油中的正离子被流动的油带走，使正、负离子产生分离。这样就产生了油带正电，固体绝缘材料带负电，其带有电量相等、符号相反的电荷。电荷分离之后，可能沿着导电通路向大地泄漏，也可能与异性离子复合成中性分子。这种使电荷减少的过程，电荷松弛，但电荷松弛的速度远远慢于电荷积累的速度。在相同条件下，油中含水量少，电荷密度会增加；而含水量多，电荷密度则降低。油的含气量越大，油的绝缘强度越低，越容易产生放电。放电会使油产生分解，其分解生成物将导致油质劣化，使油中的静电带电现象显著，从而危及油的绝缘性能。
对于产品的局部放电，要想满足用户要求，须在产品设计时认真分析绝缘结构的电场分布，留有绝缘裕度，并要适当选择优质的绝缘材料。由于真空处理不够而残存的气泡及在耐压试验中分解出来的气泡，均会随时间的增加被油吸收而消失。所以，对于感应耐压和冲击耐压试验后的变压器，必须静放一段时间再做局部放电试验，否则，会因耐压后分解出来的气泡造成局部放电的假现象。在局部放电试验中，当放电量超出标准值时，应找出放电部位，以便进行处理。这样，对改进绝缘结构、提高工艺水平有指导意义。因此，测定局部放电部位是一项重要技术课题。
2 变压器局部放电产生的因素
局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电。它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中遗留的缺陷在高强电场作用下发生重复击穿和熄灭的现象。这种放电的能量通常很小，在短时间内并不会影响到变压器的绝缘强度。局部放电可能出现在固体绝缘的空隙中，也可能出现在液体绝缘的气泡中，或发生在不同介电特性的绝缘层间，或金属表面的边缘、尖端部位。
2.1绝缘内部的气隙
变压器的绝缘结构较为复杂，所使用的绝缘材料既有变压器油，又有绝缘纸板、层压木等，干式变压器中还有环氧树脂绝缘。众多的绝缘材料在生产或安装过程中难免会存在一些气隙，而这些气隙的存在就构成了电力变压器内部产生局部放电的重要原因。通常气体的来源主要有以下几方面：一是油浸变压器真空注油、油循环、静置工艺过程中由于真空度不满足工艺要求，循环、静置时间不够，变压器绝缘中存在残余气体，导致运行电压下发生局部放电。二是变压器内部绝缘使用的层压制品，包括层压绝缘纸板、电工层压木、层压玻璃布板等。由于生产企业对层压制品中气泡的危害性认识不足，或生产工艺不够完善，预浸坯料挥发物含量较高，使层压制品中残留气泡。对油浸变压器而言，由于真空注油时真空度不高、注油后静放时间不够，层压制品中的气体没有被油完全置换出来，影响材料的绝缘性能。三是变压器器身（绕组、引线、各种绝缘件的组合体）在生产过程中，当在干燥工艺处理阶段，如果真空度、干燥时间和温度控制不好，器身绝缘件干燥不彻底，那么绕组或绝缘件中可能就会留有气体，造成变压器发生局部放电。四是固体绝缘变压器环氧树脂真空浇注工艺中由于真空度不够高、真空保持时间不够长，不能彻底脱气，使环氧树脂固化物中残存一些气体。在包裹绝缘的干式变压器中由于浸渍负荷绝缘材料和导线的膨胀系数存在差异，从而造成一些气隙。在运行过程中这些气体导致变压器局部放电。
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2.2变压器器身的洁净度
由于在生产制造过程中金属颗粒，焊接油箱时遗留的金属渣子，生产环境的降尘量，操作人员身上的灰尘都可能落入变压器的绕组和器身。对于油浸变压器，器身注油后，油中的导电颗粒通过油的循环流落到器身的各处，如果流落到高电场处，则会引起局部放电。一般规定器身装配及绕组的环境降尘量控制在20mg/m 3 ；500kV变压器的变压器油5μm及以上颗粒度不多于3000个。近几年来通过控制变压器油的5μm的颗粒度，减小500kV变压器的局部放电取得了良好的效果。
2.3材料方面的原因
在变压器中，使用的导线较多，如果铜铝导致外的箔没有打磨光滑，或是绝缘材料在设计上没有达到电气性能的要求等，也会使变压器产生局部放电。
3 降低局部放电产生的措施
操作人员要严格控制工艺规程，绝缘层压件中不能有气泡、水分和纤维杂质，以免引起电场分布的畸变，导致局部电场强度的升高。另外，在强电场作用下，它们很容易按电场方向而极化定向，并沿电场方向排列在电极间形成导电“小桥”。开始时静电游离（局部放电）产生漏电通道，最终发展成为击穿通道。
3.1合理设计消除电场集中
设计时充分考虑局部放电产生的原因和位置，采用合理的结构消除电场过于集中的部位，包括线圈本体、高低引线装配、分接开关、套管及其连接，尤其是铁心和夹件、油箱、磁屏蔽等一切“地电位”部位。
3.2变压器制造过程的防尘控制
试验结果表明，很小的金属颗粒，在电场的作用下会产生很大的放电量。而且，无论是金属的或非金属的粉尘，都会产生电场集中，使绝缘的起始放电电压降低，击穿电压降低。所以，在变压器整个制造过程中，都要进行防尘控制。根据实际生产情况，可对变压器生产过程进行分级防尘控制。线圈绕制、绝缘件加工、铁心叠装、器身装配、引线装配和器身整理时，绝不许异物和粉尘进入，要实施一级防尘管理。油箱制造和总装配可实施二级防尘管理。
3.3加强对变压器油的质量管理
变压器油在运输和贮存过程中，由于容器和管路的洁净度及与空气接触吸湿等原因，会使油质标准不断下降。因此，对油质管理应采取严格的预防措施。使用前要对变压器油进行验收检查，确保油质符合标准。不要混用不同厂家的变压器油。保证使用的盛油器、导油管、净油机等设备的洁净。
3.4零部件的圆整化
变压器内部的所有零部件如油箱内壁开口处、升高座内壁、夹件、木件等应尽量都圆整化，不能有任何尖角和毛刺。因为在高电场强度作用下，电荷容易集中到尖角的地方，从而引起放电。降低引线周围的电场强度，综合考虑经济性和施工合理性，可适当增加引线每边绝缘厚度、加大引线的绝缘距离或加大引线的直径，来降低引线周围的电场强度，从而减少引线部位的局部放电量。
4 结束语
局部放电是一个复杂的问题。它涉及到设计和制造以及制造产品所用的材料品质等多个方面。不能单一的考虑某个方面，而要综合考虑各种降低局部放电的措施，结合本企业的生产工艺流程，扬长避短，多种方法并用，最大程度的减小局部放电量，满足用户对变压器的性能要求，增强企业在市场中的竞争力和生存力。
参考文献
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[4]牛垚.GIS设备局部放电监测系统的研究[D].华北电力大学，2014.
论文作者:贺庆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：变压器论文; 局部论文; 电场论文; 电荷论文; 层压论文; 引线论文; 气泡论文; 《电力设备》2017年第24期论文;