摘要：随着人们生活水平的不断提高，对于电力的需求在不断的加大。大型电力变压器在电力系统中处于核心地位，其安全稳定运行对于整的电网至关重要。绝缘性故障是影响电力变压器安全稳定运行的重要原因，而在这其中匝间绝缘故障占据了主要因素。对于变压器绕组而言，轻微的匝间放电的发展可能会造成匝间短路甚至更严重的后果。因此，对变压器绕组匝间局部放电的发展进行深入研究具有重要意义。
关键词：电力变压器;匝间绝缘;局部放电
引言
二十一世纪，我国经济进入飞速发展阶段，与此同时，社会各行业对电能的需求也达到了一个新的高度。中国电力企业联合会2015年统计数据显示，国内2014年发电装机总容量为13.6亿千瓦，全口径发电量已达到5.5万亿千瓦时，在世界各国中均稳居第一;我国在人均装机容量和人均年用电量方面分别为1千瓦和4038千瓦时，达到世界平均水平。在《2016年度全国电力供需形势分析预测报告》则中指出，国内2015年全社会用电量为5.55万亿千瓦时，同比增长0.5;全社会用电量在“十二五”时期年均增长率为5.7%。目前，我国电网在不断扩建中，交流1000kV、直流士800kV电网逐步投入使用，电网电压等级不断提高的同时，对电力系统运行安全性的与稳定性也提出了更高的要求。在电力系统中，大型电力变压器处于核心地位，其安全稳定运行对于整个电网至关重要，一旦发生故障，将有可能造成大面积的停电事故，给电力系统和国民经济造成不可估量的损失。
1试验平台及研究方案
1.1试验模型线圈制作
因为研究的是变压器线圈的匝间绝缘，因此，原理上讲可以用最简单的两个线段作为试验模型进行研究，但是，这样的试验模型与实际变压器线圈的形状差异太大，而且没有考虑变压器线圈线饼间电场的作用，而实际变压器线圈的匝间绝缘在工作过程中是要受匝间电场和线饼间电场的联合作用的。因此，在研究变压器线圈匝间绝缘时，所采用的试验模型既要考虑与实际变压器线圈在形状上的相似性，更重要的是要考虑模型线圈匝间绝缘中的电场分布与实际变压器线圈匝间绝缘中的电场分布的一致性。但在实际的变压器线圈中，不仅线圈的纵向尺寸很大，而且处于同一个线饼中的各匝的电位都是不同的，因此，要想使模型线圈完全模仿实际变压器，不仅会因模型线圈很大给试验带来不方便，而目会伸试骑的申源系统非常复杂。
1.2变压器油箱模型
为了与线圈模型良好配合，本文采用试验油箱为自制油箱，一个试样的整个试验过程需要在多个位置完成，如放入试样、抽真空、局部放电测试等，所以要求试验油箱方便移动;同时匝间绝缘局部放电试验在不同温度下进行，所以试验油箱需具有恒温保持能力。参照上述要求，油箱的制造材料与主要尺寸如下:油箱底座、油箱盖、与支撑部分采用铝制材料制成，油箱主体为环氧筒制成，邮箱底座厚为20mm,边长为650mm，试验箱的主体壁厚lOmm、内径为460mm、外径为480mm、高度为425mm，油箱盖厚度为20mm、直径为520mm;试验油箱最高加热温度为1300C。
2.3局部放电检测系统
局部放电的检测方法主要包括特高频检测法、超声波检测法和脉冲电流法等。在这些检测方法之中，脉冲电流法因其操作方法简单、故障定位精准、局部放电信息量丰富并且对放电故障具有足够的灵敏性等优点，得到了国际上的普遍认同。所以，本文采用脉冲电流法对试验中的局部放电信号进行检测。脉冲电流法检测系统主要由HIPORRONICSDDX-7000数字式局部放电检测仪、检测阻抗、信号传输电缆等组成，如图所示。DDX-7000局部放电检测仪采样速率为80MHz，检测灵敏度为O.1PC。在每次使用前，脉冲电流系统需对放申L量进行校准，以保证试验测量的准确性。
2室温下变压器匝间绝缘局部放电发展规律
2.1脉冲最大幅值和脉冲平均幅值发展规律
在不同加压持续时间下局部放电脉冲最大幅值随试验电压的变化情况如图所示。从图中可见:局部放电脉冲最大幅值整体上随试验电压的增加而增大，增长方式类似指数型。实际试验过程中，脉冲最大幅值变化趋势存在如下特点:①当试验电压比较小时，部分试样脉冲最大幅值出现忽大忽小的波动式变化，但放电幅值相对较小，说明此时局部放电不仅强度小，而且放电不稳定;②随着试验电压升高，几乎所有试样的局部放电脉冲最大幅值都出现了一个显著增大的现象，即在某一电压下(该电压在不同试样中并不相同)放电最大幅值出现明显拐点，出现“突增”现象，此现象说明在某一电压(即出现拐点的电压)之前，试样整体绝缘性能较好，出现局部放电的位置较少且放电较弱，达到此电压后，局部放电点的数量迅速增加，放电也随之增强，导致局放量出现“突增”;③在“突增”现象之后，随着试验电压继续升高，相当一部分试样局部放电脉冲最大幅值增长率放缓，甚至个别试样的局部放电脉冲最大幅值出现下降趋势，说明此时放电已达到一个新的平稳阶段，已无大量新放电点增加，同时碳化通道的形成可能使局部电场均匀化，导致放电量较大的放电点放电熄灭[fsll，所以个别试样局放量出现下降趋势。
a加压持续时问6min试样变化趋势
b加压持续时问12min试样变化趋势
2.2脉冲功率发展规律
在不同的加压持续时间下局部放电脉冲功率(单位时间内电压与幅值乘积绝对值的总和)随试验电压的变化情况。脉冲功率整体上呈上升趋势，变化趋势类似指数型。在实际试验中，发现个别试样的脉冲功率幅值在试验电压较小时随着电压的升高而增大，但是当电压增加到一定幅值以后脉冲功率幅值出现下降趋势，而后随着试验电压的增加脉冲功率幅值又迅速上升;另有个别试样的脉冲功率幅值从试验开始就长期维持在较低水平，但是当试验电压超过某一数值后，脉冲功率幅值出现“突增”。
2.3脉冲最大幅值和脉冲平均幅值发展规律
在不同的加压持续时间下，局部放电脉冲最大幅值随试验电压的变化情况。从中可见:局部放电脉冲最大幅值整体上随试验电压的增加而增大。在实际试验过程中，多数试样脉冲最大幅值随着试验电压的增加逐渐增大并表现出明显的拐点;部分试样脉冲最大幅值发展较为稳定，呈近似线性增长趋势;相当数量试样在试验电压较低时，脉冲最大幅值随试验电压的增加而增大，随后放电发展处于微小的上下波动状态，整体上放电量几乎不增不减，随着试验电压的继续增加，脉冲最大幅值则出现明显上升或下降趋势，在下降趋势试样中另有个别试样放电出现熄灭现象。
结语
为了研究电力变压器线圈匝间局部放电发展特征，本文在实验室内构建了变压器匝间绝缘局部放电试验平台，设计并制作了匝间绝缘局部放电试验模型线圈，分别在室温和800C下对变压器匝间绝缘局部放电特征量与二维图谱进行了系统的研究。初步得到以下结论:阶梯电压作用下，变压器匝间绝缘局部放电脉冲最大幅值、脉冲平均幅值、脉冲功率随试验电压的增大整体上呈增加趋势;脉冲重复频率随施加电压的增加会出现先增大而后又下降的变化规律，使脉冲重复频率随施加电压的升高出现局部极大值。
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论文作者:唐亮,阚烨飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/28
标签：脉冲论文; 局部论文; 电压论文; 试样论文; 线圈论文; 变压器论文; 大幅论文; 《电力设备》2018年第1期论文;