摘要：主要研究500kV变压器围屏树枝状放电故障，分析了变压器故障的常见类型，并对500kV变压器围屏树枝状放电故障的原理以及发展过程进行了分析。
关键词：变压器；围屏树枝状放电
随着国民经济发展，500kV电网得到迅速发展，已成为地区骨干网架。变压器是变电站的核心设备，变压器故障将会严重影响变电运行，导致区域供电中断，影响群众正常生产生活。本文重点分析500kV变压器围屏树枝状放电故障的原理和原因，对提高500kV变压器安全稳定运行有重要意义。
一、变压器故障
变压器故障类型比较复杂，根据故障部分划分，有内外部故障两种，根据故障形式不同，可以分为绝缘老化、局放、电弧放电、低能量放电等几类，根据故障发生过程，可以分为突发性故障以及慢性发展故障两类。
（一）内部故障
1、磁路故障
磁路故障是指变压铁芯以及夹件故障，其中铁芯多点接地故障最为常见。
2、绕组故障
绕组故障是指线段、纵绝缘以及引线故障，主要有绝缘击穿、断线、绕组/曾建短路和绕组变形等几种。
3、绝缘故障
变压器绝缘故障主要有绝缘油以及主绝缘故障两类，包括绝缘油异常、绝缘系统受潮、相间短路、围屏树枝放电等几种。
4、结构件和组间故障
主要是指内部装配金件、分接开关、套管、冷却器等结构件和组间故障。
（二）外部故障
1、油箱故障
变压器油箱焊接连接不良、密封泄露可能会导致绝缘油渗漏。
2、冷却系统故障
变压器冷却系统主要有油泵、风扇、控制设备等几部分结构，出现故障会导致冷却系统工作异常，变压器运行温度升高，可能导致零部件烧损甚至导致变压器爆炸事故。
3、附件故障
变压器还配套有一系列附件，包括套管、储油柜、测温元器件、净油器、吸湿器等，外部附件故障不及时处理，很可能会快速发展为内部故障。
二、500kV变压器围屏树枝状放电故障
（一）故障形成过程
1、局放薄弱部位
变压器绝缘是绝缘油、绝缘纸、绝缘纸板串联组合绝缘结构，不同结缘介质的介电系数不同，根据变压器的绝缘设计方案，需要合理分配不同绝缘材料厚度，否则将会导致部分绝缘结构承受非常大的电应力。工作电压下，绝缘油承受大场强，结缘值班以及绝缘油介电系数分别为5.1和2.2，两种串联绝缘材料上的总电压和材料厚度以及介电系数成正比，因此绝缘油中场强远高于绝缘纸，绝缘油电气强度一般只有油浸纸绝缘的1/3左右甚至更低，因此油纸组合绝缘局部放电总是先发生在油隙，而如果绝缘系统受潮或者有气泡，局放的起始电压将更低。
2、局放转移发展
线段间长垫块、撑条以及其他绝缘结构都有棱角，绝缘棱角位置电场畸变，围屏以及绕组内部也存在着突出位置，S弯换位、线匝凹凸以及纸板变形弯曲会导致局部油道狭窄，可能引发局部过热，电场畸变场强升高，增加了击穿和局放风险，逐步发展至围屏纸板，或者引发第二个油隙放电。夹层不洁更增加了内部滑闪放电倾向，逐渐在放电通道上产生树枝状碳化沟道。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（二）故障原因
1、内部原因
（1）受潮
绝缘受潮会降低绝缘系统抗电强度，干燥油隙、纸板围屏结构抗电强都非常高，但是油浸绝缘纸板受潮之后电抗将显著下降。变压器运行维护经验表明，变压器油管、导管以及结合面密封良好情况下，潮气入侵通道只有C相侧安全气道和吸湿器。潮气经安全气道以及吸湿器进入油箱内，变压器温度下降，油中湿气将凝结为游离水，并在箱底沉积，发导致油箱底部锈蚀更为严重。
（2）循环通路
强油循环系统运行负荷较大时，油泵以及冷却器全部投入，AB相、BC相间均各自有循环，但是因为安全气道C相进潮，BC相之间形成了湿油循环，导致该循环路径上垫块、围屏纸板受潮加速，导致BC向油和纸板抗电性能显著下降，最终出现树枝状放电。BC相间树枝状放电发生几率显著高于AB相间。
（3）绝缘含气
气体存在会显著降低局放起始场强，变压器内含气量升高，潮气入侵会导致围屏纸板表面形成含湿气泡，甚至导致纸板夹层鼓包、分层形成含湿空穴，增加树枝状放电倾向。
2、外部原因
（1）相间薄弱
变压器长期运行过程中，相间以及相对低平均工作场强将出现一定差异，一般相间平均工作场强要高于对地场强，变压器设计中如果相间以及相对低绝缘水平相同，则会导致结构上相间绝缘较低，运行过程中某相受到过电压影响，相间结构绝缘水平将更低。
（2）绕组首端支出长垫块尺寸与位置不当
出现围屏树枝状放电故障的变压器一般都在绕组首端上下分断接口设置了矩形垫块用于围屏纸板支撑，长垫块前沿尖角叮嘱围屏纸板，围屏紧固机械损伤以及电场作用下，接触点容易烧伤，导致长垫块表面或夹层放电。
（三）处理方法
1、优化结构设计
（1）增加相间间距
采用薄纸筒小油隙设计，适当增加相间距离，减少首端线段匝数，应用薄纸板小油隙，缩减靠近线圈第一油隙为15-20mm，相间加装1-2个屏障。
（2）支撑围屏垫块形状尺寸调整
转移长垫块至和首端距离8-12段位置，该位置电场场地有一定下降，受强电场影响更小，长垫块前端倒圆角，减轻纸板接触点电场畸变程度，防范装配机械损伤。
（3）改善密封
使用压力释放阀代替安全气道，提高变压器运行气密性，选择全密封式油枕，加强强油路密封。
2、加强运行养护
（1）提高变压器油耐压标准
根据电压水平以及电网生产维护需求，提高变压器油耐压标准。
（2）围屏检查
现有监测手段对围屏树枝状放电监测效果一般，日常运行维护中需要借助大修机会检查相间围屏纸板以及长垫块情况。
（3）油色谱分析
生产厂家坚持油色谱分析，确保变压器无故障出厂，运行过程中对油色谱进行连续监测，捕捉故障征兆，防范该类故障。
结语：
围屏树枝状放电故障是500kV变压器运行中常见故障，影响范围较大，危险性较高，变电运行过程中值班工作人员要密切相关相关指标变化，了解故障处理流程，提高500kV变电运行安全性和可靠性。
参考文献：
[1]罗虎,史义.500kV变压器围屏树枝状放电故障分析[J].电气技术,2016（04）.
[2]韩贵,王淑娟.油浸纸板沿面放电特性的研究[J].变压器，2016（08）.
[3]韩贵,王文端,王淑娟,操敦奎.电力变压器围屏爬电故障诊断[J].高电压技术,2017（04）.
论文作者:樊培培,杨波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：围屏论文; 变压器论文; 故障论文; 垫块论文; 纸板论文; 绕组论文; 电场论文; 《电力设备》2017年第25期论文;