（江苏省电力公司检修分公司扬州运维分部，扬州，225001）
【摘 要】经济的发展和社会的进步需要稳定可靠的电力能源支撑，我国地形地质的特点决定东部地区经济发展速度快且用电负荷大，西部地区经济发展较为落后但水电资源丰富，因此国家制定西电东输政策实现电力的输送，但电力输送的路径长度及电力损耗等决定必须依靠超特高压变压器来充分提供输电的效率和质量保证。本文分析1000KV特高压变压器的油流带电原因和危害，分析可靠的抑制手段和措施，保障输电的可靠稳定。
【关键词】1000KV特高压变压器；油流带电；抑制措施
变压器利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，是电力系统中的关键设备，其性能的可靠性和安全性直接关系电力系统的安全稳定运行，变压器的设计和制造、应用能力代表电力装备行业的综合技术水平。1000KV的特高压变压器是对电磁环境、技术要求高的特种变压器，科研费用高昂和内部结构的复杂性要求利用严格的质量控制措施和使用规范进行使用，采用科学的合理的手段检测油流带电现象并积极采取措施抑制，保障设备的安全可靠运行。
一、油流带电的形成和危害
1、油流带电的形成机理
油流带电是指在强迫油循环的特高压变压器内部，由于变压器油流过经过特殊干燥处理的绝缘材料（绝缘纸及绝缘纸板）表面时，温度极高的油流与绝缘油道和冷却管道经过摩擦或水分原因产生了电荷分离现象，形成空间电荷后在变压器油或绝缘纸板上以相应的能级进行积聚，当空间电荷的电位迅速升高使该处局部静电场强超过介质的耐受程度时，就会导致发生局部放电或沿面爬电、放电，在放电效应严重时造成绝缘系统的破坏，损害变压器。
2、危害
变压器油和绝缘纸板在相对状况下是绝缘性能较好的材料，容易形成局部静电电荷的积累或分离现象，变压器内油流带电产生的静电放电容易发生在空间电荷密集区域， 通常情况下位于绕组上部油道出口和绕组下部油道入口附近，这些部位的工频场强很弱，放电完全取决于空间电荷积聚所产生的静电电位和介质的耐受程度，在耐受程度被突破后，高静电场与正常运行电压造成的交流电场强度不断的叠加就会导致沿绝缘静电放电、爬电放电或表面闪络，发展成为贯穿性击穿，将使固体绝缘受到损伤，使变压器油质劣化或变质，进一步促使放电能量的加强，常在固体绝缘表面形成碳迹，降低了有效的绝缘性能或彻底损失等，引起严重的变压器事故。
二、油流带电的原因
1、油流的流速
经过科学实验和有效数据信息的分析，确定变压器油流速度是对带电现象产生最重要的影响因素，油流速度越大则其带电倾向越为严重，根据油流特性及变压器的运行原理设计相关的油流通过层压纸管进行模拟实验，在实验数据的有效综合分析后得出，纸管的入油口和出油口油流速度在管形变作用下油流不稳定，造成静电电流的增加；1000KV特高压变压器的运行需要迫使油循环速度满足运行机制，因此造成油流状态的不稳定，同时变压器内部结构的复杂性造成油流的转向及通过能力受阻力影响较大，因此造成油流速度与设计的平均流速差异，造成带电现象严重。
2、油温与油的电导率
经过科学实验表明，变压器油流的温度影响与油流带电现象相关的电参数、力学及电化学等数据因素，各类影响因素在油流温度的作用下发生相关的物理或化学反应，其中静电荷的产生和缓和两种相反作用的竞争影响温度特性曲线的变化及极值的出现，部分研究人员认为，带电量随温度变化而发生相应的变化，并且在相关实体模拟试验中表明,由于油流带电,测得绕组的泄漏电流同油温的关系密切。
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3、固体绝缘材料的影响
1000KV特高压变压器内固体绝缘材料表面的粗燥程度决定其对电荷的有效吸附能力，通过棉布带与牛皮纸对电荷吸附能力的有效测试，确定10倍于牛皮纸表面粗糙程度的棉布带，其电荷密度也基本10倍于牛皮纸，同时相应的油电荷密度也提高了同样的数量级。由此可见，绝缘材料的表面粗糙度越大，其吸附电荷的能力越强。而当绝缘材料的表面发生放电现象时，表面材质在电荷的作用下发生密度和品质、粗糙度的相应改变，发生毛刺现象会对电荷的集聚效应增加，导致油流带电量的相应增加。
4、油的种类
变压器油是符合变压器工作原理的专业用油，但由于现阶段技术的局限性，变压器油仍具有一定的带电性能，而其带电性能也是影响油流带电的重要因素，科学实验表明，不同品类的变压器油其带电性能和固有电荷密度是存在差异的，其中电荷密度高的变压器油是富含有极化混合物，为降低变压器油的电荷密度，在大量实验验证下，可以按照相关操作程序对变压器油进行精炼处理。
5、交流电场强度的影响
科学研究表明，1000KV特高压变压器油流带电程度与交流电场的强度具有正比例关系，即强度越大的交流电场影响下的带电程度越高。但在低电场强度下，由于交流电场的扩散使进入油中的正离子发生大幅度的振动，造成视在分布的变宽也可以说是变压器油中正离子的长度扩大超过实际长度而引起的流动电流的增大 。在较高的电场强度下，交流电场的电射作用可使固体绝缘材料和油之间界面上的静电荷迅速增加并产生电荷的分离。
三、特高压变压器中抑制油流带电的措施
1、改进变压器的绝缘结构
由于产生电荷、 发生静电放电的主要部位是在高、低压绕组的油道入口附近以及绕组底部外侧绝缘件等部位，因此在这些部位的表面存在毛刺比较粗糙或者存在孔隙等突变结构时，在变压器油的循环压力下容易产生湍流现象，造成油流带电量的增加，因此，设计人员有效的分析该种现象，在诱导的设计和加工过程中，应用先进的磨平技术和扩大进口油道的尺寸及修整形状等，实现导油面积的有效增加和保持油道的光滑细腻，实现油流的平稳，实现油流带电情况的改善。
2、改进冷却方式
传统特高电压、大容量变压器的冷却方式为强迫油循环风冷和强迫导向油循环风冷方式。强迫油循环风冷需要在油路中设置相应的油泵，实现油流速度的加快以保障散热效率的提高。强迫导向油的冷却方式是实现强迫油循环类型， 其主要区别在于变压器器身部分的油路不同，电压小的变压器油箱内冷却油路非常混乱，需要变压器油沿着绕组和铁心、绕组和绕组间的纵向油道实现逐渐上升，由于电机强度和重力作用造成绕组段间油的流速较慢，造成冷却的不到位，经常是绕组的某些线段和线匝局部温度很高。采用导向冷却方式后，在变压器的结构上进行了合理的改进，加设相应的遮挡油板及纸筒，确保变压器油的循环路径的准确，同时加强电机泵的功率，确保泵口的冷油在一定压力下被送入绕组间、线饼间的油道和铁心的油道中充分冷却绕组间的油温，实现冷却效能的提高。
实验表明，热效应的增强会影响绝缘的效果，为了减小这种效果，在采用强迫油循环冷却方式的变压器中需用潜油泵实现流速的控制来保障油温的有效调节，为实现流速的稳定来控制油流带电的强度，特高压变压器采用了自动投切冷却器。该类冷却器的控制系统智能化的根据油温的需要进行冷却油的投运，实现流速的合理控制，同时该冷却器采用逐级启动、延时退出的自动控制方式避免了潜油泵频繁投退和油泵同时一次启动，实现了绕组内部的油流分布均匀、通畅，实现油温控制的同时减少了油流带电现象的发生。
结束语：
1000KV特高压变压器的稳定可靠运行保障特高压电网运行的稳定，提高电力输送效率，但特高压变压器的运行机理和构造的复杂性特殊性，决定其变压器油的流动在多种因素的干扰下发生带电现象，造成绝缘性能的破坏影响设备的正常运行，发生严重的安全事故，本文分析了油流现象的原因和抑制措施，为特高压变压器的可靠运行提供了保障。
参考文献：
[1]李忠全,许鹏. 1000kV特高压变压器油流带电分析及抑制对策[J]. 高电压技术, 2010,04:907-911.
[2]李杰华,张威. 特高压变压器油流带电现象分析、试验与抑制措施[J]. 变压器, 2012,12:42-46.
论文作者:刘凤展
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：变压器论文; 电荷论文; 绕组论文; 流速论文; 电场论文; 特高压论文; 现象论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;