大容量變壓器局部放電試驗(yàn)方法初探

大容量變壓器局部放電試驗(yàn)方法初探摘要：變壓器作為電力系統(tǒng)的重要的輸電設(shè)備，變電器需要具有良好的絕緣性能，這對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作起到?jīng)Q定性的作用。本文通過(guò)對(duì)大容量變壓器的局部放電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法分析，為今后的變壓器局部放電實(shí)驗(yàn)提供一定的經(jīng)驗(yàn)鑒定作用，方便日后實(shí)驗(yàn)工作的進(jìn)行，以期達(dá)到安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的，是變壓器的運(yùn)行得到保障。關(guān)鍵詞：變壓器；局部放電；試驗(yàn)一、前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)電力發(fā)展日漸迅速，變壓器在輸送電力中轉(zhuǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。因此對(duì)變壓器的要求也因此極高。投入工程中的變壓器需要具備安全、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)，一旦變壓器出現(xiàn)任何安全故障，將直接影響電網(wǎng)供電過(guò)程中的正常穩(wěn)定工作，影響人民日常生活和工作的對(duì)電的需求。由于變壓器可以對(duì)變壓器的質(zhì)量進(jìn)行最直接的檢驗(yàn)，通過(guò)這種方式保證變壓器能夠符合使用標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)變壓器進(jìn)行試驗(yàn)工作也顯得十分重要。對(duì)變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)?zāi)軌蛴行?duì)變壓器內(nèi)部的絕緣狀況進(jìn)行測(cè)量。二、局部放電的概念局部放電是指某些設(shè)備內(nèi)部絕緣系統(tǒng)部分被擊穿出現(xiàn)的電氣放電現(xiàn)象。這主要是由于絕緣物質(zhì)在生產(chǎn)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)薄弱部分，而當(dāng)將電力施加在這些絕緣介質(zhì)中上時(shí)，這些薄弱的部分就會(huì)因電場(chǎng)的作用，出現(xiàn)局部超負(fù)荷的現(xiàn)象。其中局部放電過(guò)程中由于放電量相對(duì)較小因此不會(huì)對(duì)整體的絕緣性能造成影響。其中局部放電實(shí)驗(yàn)并不會(huì)對(duì)變壓器的絕緣性能造成不利的影響，屬于一類非破壞性的實(shí)驗(yàn)。三、局部放電的原因變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象主要是由于電場(chǎng)的分布不均勻?qū)е碌模虼藢?duì)局部放電造成影響的首要因素就是電場(chǎng)不均勻。對(duì)電場(chǎng)造成分布不均勻現(xiàn)象的主要原因包括設(shè)備中導(dǎo)體的連接處出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象形成局部電流、由于運(yùn)用的不同的固體介質(zhì)，容易產(chǎn)生氣泡或者是空隙，在交變場(chǎng)的作用下產(chǎn)生放電現(xiàn)象以及變壓器內(nèi)部環(huán)境會(huì)引起場(chǎng)強(qiáng)不同程度的升高，在對(duì)變壓器進(jìn)行安裝中產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。四、局部放電方法分類由于局部放電實(shí)驗(yàn)是對(duì)變壓器的質(zhì)量的有效檢測(cè)，因此對(duì)局部放電實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析顯得尤為重要，其中局部放電實(shí)驗(yàn)依照不同的實(shí)驗(yàn)需求主要分為電測(cè)法和非電測(cè)法兩種。.電測(cè)法由于局部放電會(huì)引起電極間的電荷發(fā)生移動(dòng)現(xiàn)象，與此同時(shí)帶動(dòng)外部的電極上的電壓發(fā)生一定的變化。在這個(gè)過(guò)程中，放電的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，大量的高頻的電磁信號(hào)由放電脈沖產(chǎn)生向外部輻射。電測(cè)法利用這兩種原理對(duì)變壓器進(jìn)行局部放電實(shí)驗(yàn)，其中主要包括脈沖電流法、無(wú)限干擾電壓等方法。其中以脈沖電流法最為實(shí)用，這是主要對(duì)局部放電過(guò)程中，兩端的電壓產(chǎn)生的變化以及脈沖電流產(chǎn)生的變化，進(jìn)而獲得放電量。然而這種方法在目前的應(yīng)用中仍然存在著漏洞和缺點(diǎn)，其面對(duì)外界帶來(lái)的干擾的抵抗程度較低，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易受到外界的電場(chǎng)以及磁場(chǎng)的干擾，對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)量造成了很大的影響。同時(shí)也對(duì)后期變壓器正式投入運(yùn)行時(shí)無(wú)法進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。.非電測(cè)法非電測(cè)法主要包括化學(xué)、聲音、光照、紅外熱像等方法。當(dāng)變壓器發(fā)生故障的時(shí)候可以利用化學(xué)的方法對(duì)變壓器的部分絕緣的材料通過(guò)化學(xué)中產(chǎn)生的能量進(jìn)行分解，其中分解后所得的氣體溶解在絕緣油中。通過(guò)對(duì)變壓器內(nèi)氣體發(fā)生的變化可以對(duì)變壓器內(nèi)部發(fā)生的局部放電情況進(jìn)行合理的檢測(cè)。通過(guò)色譜對(duì)油氣進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)局部放電的情況進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷。由于大量的外界元素的干擾，目前常用的變壓器局部放電檢測(cè)方法為高頻脈沖電流以及化學(xué)檢測(cè)。五、大容量變壓器局部放電試驗(yàn)的方法本實(shí)驗(yàn)裝置主要包括變頻器、試驗(yàn)用變壓器、分壓器和補(bǔ)償電抗器。將試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)中所需要檢測(cè)的變壓器進(jìn)行并聯(lián)形成一個(gè)回路裝置。整個(gè)裝置在并聯(lián)諧振中進(jìn)行工作，其中感性無(wú)功與容性無(wú)功相平衡。其中感性無(wú)功主要源于補(bǔ)償電抗器和試驗(yàn)變壓器，而容性無(wú)功的主要來(lái)源則是被測(cè)電壓器產(chǎn)生的電容。由于試驗(yàn)中試驗(yàn)變壓器的作用相對(duì)補(bǔ)償電抗器來(lái)說(shuō)小得多，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響較小。同時(shí)補(bǔ)償電抗器的主要參數(shù)是由被測(cè)的電壓器來(lái)進(jìn)行確定的，因此整個(gè)工作的回流爐的諧振頻率往往能達(dá)到預(yù)期值。在整個(gè)試驗(yàn)中，由于整個(gè)系統(tǒng)的回路中產(chǎn)生的無(wú)效功是達(dá)到一定的平衡值，因此在對(duì)變頻器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)效功的輸出相對(duì)來(lái)說(shuō)顯得極其小，這種形式對(duì)于資金問(wèn)題來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的改善，有效的保證了變頻器的穩(wěn)定性的同時(shí)還提高了其本身的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，這種方式還是存在一點(diǎn)瑕疵的，這是由于在樣品進(jìn)行接入前，變頻器并不能夠提供足夠的感性無(wú)功進(jìn)行勵(lì)磁作用，這也就導(dǎo)致了整個(gè)裝置無(wú)法進(jìn)行空載輸出試驗(yàn)電壓。為了防止變壓器的鐵心發(fā)生飽和作用以及勵(lì)磁過(guò)程中產(chǎn)生的電流過(guò)大等現(xiàn)象，這就要求試驗(yàn)電壓通常高于兩倍以上的工頻。當(dāng)然在這個(gè)過(guò)程中，由于頻率過(guò)高將導(dǎo)致介質(zhì)損耗增加進(jìn)而產(chǎn)生熱量，因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)中的頻率進(jìn)行控制，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中對(duì)試驗(yàn)頻率控制在100Hz?250Hz左右。在以往的方法中通常是對(duì)多臺(tái)被測(cè)變壓器進(jìn)行輪流試驗(yàn)，對(duì)測(cè)得的電壓及放電量進(jìn)行比較，通過(guò)這種方式來(lái)確定裝置自身產(chǎn)生的局部放電量。然而這種傳統(tǒng)的方法存在一個(gè)很明顯的缺點(diǎn)，需要較大的工作量的同時(shí)加入多臺(tái)變壓器同時(shí)存在共同的缺陷時(shí)引起的局部放電難以進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分，并不能夠?qū)Ρ粶y(cè)變壓器產(chǎn)生的局部放電和試驗(yàn)裝置產(chǎn)生的局部放電加以區(qū)分。事實(shí)上，被測(cè)電壓器在實(shí)驗(yàn)中相當(dāng)于一個(gè)集中的電容器裝置。因此，可以依舊這個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)一個(gè)電容量和被測(cè)變壓器相互接近的試驗(yàn)裝置，這個(gè)裝置需要確保其具有和試驗(yàn)裝置相同的額定電壓，當(dāng)然這種裝置通常選為電容器，利用電容器對(duì)被測(cè)變壓器進(jìn)行替換。實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)和試驗(yàn)電容器進(jìn)行并聯(lián)，確保試驗(yàn)中試驗(yàn)變壓器輸出的電壓以及補(bǔ)償電抗器承受的電壓均能夠達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值，再將分壓器的高壓臂作為一個(gè)耦合電容器就可以對(duì)試驗(yàn)裝置的局部放電量進(jìn)行測(cè)試。六、試驗(yàn)實(shí)例分析其中將一臺(tái)110kv的變壓器作為試驗(yàn)樣品。首先在實(shí)驗(yàn)中對(duì)1號(hào)裝置進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，這時(shí)實(shí)驗(yàn)順利完成，高壓側(cè)放電量大約為150pC、中壓側(cè)放電量大約高于高壓側(cè)50pC左右。隨之對(duì)2號(hào)和3號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)分析，當(dāng)試驗(yàn)電壓較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)大幅度的局部放電現(xiàn)象，然后隨著試驗(yàn)中電壓的逐漸升高，放電量增加。此時(shí)再對(duì)1號(hào)裝置進(jìn)行重新的試驗(yàn)，此時(shí)1號(hào)裝置出現(xiàn)相似的問(wèn)題，這就因此對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部的局部放電產(chǎn)生懷疑。此時(shí)將被測(cè)變壓器與元裝置進(jìn)行分離設(shè)置，將相同電容的電容器介入該裝置中對(duì)被測(cè)變壓器進(jìn)行替換。此時(shí)再次對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，若出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象繼續(xù)增加電壓放電量出現(xiàn)增加的趨勢(shì)就表明試驗(yàn)裝置本身出現(xiàn)了問(wèn)題。此時(shí)對(duì)試驗(yàn)裝置進(jìn)行更換，再次對(duì)1、2、3裝置進(jìn)行測(cè)試，直至三個(gè)裝置均能夠順利完成實(shí)驗(yàn)為止。七、結(jié)語(yǔ)局部放電實(shí)驗(yàn)是對(duì)變壓器內(nèi)部放電情況進(jìn)行檢測(cè)的有效方法，能夠?qū)ψ儔浩鞯墓收线M(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析和判斷，這種手段能夠有效的對(duì)變壓器的絕緣情況進(jìn)行檢測(cè)。雖然在當(dāng)下的發(fā)展中，人們逐漸的提高了對(duì)變壓器局部放電實(shí)驗(yàn)的重視，然而著想工作尚且無(wú)法得到完善，還需要進(jìn)行多方面的改進(jìn)，這也就需要相關(guān)的科研人員和工作人