油浸式变压器的局部放电问题与控制研究

吴豫辉+何关金

摘 要：油浸式变压器以其所具备的节能优势在电力系统中得到了广泛应用，但在使用过程中发现，受各种因素的影响，变压器常出现局部放电的现象。放电过程会产生热量，进而对变压器绝缘造成一定的损坏，这不利于变压器的安全、稳定、可靠运行。因此，有必要对油浸式变压器局部放电的原因进行分析，并采取有效的应对措施加以控制，从而减少或消除局部放电现象，确保变压器和电力系统的正常运行。就油浸式变压器的局部放电问题及其解决方法展开了研究。

关键词：油浸式变压器；局部放电；变压器绝缘；电极尖端

中图分类号：TM855 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.112

1 油浸式变压器局部放电的特征及原因

1.1 基本特征

局部放电是指在电压的作用下，变压器绝缘结构发生非惯性放电的现象。这种现象常见于绝缘结构气隙、油膜以及导体边缘等部位。在油浸式变压器内，局部放电的原因较为复杂，放电初始为低能量放电，根据放电情况的不同，可划分为多种形式。以绝缘介质为划分依据，可将放电划分为油液放电和气泡局部放电；以绝缘部位为划分依据，可将放电划分为固体绝缘放电和绝缘纸板局部放电。固体绝缘中的局部放电常见于空穴、油隙和电极尖端等处，绝缘纸板中的局部放电常见于油隙、沿固体绝缘表面等处。

1.2 原因分析

在液体、固体、气体的介电常数中，气体的介电常数相对最小，加之气体的耐压强度小于液体和固体，因此，当固体绝缘材料中出现空腔、空穴或油液中存在大量气泡时，在交流电压的作用下气体需要承受较高的场强，极易引发放电现象。

在变压器的养护中，如果养护工作不到位，则可能会埋下放电安全隐患。比如，如果未处理干净变压器中的油液，则会使油液中存有气泡。此外，导电体接触不良、金属部件之间未连接紧固也是引发局部放电的重要原因。虽然局部放电的能量不大，但如果未及时、有效地解决该问题，则局部放电会陷入恶性循环的状态，严重时会损坏或击穿设备，进而引发电力事故。

2 油浸式变压器局部放电问题的控制方法

2.1 ERA测量法

ERA测量法即高频脉冲电流测量法。实践表明，应用该方法能快速、准确地找到油浸式变压器的局部放电部位。具体应用该方法时，应注意以下2点问题。

2.1.1 确保施加电压的正确性

在对油浸式变压器进行感应耐压试验时，为了避免铁芯饱和，可使用超过额定频率的试验频率。在工频电压和50 Hz工作电压的双重作用下，局放的起始放电电压、电荷量与试验电压间不存在特定关系。为了使ERA测量法的测量结果更具有有效性，通常需要重复试验，每次试验时使用的试验电压应与我国现行的GB1094.3—2003中的规定相符。需要特别注意的是，试压电压应以高压出线端的测量结果为准。

2.1.2 注意时延效应

所谓“时延效应”，是指时间上的延迟。在采用ERA测量法测量时，加载试验电压后不一定会出现局放信号，而在持续施加电压后才会出现较为明显的局放信号。这是因为局放的时延具有随机性的特点。对于油浸式变压器而言，其油纸绝缘是一个较为复杂的混合体，除油、纸这两种主要介质外，还包含溶于油中的水分、气体和固体微粒等，这些物质的聚集通常需要一定的时间。如果测量局部放电现象时存在时延效应，则表明变压器的绝缘状态不良，依据GB1094.3—2003，ACLD试验与时延效应有关。因此，采用ERA测量法测量时，施加电压的时间不得短于规范规定的时间。

2.2 局部放电的在线监测

在线运行的油浸式变压器的局放信号有3种传播途径，即脉冲电流、高频电磁波、超声波。因此，可根据这3种传播途径对局放信号进行取样。

2.2.1 脉冲电流、超声联合在线监测法

该方法的在线监测原理如图1所示。

由图1可以看出，该方法最突出的特点是通道数量较多，能对单台设备进行多点监测。由于采用了电、声同时监测，从而大幅度提升了监测结果的准确性和可靠性。但线路过多会导致安装工作变得复杂。

2.2.2 超高频在线监测

该方法的优点在于监测的信号频率较高和对于干扰信号的处理较为简单，但因天线接收信号时存在盲区，所以，需要采取相应的处理措施。

2.3 DGA分析法

DGA分析法即油中溶解气体分析法，主要通过分析油溶解气体中的乙炔与乙烯的比值，判断变压器是否存在局部放电现象。该方法可通过以下2种途径实现：①在变压器中取油样，并将油样带回实验室检验；②将在线监测装置安装在变压器上，从而实时监测监测对象。在变压器的局部放电分析中，采用DGA分析法能取得良好的应用效果，且其可与其他局部放电的测量方法配合，从而提高分析结果的准确性。必须注意的是，如果DGA分析法检测到变压器绝缘存在局部放电现象，则表明绝缘已经损坏，对于此类因局部放电而造成的事故，不可重复进行测量试验。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕