大型变压器局部放电测量及注意事项探讨

刘鑫 徐哲 刚郡谣

摘 要：随着电网系统的快速发展，电网的规模越来越大，对市民的日常生活影响越来越大。因此，保证其稳定运行的工作量更大，要求也更严格。变压器绝缘损伤是影响电网稳定的重要因素之一。我们有必要进行有效的预访。可以看到局部放電测量的重要性。本文分析了大型变压器局部放电测量的关键技术及应注意的问题。

关键词：大型变压器；局部放电；测量；注意事项

1 引言

大型变压器的工作条件比较复杂，在内部原因和外部原因下容易产生局部放电。一旦出现局部放电，无论强度或弱点，都会对绝缘层造成一定的破坏，发展会导致绝缘的恶化和高压击穿。局部放电检测可以帮助我们发现变压器中容易出现局部放电的结构或元件。同时，对变压器的长期可靠性进行评估具有重要的现实意义。通过实例说明如何有效地检测局部放电。

2 试验电压和试验程序

我国电力系统中大功率变压器绕组的绝缘通常为110kV。据统计，在发生绝缘事故的变压器中，匝间绝缘占43%，主绝缘占23%。因此，为了有效评估变压器的主绝缘和匝间绝缘，GB1094-2003《电力变压器》提供了在感应压力下分级绝缘的高压绕组的变压器局部放电测量。局部放电试验是一种非常灵敏的电压试验。只有当内部缺陷的场强达到初始放电场时，才能观察到脉冲的放电。试验标准严格规定了加压的幅度、持续时间和布线。标准测试电压及其加压程序。

3 需要注意的相关问题研究

3.1 测量电源的选择

由于磁芯的磁通密度是饱和的，激发电流和铁磁损耗将急剧增加。用工频测试电源来诱导绕组的高测试电压是不可能的。为了保证所需要的测试电压能够被提供，电源的频率是唯一可行的方法。试验电源的频率选择是根据现场变压器的具体情况进行的。通过选择合适的功率频率，测试变压器在测试电压条件下不能饱和，也有利于降低补偿电感的容量。广泛使用的测试电源是频率为125Hz的中频发电车辆。由于采用特殊设计的同步感应发电机，输出波形良好，过载能力强。同时，由于电网电源只作用于电机驱动和励磁直流系统电源，隔离了测试电源和50Hz电源，基本消除了电力干扰。

随着电力、电子技术和变频技术的成熟，一种新型的电源技术逐渐应用于大型变压器的局部放电试验中，即利用变频电源的方式进行大变压器局部放电试验。这类电源采用一级连续，频率幅可调，标准正弦信号通过三级放大输出单相正弦信号。由于频率可以在0～300Hz范围内连续调节，所以在大多数情况下测试电流中的容性元件都能得到很好的补偿，所以对电源的容量要求较少。对于大型变压器，变压器的容量和结构不同，入口的电容也不同。当变频电源频率对电容电流分量没有有效补偿时，并联电抗器可在低压侧进行补偿。一般来说，现场试验的要求是可以满足的。该方法特别适用于现场供电容量。此外，由于采用了电力电子变频技术，这类电源的重量和体积都大大降低，也便于远距离运输和现场测试。

3.2 安全风险的识别与预控

通过对测量过程的调查，结合实际情况，将安全风险归纳为11项，除常规设备问题、现场安全措施不到位、交接不清、电源选择不到位等外。它还包括高空坠落、设备火灾、无关人员入侵、感应电伤害、遗留工具等。针对各种风向，采取了有效的防治措施。其中特别值得一提的是，交接问题是基于团队缺乏实践经验。这种测量特别邀请了合作企业的优秀测量师来协助，所以在测量过程的设计与实施之间可能存在着不明确的交接问题。为了有效解决这一问题，我们严格要求负责人在工作开始前召开动员大会。详细介绍了现场、工作任务、隔离开关、接地开关、安全围栏、公告板的具体情况，重点介绍了致命带电设备的安全距离。针对高空作业的危险，我们还专门引进了高空作业车辆，以保护高空作业人员的人身安全。

3.3 容性分量补偿

在大变压器局部放电试验中，由于采用变频压力，当励磁电抗不能补偿绕组的杂散电容时，测试产品将变为电容负载。在对这种电容性负载进行部分放电试验时应注意两个问题。

（1）如何有效地补偿回路中的电容分量。

（2）在现场试验中，应充分考虑回路中电容性上升的现象，高电压下电容性上升的问题不容忽视。

为了补偿回路中的容性元件，在低压端安装并联电抗器，以补偿回路中的容性反应元件，同时，调节电源的频率，使回路的容性负载最小化。这种方法不仅有利于降低试验电源的容量，而且有效地避免了容性过电压。补偿通常采用固定电抗进行。为了避免部分放电试验中对变压器绝缘造成不必要的损伤，现场试验通常采用以下两种方法。

（1）测试电压降低2%～10%。高压侧试验电压按变压器比转换为低压侧，低压侧加压。

（2）在高压侧安装一个标准分压器，在60%的测试电压下测量低压侧的电压。在试验中拆除了高压分压器，根据60%的低电压线性计算100%的试验电压。

这两种方法在现场测试中都有一定的误差，但在现场应用非常方便。同时，测试过程中发现的误差对测试效果影响不大。为了准确测量，可采用高压侧并联标准分频器，或串联标准分压器电容器。这两种方式的高压侧测量是准确的，但由于电容器的存在，尤其是高压侧电容及其引线的存在，会影响局部放电的测量，难以实现磁场。

3.4 现场抗干扰措施

局部放电的测量是一个非常敏感的测试。在使用变频电源时，干扰比较复杂。从大量的现场试验来看，虽然现象不同，但干扰具有一定的规律性。采用有针对性的抗干扰措施，仍能取得较好的现场试验结果。现场干扰主要分为以下4种：

（1）悬浮势的影响。在局部放电的情况下，变压器的高、中、低侧的导线被解锁。如果在测试过程中引线处于悬挂电位，则可能由带电端引起充放电。在现场试验过程中，试验前后的相关引线、停电设备应可靠接地，特别是引线应打开，与高压端的距离应是套管距离的一倍以上。

（2）地面电位的影响。被测产品的接地电势为整个测量系统的接地电势，测试电源和测试仪器必须通过接地线直接连接到接地点。不允许接地回路；在现场测试过程中，避免了焊机、电锯等大电流设备，避免了外部干扰信号通过地电位进入测量电路。

（3）电晕对高电压带电端的影响。加压时，试验电压高于正常工作电压，高、中压套管端子设有压力平衡环。安装均衡环时，应注意定级环与套管高压端子之间的连接，高压端子不应超过均衡环的屏蔽面积。

（4）测试功率干扰的影响。由于使用了变频电源，变频柜中的可控硅整流元件和放大元件在某些工作区域内的脉冲可能较大。这些脉冲可以通过变频或小幅度和向下的压力自动消失。与此同时，波形的频率也被发现是相对固定的，并且很少同时发生，在同一时间，相同的频率，通过观察可以消除。

4 结语

变压器局部放电试验是一种灵敏的大规模试验，在现场试验中遇到的现象是多种多样、复杂的。但只要充分了解局部放电的各个环节，把握其规律，采取有效措施加以抑制，就能有效地提高大型变压器局部放电评价的性能。

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