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解读变压器局部放电

2023-03-21 10:00:00   来源:    点击:

1、概述

 

对于变压器绝缘结构中,可能存在着一些绝缘弱点,它在一定的外施电压作用下会首先发生放电,但并不随即形成整个绝缘贯穿性击穿。这种只限于绝缘局部位置(弱点)处的放电就叫局部放电。

局部放电试验的目的:就是考核变压器在长期工作电压作用下,其产品绝缘能否长期安全运行的性能,发现变压器结构和制造工艺的缺陷。如:

(1)绝缘结构中局部电场强度过高,可能是局部绝缘(如油隙或固体绝缘)击穿或沿固体绝缘表面放电。

(2)绝缘混入杂质或局部带有缺陷;如绝缘纸筒、层压纸板、层压木板等,由于热压干燥工艺处理不好,就会在其内部形成空腔,当浸油以后,变压器油往往不能浸入此空腔,从而形成了气穴。如果浸入的变压器油处理不好时,油中会有气泡存在,同时存在着水分和杂质,在电场的作用下,杂质会形成“小桥“,泄漏电流的通过会使该处发热严重,促使水分汽化,形成气泡;同时也会使该处的油发生分解产生气体。绝缘内部存在的这些气穴(气泡),其介电常数比绝缘材料的介电常数要小,所以气穴上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。气体(特别是空气)的绝缘强度却比绝缘材料低。这样,当外施电压达到一定数值时,绝缘内所含气穴上的场强就会先达到使之击穿的程度,从而气穴先发生放电。

(3)金属部件有尖角;尖端放电。

(4)产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气联接不良等,以便消除这些缺陷,防止局部放电对绝缘造成破坏。

3 、局部放电产生的关键因素

 

变压器常用的绝缘材料有:变压器油、纸板、成型件以及油纸复合绝缘。油浸式变压器绝缘结构中所用的主要绝缘材料是变压器油和绝缘纸,即油纸绝缘结构。变压器油与绝缘纸相结合具有很高的耐电强度。比两者分开单独的油和纸任何一种材料都高的多,能产生1+1>2的效果。

变压器生产应在全封闭结构的净化车间中进行,通风设备安装空气过滤装置;采用煤油汽相干躁设备,该设备投用后可使变压器器身的清洁度更高,干燥更彻底。基本做到:不把异物带进器身;生产过程中不产生异物;运行中不出现新的异物。在插铁时注意控制铁轭处硅钢片摩擦散落的金属微粒,确保器身的清洁度。

防局放问题中几个需要特别关注的问题:

(2)局部放电具体发生的典型部位。在变压器绝缘结构中按首先出现局放的绝缘介质,可分为气泡性及油中放电;而局部放电具体发生的典型部位又可分为:固体介质空穴处、电极尖角处、油隔板绝缘中的油隙、油楔以及油中沿固体介质表面处,其中以电极与固体介质接触的介质表面处为甚。

(4)压板、垫板等结构件中的反局放设计。①倒角;小浸油孔;小的槽; 大张纸板;保证压力;胶的使用,涂抹均匀,防止气泡。

(5)关于静电板端部。对静电板端部绝缘的处理要十分细致。该处是场强最高的地方,处理不好,极易发生局放。要求严格按图纸,对齐,不伤静电环,保持高度净化。

 (6)对角环的处理。可以普遍地认为,凡是有角环的部位,均认为是绝缘结构中关键的部位,要特别慎重对待。角环的作用一是分割油隙(大油隙变为小油隙,提高耐电强度),二是增加爬距(降低爬电场强)。角环放置力求位置准确、保证厚度、服帖到位、不出现鸭脖子现象。设计时要留出压服余量。

(7)关于地屏。地屏是高压电力变压器中关键的零件之一。起到了改善电极形状的作用。其机理如下:

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导体铁心放在金属壳地屏内,由于静电感应,在地屏的内外表面将出现等量异性感应电荷,地屏的外表面的电荷所产生的电场就会对外界产生影响。

上述的理论同样适用于焊接头、线圈出头等的屏蔽,在电力变压器中被广泛运用。

第三节 器身绝缘中的其它简单知识

变压器的器身绝缘是由一系列的绝缘件组成的,而绝缘件是由特定的绝缘材料构成的。绝缘材料的寿命决定了变压器的寿命,同样的绝缘结构在很大程度上依赖绝缘材料的性能,因此了解绝缘材料对进一步理解绝缘结构具有重要的意义。

(1)线圈间主绝缘。线圈间主绝缘是油—隔板绝缘,隔板为绝缘纸筒。根据材料的绝缘性质可以决定线圈间主绝缘的电气强度,其中最主要的是紧靠线圈表面油隙中的电气强度。变压器一般采用薄纸筒小油隙结构。薄纸筒小油隙的电气强度:线圈间主绝缘距离中纸筒≤4mm,油隙≤15mm时称薄纸筒小油隙结构。

目前,我国生产的油浸式变压器的绝缘结构,主要是采用油一隔板绝缘结构型式。下面对油一隔板结构的基本规律及其特点进行概要的分析。

在变压器绝缘结构中,是采用普通绝缘纸板或瓦楞纸板将油隙分隔成若干小油间隔(体积)瓦楞纸板的高度正好是油一隔板主绝缘结构的油隙宽度。在高压变压器绝缘结构中,隔板的数目随电压等级的提高而增多。但是油隙也不能过小,因为油流若受阻,散热困难,故选取油隙尺寸应适当,在变压器绝缘结构中的轴向油道,一般不宜小于6mm。