500kV变压器局放实验故障分析

王云云 张兴磊

【摘 要】變压器是电力系统中主要电气设备之一，局部放电主要是变压器在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电。局部放电试验是变压器验收投运前的最后一项试验，也是对变压器的生产、运输、安装质量的一个综合考验。本文对500kV变压器局放原理及500kV变压器局放实验重要性进行了分析，并探讨了500kV变压器局放实验故障。

【关键词】500kV变压器；局放；实验；故障

电气试验的危险性较高且过程复杂，存在着较强的不确定性和特殊性，容易产生较为严重的安全隐患。因此，高压电气试验人员必须采取有效的方法保证高压电气试验的高效性以及安全性。变压器局部放电测试是考核一台变压器的绝缘水平是否存在安全隐患的有效方法，所以，变压器的局部放电测量结论是判断一台变压器绝缘性能好坏的有效方法。同时，因为在生产以及制造分级绝缘变压器的时候，生产商依照真实的绝缘性能有关要求，运用了不一样的绝缘强度绝缘件。为防止绝缘件被错误使用，需要厂方增强绝缘件入厂监督工作和检测方面的工作，且检查绝缘件运用的效果。

一、500kV变压器局放原理

变压器的绝缘结构内部存在气泡（气隙）、油隙和绝缘弱点是不可避免的。这些气泡（气隙）、油隙和绝缘弱点通常是在变压器制造过程中形成的。如油浸式变压器，在其制造过程中，由于浸漆、干燥和真空处理不彻底，在产品所用的电木筒内、绝缘纸板内、绝缘纸层间不可避免地会形成一些空腔。当绝缘油不能完全浸入空腔时，空腔内就会存在气泡（气隙）。又如绝缘油本身质量有问题或绝缘油处理不好等，那么注入变压器中的绝缘油内部也会存在一些气泡。由于气体的介电系数比油、纸等绝缘材科的介电系数小，所以，气隙承受的电场强度比油、纸绝缘的电场强度高。当外施电压达到某一定值时，这些气隙就会首先发生局部放电。另外，油纸绝缘内的油膜，油隔板绝缘结构中的油隙，特别是“楔形”油隙，金属部件、导线等处的尖角、毛刺，电场集中、场强过高的局部区域等也都容易产生局部放电。

二、500kV变压器局放实验的重要性

随着我国科学技术的快速发展，电力系统日益强大，大容量高电压的油浸变压器在各大供电厂以及发电站的应用越来越广泛，一旦变压器内部出现运行故障，那么将会影响到整个电力系统的正常运行，导致生产过程不能正常运行，造成不可估计的经济损失，尤其是放电性故障，比较轻的影响就是降低电力系统运行的稳定性，严重的可能发生爆炸，造成不可挽回的惨烈局面。油纸组合绝缘是变压器内部绝缘结构的关键组成部分，如果发生局部放电现象就会导致油纸绝缘发生老化，严重的话可能发生击穿现象。如果局部放电长期存在的话，就会严重减少绝缘器件的使用年限，不仅会使整个变压器不可以稳定运行，还会对设备本身造成很大的影响。变压器是电力系统中保证变压站稳定运行的重要组成部分，关系到整个电力系统的工作质量，利用局部放电实验对变压器进行检测，一方面可以明确知道变压器的绝缘情况，另一方面还可以发现在制造过程中没有被发现的质量问题。所以，利用局部放电实验检测变压器是一个保障电力系统及其设备正常运行的关键性的测试项目，我国有关单位要给予高度重视，并且制定一系列标准来进行规范。

三、500kV变压器局放实验故障

（一）感应耐压试验

拆除变压器和GIL结构间的连接导体，然后把高压侧的油气套管导电部位与方波信号发声器的输出端相联，不断调整方波信号发声器输出端档位，使局部放电仪上显示的局部放电量和方波信号发声器档位指示数保持一致。校准完毕后，将局部放电仪上的所测参数作为校准放电量，也就是试验参数。在局部放电仪上的参数进行校准之后，要拆除连接用的导线，再将气室进行封闭，然后在封闭的气室中充入足够的六氟化硫，要使气压达到气室所能容纳的峰值，确保绝缘性能。拆除引流线，然后将处于低压侧的封闭性的母线接地；将处于高座上的电流互感器处置为短路，然后将其可靠接地；同时还要将GIS结构中的断路器以及刀闸全部闭合，并可靠接地。

（二）高压端绕组的特殊检测

电力系统的运行过程中，可能会因为各种各样的原因出现短路现象，这是非常普遍的一种情况，但是短路现象的出现对于变压器是存在非常大的危害的，短路电流会产生特别大的电动力，在这样的电动力的影响下，变压器的绕组就会很容易出现失稳的现象，具体表现为局部变形或者是扭曲的情况，如果比较严重的话可能造成非常大的事故，使人们的生命财产面临巨大的威胁。长期以来的测试结果表明，500kV变压器的高压管套相比于其他一些普通的电压变压器是特别高的，如果测试的时候没有吊车的协助单单依靠人力攀爬是非常艰苦的，所以，在实际的实验过程中工作人员会利用套管末屏取信号的方法来进行变压器绕组的检测工作。

（三）分接开关档位的选择

分接开关是500kV变压器的重要组成部分，也是最为关键的环节。一般来说，在进行局部放电实验的时候会把分接开关档位放置在1档的地方，但是在进行放电实验的过程中要依照分接开关档位的高低来选择其他合适的参数设置，将分接开关档位放在1档的时候，可以完全实现对每一个断点的详细测试，但是缺点就是没有办法测试出来匝与匝之间的电压大小，这样的情况下，虽然能够测试出来的结果但是这种结果不是特别准确。在研究人员一直以来的测试工作中发现，如果把变压器的分接开关档位设置在最高档以及最低档的时候，匝与匝之间的电压就会处在一个相对来说比较高的水平，因此在一般情况下，在对高压变压器进行局部放电测试的时候，最好把分接开关档位设置在1档或者是7档。

（四）木螺栓故障分析

实验中的常见故障发生的主要原因是误用绝缘强度较低的木螺栓，并存在以下设计缺陷：第一，在高场强区域采用贯穿性长木螺栓的结构，破坏了隔板的绝缘作用，将纯油隙变成了爬电距离，降低了绝缘强度；第二，油箱壁上磁屏蔽的纸板过短，未覆盖该故障木螺栓，导致该螺栓正对油箱磁屏蔽，降低了绝缘强度。根据故障发生的原因，主要采取以下处理措施，进行返修处理：第一，采用新采购的高绝缘性能木螺栓替换变压器上所有木螺栓；第二，在结构设计方面，取消高压引线出头区域用于固定外隔板的木螺栓，外隔板采用悬挂式固定，从而既可防止螺栓在高场强区域的击穿放电，也避免出现隔板的贯穿性问题。

四、结束语

总而言之，要想确保供电系统的稳定运行，除了严格把关变压器的制造、安装过程以外，还必须对变压器进行局部放电测试，通过局部放电实验，为500kV变压器的稳定运行保驾护航，同时，给电力系统的其他工作提供可靠的数据支持，促进我国供电质量不断提高。

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