大型电力变压器是电力系统的重要设备之一,它的运行状况直接关系到电力系统的安全经济运行。而且,电力变压器自身的造价十分昂贵,因此电力变压器事故所带来的损失往往较大。
统计资料表明,变压器故障仍以绝缘故障为主,一些非绝缘性原发故障可以转化为绝缘故障,而且,变压器绝缘的劣化往往不是单一因素造成的,而是多种因素共同作用的结果。研究表明,局部放电既是绝缘劣化的原因,又是绝缘劣化的先兆和表现形式。当局部放电量小于1000pC作用时间为几分钟时,不会在纸、纸板等固体绝缘上留下可见的损伤痕迹,而放电量较大(有资料介绍为8000pC以上)时,几分钟作用便会使固体绝缘造成明显的损伤。这种损伤是由于绕组导线绝缘表面发生的局部放电向围屏发展的结果。放电的发展不仅能引起匝绝缘大面积击穿烧毁,而且可能引起匝间、层间短路,这种情况在国内大型变压器事故中时常见到。
与其它绝缘试验相比,局部放电的检测能够提前反映变压器的绝缘状况,及时发现变压器内部的绝缘缺陷,预防潜伏性和突发性事故的发生。IEC标准和我国的有关试验标准均将局部放电试验提到重要地位,并作为变压器投运前必须进行的试验项目。
根据国家有关标准的要求,现场进行变压器局部放电试验时主要是测试在规定电压下的局部放电量,该局部放电量是视在放电量而不是真实放电量。视在放电量的大小除了与真实放电量的大小有关外尚与放电位置有关。放电位置直接影响到对变压器的危害程度及以后的处理方案。尤其是视在放电量较大的变压器更应密切注意放电位置。
产生局部放电的环节,一般出现在电场集中和绝缘薄弱的部位。影响局部放电的因素很多,综合起来主要有三点:
(1)绝缘材料的材质;
(2)产品设计的绝缘结构;
(3)生产加工制造工艺。
从产生局部放电的原因和部位分析,引起局部放电的关键因素有四个方面:
(1)导电体和非导电体的尖角毛刺;
(2)固体绝缘的空穴和缝隙中的空气及油中的微量气泡;
(3)在高电场下产生悬浮电位的金属物;
(4)绝缘体表面的灰尘和脏污。
上述关键因素应从设计、工艺、操作及管理等方面采取措施,严格控制。
针对电力变压器的局部放电,有多种不同的检测方法,目前国内外变压器局部放电检测的方法主要有:脉冲电流法、介质损耗检测法、射频法、超声法、化学成分法及光测法等。现场测量及分析表明,变压器内部干扰源的频谱主要集中在低频至高(3-300MHz)范围。因局部放电幅值很小、现场电磁干扰严重及干扰来源的复杂多变,故干扰很难从检测信号中除去。近年来,一种新的局部放电检测方法得到迅速发展,它避开该干扰频带并将测量频率移至0.3-3GHz超高频(UHF)频带,能有效地抑制现场测量的干扰,这就是超高频(UHF)检测法。UHF法首先用于SF6气体绝缘变电站(GIS)及充气绝缘电缆(GIC)的局放监测,随后试用于电机、聚乙烯及交联聚乙烯绝缘电力电缆的局放检测。超高频检测和数字化测量的结合,将是未来的电力变压器局放检测(特别是在线检测)的发展方向。