变压器局部放电试验
变压器运行时,其内部存在着极不均匀的电场,而且其内部结构相当复杂,在内部绝缘材料中还存在油隙和气隙,当变压器内部的电场强度达到一定值时,就有可能会发生局部放电。
局部放电最直接的影响就是引起一部分原子或分子在电介质中移动,每一次局部放电过程就是这些移动的原子或分子产生电离或去电离的过程。在电场的作用下由电子碰撞产生正负电荷或由于局部电流密度过大导致部分电介质形成等离子体,从而发生电离。去电离是由移动的正负电荷相互中和释放能量,产生新的原子或分子的过程。每一次局部放电都会产生脉冲电流引起电介质外部电极上的电压变化;另外伴随电离或去电离的过程所引起局部放电过程持续时间极短,电介质中产生的脉冲电流也是微秒级的,且电介质内部会出现电磁波、超声波、声波等物理现象。
引起局部放电的原因有很多,主要是外施电压和电流,因此,局部放电主要分为电场型放电和电流型放电。
作用在电介质上的电场强度过高,或电介质耐受电场强度过低,都有可能形成电场型放电。一般电场型放电是由于过高的电场强度作用于耐受电场强度过低的电介质上而引起的放电。电流型放电是由于电动力或机械力作用使导体中的电流进入电介质而形成的。
局部放电测量所用到的主要参数:
(1)起始电压U:是指施加于试品的电压使得局部放电脉冲幅值超过某一指定值时的最低电压;
(2)熄灭电压Ue:是指施加于试品的电压使局部放电脉冲幅值小于某一指定值时的最高电压;
(3)视在电荷q:是指被测放电量等同于注入的已知电荷量,单位皮库(pC)。
理论上是在极短的时间内对试品两端注入的电荷量与局部放电产生的电流脉冲相等,但在实际测量中,可以测量的视在电荷与实际不可直接测量的放电量是不相等的,但通常认为这两个量是等效的。
(4)脉冲重复率n:是指在选定的时间间隔内所记录到的局部放电脉冲的总数与该选定的时间间隔的比值;
(5)脉冲重复频率N:是指每秒发生的局部放电脉冲总数(等间隔脉冲);
(6)局部放电脉冲的相位角φi、和发生瞬时ti:φi=360ti/T
其中,ti为最近一次试验电源电压由负向向正向变换过零时刻和局部放电脉冲信号之间的时间间隔;T为试验电源电压的周期;φi为相位角,单位度(°)。
(7)平均放电电流I、放电功率P和二次方率D。
局部放电是一种电气放电,它发生在变压器内部绝缘介质中,这种放电可能发生在导体附近也可能不发生,它将破坏变压器绝缘结构的绝缘性能,尤其是局部放电发生在较大范围的油纸绝缘表面的时候,对油纸的绝缘性能有较大影响甚至发生击穿。局部放电对变压器内部绝缘结构的破坏主要存在两种情况,一种是放电质点对绝缘结构的直接作用,使得绝缘结构遭到破坏甚至击穿;第二种是由局部放电过程中的电化学反应产生大量的热和活性气体如臭氧、氮化物等使绝缘结构局部受到腐蚀,并进一步扩大,以致绝缘结构热击穿。
局部放电测量的试验目的是为了验证变压器内部是否存在对绝缘结构有破坏性的放电源以及在标准规定的试验施加电压和时间内局部放电量是否符合技术要求和标准要求;并且当局部放电量不符合标准时,测得起始电压Ui和熄灭电压Ue。