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干式变压器局部放电的产生及类型

发布时间:2020-05-06 00:25:02人气:

干式变压器
干式变压器
不同的绝缘缺陷类型会引起不同性质的局部放电类型,干式变压器在运行过程中会存在不同类型的局部放电。干变的绝缘由于种种原因不可能一直保持绝缘介质的纯净和致密,总会在一定条件下引入其他异物,比如微小气泡、水分及其他杂质等。这些分散性异物一般是从两方面出现的,一是由于干变长时间的运行,其绝缘物质在电场、热等条件下发生老化分解产生的,二是在干变的生产制造过程中由于制造工艺等原因而没有去除干净残留的。当在该绝缘上施加电压时,由于这些异物的存在导致电场发生畸变,使电场强度分布不均,造成这些异物附近的电场更加集中,具有比周围更高的场强,当到达一定界限值时,这些存在绝缘缺陷的部位则会首先发生电离放电现象,称为局部放电。局部放电通常是发生在绝缘缺陷的局部位置,相对绝缘的整体来说空间很小,在一般情况下不会直接导致绝缘系统的整个击穿。但是局部放电的发生会伴随着电子、离子、光子等物质的产生,这些物质会在电场的作用下往复冲击绝缘介质,使其逐渐分解、腐蚀、破坏和老化,导致绝缘缺陷的扩大。

由此可见,虽然局部放电的能量虽然很小,但它对绝缘材料的破坏却是严重的,与绝缘的状态密切相关。因此,我们不但需要在变压器的出厂试验中做放电检测,而且还应在运行中对其局部放电进行监测,确保变压器的安全运行。

局部放电的发生根据绝缘缺陷的性质和部位不同,可以分为以下几种放电形式,当发生在绝缘介质与空气接触的表面时,我们称之为沿面放电;当绝缘介质内部因存在空穴或气泡而发生放电的,称之为内部放电或气隙放电;除了绝缘介质存在上述缺陷或由于分布不均匀造成电场发生畸变导致局部放电的发生以外,如果导体的表面存在尖刺毛刺或导线、导体等端部较尖,这些部位也会发生电场的畸变,造成放电的发生,如变压器高压端子没有屏蔽好等,这类放电称为电晕放电。

干式变压器由于具有无油、环保、阻燃、节能、抗冲击和可靠的安全性能,在当今电力行业中得到了很快的发展。其绕组绝缘主要通过绝缘树脂的加热、浇灌与固定成型来实现的。而对于干式变压器来说,有很多方面的原因可以引发局部放电,其中比较重要的原因有:干式变压器的原材料材质的选择、干式变压器绝缘结构的设计和绕组浇注成型工艺等。根据以往的研究与上述几种主要引起干式变压器发生局部放电的因素来看,干式变压器的局部放电类型主要包括以下三种放电类型:


(1)针尖电晕放电

由于干式变压器的高低压绕组一般都是沿着轴向方向分段的,所选导体材料如果不好,上面存在微小的毛刺,或在绕组线圈在浇注制作时也可能出现一些毛刺尖端。当完成浇注成型,装配完成后,在其加压运行后,在这些微小的毛刺附近电场会发生畸变而加强,产生尖端放电。这种放电类型主要发生在变压器绕组高压引接线上、绝缘子或电缆线上面的螺杆等部位。

(2)沿面放电

由于干式变压器绕组结构设计的原因可能会存在高低压线圈之间的绝缘、高压线圈对地绝缘距离、高压线圈间绝缘距离以及层间或段间的绝缘距离较小而引起场强较大,从而沿着绝缘表面发生放电现象;另外在干式变压器长时间运行情况下,其线圈绕组的表面可能会吸附一些灰尘、金属碎屑等,造成绝缘表面的粗糙性增加,致使绝缘表面薄层气体中的微观电场有一定程度的不均匀,局部场强被增大,引发放电;当干式变压器周围空气比较潮湿时,其绝缘表面也多少会吸附一些水分,引起绝缘表面电场发生畸变而在一
定条件下发生放电现象等;再或者,当固体绝缘介质与电极的接触如不很紧密,留有缝隙时,沿面闪络电压将降低较多,很容易发生局部放电,这是因为固体绝缘介质的介电常数比气体介质的大好几倍,固体绝缘介质的电导率比气体介质的大好几个数量级。所以,当运行加压时,紧贴电极的薄层气隙中的场强总是远大于其他部分的场强,这里的气体就首先电离,产生自由电子,给沿面放电创造有利条件。


(3)内部气隙放电

干式变压器绕组浇注的好坏与局部放电的产生密切相关,哪怕再微小的气泡都会产生局部放电。在绕组进行浇注过程中,虽然处于真空状态,但环氧树脂与填料的混合物在填充过程中,可能会由于对真空环境的特殊要求、温度、出口料的粘度以及流速等的影响,致使浇注的渗透速度出现不同,出现不均匀现象,而出现空穴,影响绕组浇注的质量;另外由于线圈尺寸及结构都有所差别,在浇注时,可能会引起变压器外膜压力比较大,致使线圈内部的材料因为承受不一样的压力而引起气隙的存在。

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