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变压器局部放电的目的和意义

发布时间:2020-08-26 00:56:42人气:

变压器
随着电网的快速建设发展,输电距离不断增加,电压等级也逐渐提高,由最初的高压输电发展至现在的特高压交直流输电。高压输电必须考虑电网中电力设备的绝缘问题。绝缘的作用是为了分隔不同电位的导体,从而使各导体保持各自的电位。绝缘是高压电气设备结构中不可或缺的部分,据统计研究表明,在所有电力变压器故障中有80%是绝缘故障。大型电力变压器结构复杂,对绝缘要求高,因此,作为电网中的重要设备,其绝缘状态与电网运行的安全性、稳定性密切相关。绝缘故障就是指绝缘介质完全或部分丧失了隔离不同电位的作用,其最直接的表现形式就是电介质击穿。击穿是指当外界电压达到某一临界值后,介质的电导率显著增大,泄漏电流迅速增加,电介质失去了原有的绝缘性能。电介质的击穿是一种瞬时状态的变化,一般直观可见,一般情况下,电介质在击前,绝缘性能已经劣化,随着劣化的逐步加深,最终表现为介质击穿。所以,在绝缘介质被击穿之前就对介质的性能进行检测,并及时做出处理,可以有效地避免突发性的绝缘事故,保证电网运行安全。局部放电可以作为分析、评价电气设备绝缘状态的标尺。局部放电一般是发生在绝缘介质内部极微小空间上的放电现象,一定程度的局部放电不会影响介质的整体绝缘性能。

发生在高压线和高压设备中的局部放电的后果是非常严重的,最终可能会导致全面故障。固体介质中的局部放电的累积效应是由无数的局部传导型放电通道(一种称为放电树枝的过程)形成的。重复的放电会引起绝缘材料不可逆的机械和化学性质恶化。高能量电子和离子、来自放电产生的紫外线、攻击空洞壁的臭氧以及在高压力下化学分解过程释放的气体引起的裂化等各种因素引起的能量释放都会引起破坏。介质的化学变化同样也会增强空隙周围的介质材料的导电性。

这又增加了先前未受影响的空白区域的电压,加速了击穿过程。和有机物和高分子介质相比,许多无机物介质,如玻璃、瓷器和云母等更不容易受到局部放电的破坏。

在用纸绝缘的高压线中,局部放电以穿透纸线圈的小针孔开始,这些绕组与导电体和外套相邻。随着局部放电的持续进行,重复的放电最终会引起受影响的纸层内永久性的化学变化,并且会浸渍液体介质。在情况进一步恶化下,会形成导电碳化树枝。这会对其余的绝缘材料施加很大的压力,导致破坏区域的进一步增大、沿着树枝阻性加热,并且进一步焦化(有时又称之为跟踪)。如果任其发展,最终会导致介质材料的绝缘性完全失效,发生电气爆炸。

变压器中,局部放电的发生通常有两个原因,一是在变压器制造和安装过程未发现的绝缘缺陷;二是在变压器运行过程中逐渐发生的,如雷电冲击或操作冲击电压引发的绝缘弱点。变压器发生局部放电时,通常会以热量、声波、光等方式向外界辐射能量。来自局部放电的局部加热会导致绝缘材料的热降解。尽管对直流电和输电线频率来说,局部放电的热量等级通常都比较低,但是它会加速高电压和高频设备的故障。通过监测发生在设备生命周期中的局部放电活动,可以试验高压设备的绝缘完整性。为了保证供电可靠和长期操作的可持续性,应该严格监测高压电气设备中的局部放电,以收集早期报警信号用于检测和维修。

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