電極之間在高電場強(qiáng)度作用下未貫穿電極的放電現(xiàn)象即局部放電，它在液體絕緣氣泡中、固體絕緣的空穴中或是不同介質(zhì)特性絕緣的分界面上均可能發(fā)生。一般情況下，此種放電的能量是很小的，短時的存在不會對電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度造成影響。

但是，如若在電氣設(shè)備絕緣運(yùn)行中不斷出現(xiàn)局部放電，則這些微弱的放電產(chǎn)生累積效應(yīng)，使設(shè)備的絕緣性能逐漸劣化并使局部放電缺陷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個絕緣擊穿。

傳統(tǒng)的絕緣試驗方法很難發(fā)現(xiàn)局部放電缺陷，隨著電壓等級的提高，這個問題越來越嚴(yán)重?，F(xiàn)場局部放電測量，是變壓器絕緣性能評定的一種有效的方法?，F(xiàn)場局部放電試驗不僅靈敏、有效地檢測出了絕緣中的微小缺陷，而且是檢驗變壓器能否在工作電壓下長期運(yùn)行的手段。

新安裝和大修后的220 kV及以上電壓等級變壓器現(xiàn)場進(jìn)行局部放電試驗近年來得到廣泛應(yīng)用。這項試驗在很大程度上保證了變壓器投入運(yùn)行后的安全穩(wěn)定。

1 試驗電源的獲取

如今，局部放電試驗常用的電源類型有以下幾種：

1)工頻電源方式

此種加壓方式不易發(fā)現(xiàn)變壓器縱絕緣的局部放電缺陷，但大量的現(xiàn)場試驗表明，當(dāng)變壓器絕緣內(nèi)部存在較嚴(yán)重的局部放電缺陷時，通過這種試驗判斷故障、分析絕緣狀況還是有效的，并能得出正確的結(jié)果。此種方式目前已很少用，僅在現(xiàn)場測量不具備其他電源時，而又認(rèn)為有必要進(jìn)行局部放電試驗驗證缺陷查找故障的情況下。

2)中頻發(fā)電機(jī)方式

通常由電動發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)試驗所需頻率的電源，具有輸出電壓穩(wěn)定、維護(hù)方便、結(jié)實(shí)耐用、安全性好、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。但設(shè)備的體積大，重量相對較重，同時由于發(fā)電機(jī)定子容性電流的助磁作用，在被試品容性負(fù)載較大時可能引起自激現(xiàn)象，對補(bǔ)償電抗容量的設(shè)計要準(zhǔn)確。幾乎所有電壓等級和容量的變壓器試驗均使用發(fā)電機(jī)方式，它是目前應(yīng)用最廣泛的電源方式。

3)變頻電源方式

采用電力半導(dǎo)體變頻電路將50Hz的工頻變換成中頻交變電源。此電路較為復(fù)雜，對元件參數(shù)要求苛刻，帶無功負(fù)載能力差，但這種方式的突出優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小，重量輕，運(yùn)輸方便且輸出頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)。因此，它可輸出不同頻率的交流電壓，變頻電源可輸出50Hz交變磁通進(jìn)行退磁，可減小局放試驗時引起的高壓電壓升高和減小沖擊合閘時保護(hù)動作的機(jī)率。

利用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電抗器可使試驗回路在接近并聯(lián)諧振工況下工作，所需電源的容量較小，目前常在220kV及以下電壓等級的變壓器局放試驗中使用。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻電源的應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大。

2 試驗接線

220kV變壓器局部放電試驗接線如圖1所示，用變頻電源作為試驗電源，供給一臺多繞組中間變壓器，中間變壓器高壓側(cè)接補(bǔ)償電抗器組，補(bǔ)償高壓變壓器容性無功，用電容分壓器直接測量中被試變壓器的輸出電壓，即高壓變壓器低壓電壓值。

圖1 220kV變壓器局部放電試驗接線圖

試驗時，預(yù)先將頻率調(diào)節(jié)至100Hz左右；合閘后，升壓至20V左右；然后調(diào)節(jié)頻率，觀察輸出電流的變化。先進(jìn)行“頻率粗調(diào)”，當(dāng)輸出電流減小時，表明頻率調(diào)節(jié)的方向正確，則按照這個方向調(diào)節(jié)，在接近試驗頻率時，可以進(jìn)行“頻率細(xì)調(diào)”，直至電流最小，此時的頻率就是試驗頻率。

然后升壓到試驗電壓，在升壓過程中緩慢進(jìn)行，防止電流激增。適當(dāng)時，可以微調(diào)頻率，接近試驗電壓時，禁止調(diào)節(jié)頻率，防止調(diào)節(jié)頻率時產(chǎn)生過高電壓損壞被變壓器。

3 被試變壓器試驗參數(shù)

型號：有載調(diào)壓變壓器 SSZ10-150000/220

額定容量：150000/150000/75000KVA

額定電壓：230±1.25%/121/10.5KV

額定電流：376.5/715.7/4123.9A

額定頻率：50Hz

連接組別：YN/yn0/d11

冷卻方式：ONAN

絕緣水平：h.v.線路端子：SI/LI/AC 750/950/395KV

h.v.中性點(diǎn)端子：LI/AC 400/200KV

m.v.線路端子： LI/AC 480/200KV

m.v.中性點(diǎn)端子：LI/AC 325/140KV

l.v. 線路端子： LI/AC 75/35KV

試驗電壓 高壓側(cè)：U1=Um=1.15U=264.5KV

U2=1.1Um/√3=168.0KV

U3=1.5Um/√3=229.1KV

中壓測：k1=230/121=1.9

U1=264.5/1.9=139.2KV

U2=168.0/1.9=88.4KV

U3=229.1/1.9=120.6KV

低壓側(cè)：k2=230/√3/10.5=12.65

U1=264.5/12.65=20.9KV

U2=168.0/12.65=13.3KV

U3=229.1/12.65=18.1KV

220KV變壓器進(jìn)行現(xiàn)場局放試驗時，采用變壓器低壓側(cè)單邊加壓方式。

4 現(xiàn)場干擾及抑制措施

4.1 高壓電暈放電干擾

試驗過程中高壓套管端部將有很高的電壓，為防止電暈放電影響測試結(jié)果，必須對其進(jìn)行有效的屏蔽。如果高壓引線設(shè)計不當(dāng)，在引線上的尖端電場集中處也會出現(xiàn)電暈放電。因此這些引線要用光滑的圓柱形或者直徑足夠大的蛇形管構(gòu)成，以預(yù)防在試驗電壓下產(chǎn)生電暈。

4.2 懸浮電位放電引起的干擾

變壓器進(jìn)行局部放電試驗時，周圍的不接地或虛接地金屬體在施加電壓達(dá)到一定值時將產(chǎn)生懸浮電位，可能出現(xiàn)懸浮放電現(xiàn)象，干擾局部放電測試。試驗時應(yīng)保證所有試品及儀器接地可靠，設(shè)備接地點(diǎn)不能有生銹或漆膜，接地連接應(yīng)用螺釘壓緊。

4.3 電磁輻射或磁感應(yīng)引起的干擾

靜電或電磁感應(yīng)以及電磁輻射引起的干擾均能被放電試驗線路耦合引入而誤認(rèn)為是放電脈沖，所以為消除這些干擾，應(yīng)對試驗線路加以屏蔽。

4.4 來自儀器電源的干擾

局部放電測試儀的電源應(yīng)采取抗干擾措施。通過隔離變壓器、電容、電感濾波等措施，一般可以有效消除來自電源的高頻干擾信號。

4.5 地線干擾

來自地線的高頻干擾信號很復(fù)雜也難以消除。長期經(jīng)驗告訴我們，局部放電試驗回路應(yīng)采用可靠的單點(diǎn)接地，接地線盡量粗，而且要結(jié)成放射狀，避免形成回路和串接方式。此外，局部放電試驗電源、局部放電測試儀的接地要分開，必要時局部放電測試儀取消接地。

5 實(shí)例分析

目前，變壓器局部放電試驗的作用是：1）考核內(nèi)部絕緣情況；2）考核變壓器的工藝；3）考核安裝情況。尤其是新變壓器，絕緣缺陷可能性很小，多數(shù)是安裝問題。

下面對四川資陽220kV普安變電站一臺新安裝后的變壓器進(jìn)行現(xiàn)場局部放電實(shí)驗過程中出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析。施加電壓到一定值時，出現(xiàn)較明顯的放電現(xiàn)象，繼續(xù)加壓，放電量越來越高。

根據(jù)分析判斷可能試驗場周圍有未接地的金屬產(chǎn)生了懸浮電位而出現(xiàn)懸浮放電現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)一電抗器未接地；處理后重新加壓，當(dāng)試驗電壓加到0.8UN時波形顯示出明顯的不規(guī)律的放電現(xiàn)象，分析可能是電源線路太長，導(dǎo)致回路中有放電；

對絕緣桿進(jìn)行處理后，重新加壓，接著發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗電壓加到1.1UN時，波形顯示有偶然性放電且放電量很高；重新對絕緣桿進(jìn)行處理，將電纜線提起距離地面一定的高度用絕緣膠布拴在絕緣桿上消除電磁干擾；然后重新加壓，經(jīng)處理后，此干擾波消失。

繼續(xù)加壓，當(dāng)試驗電壓加到1.5UN時，波形顯示有局部放電，放電量仍超標(biāo)，依次對接線中的各裝置進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有任何問題，對變壓器多次加壓，靠近變壓器時，聽到有“嘶嘶嘶”的放電聲音，關(guān)閉照明燈，觀察火花放電部位，發(fā)現(xiàn)放電發(fā)生在變壓器的三個引出端，分析發(fā)現(xiàn)是由于端帽長時間未清理，周圍有灰塵，與引出端口接觸，邊緣產(chǎn)生放電所致。經(jīng)處理，再次進(jìn)行局部放電試驗，波形正常，放電量很小，在規(guī)定范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

局部放電可能是由于內(nèi)部絕緣缺陷造成，也有可能是又由于外部一些干擾所引起，所以對被試變壓器出現(xiàn)局部放電時，我們應(yīng)謹(jǐn)慎處理，根據(jù)波形圖仔細(xì)分析，逐步排除由于外部干擾所導(dǎo)致的局部放電，最后做出正確判斷。

如果將內(nèi)部絕緣缺陷誤判為外部干擾所致，在以后變壓器的長期運(yùn)行中，可能導(dǎo)致變壓器絕緣的進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致整臺變壓器的報廢，而將變壓器的外部缺陷誤判為是變壓器的內(nèi)部缺陷，而將變壓器解體，兩者造成的損失都很巨大。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“220 kV變壓器局部放電試驗分析”，作者為王士鑫、任小花 等。