220kV变压器局部放电试验分析

王士鑫 任小花 缪志农

（1. 西华大学电气信息学院，成都 610039；2. 攀枝花学院电气信息学院，四川 攀枝花 617000）

电极之间在高电场强度作用下未贯穿电极的放电现象即局部放电，它在液体绝缘气泡中、固体绝缘的空穴中或是不同介质特性绝缘的分界面上均可能发生。一般情况下，此种放电的能量是很小的，短时的存在不会对电气设备的绝缘强度造成影响。但是，如若在电气设备绝缘运行中不断出现局部放电，则这些微弱的放电产生累积效应，使设备的绝缘性能逐渐劣化并使局部放电缺陷扩大，最终导致整个绝缘击穿[2]。

传统的绝缘试验方法很难发现局部放电缺陷，随着电压等级的提高，这个问题越来越严重。现场局部放电测量[4]，是变压器绝缘性能评定的一种有效的方法。现场局部放电试验不仅灵敏、有效地检测出了绝缘中的微小缺陷，而且是检验变压器能否在工作电压下长期运行的手段。新安装和大修后的220kV及以上电压等级变压器现场进行局部放电试验近年来得到广泛应用。这项试验在很大程度上保证了变压器投入运行后的安全稳定。

1 试验电源的获取[5]

如今，局部放电试验常用的电源类型有以下几种。

1）工频电源方式。此种加压方式不易发现变压器纵绝缘的局部放电缺陷，但大量的现场试验表明，当变压器绝缘内部存在较严重的局部放电缺陷时，通过这种试验判断故障、分析绝缘状况还是有效的，并能得出正确的结果。此种方式目前已很少用，仅在现场测量不具备其他电源时，而又认为有必要进行局部放电试验验证缺陷查找故障的情况下。

2）中频发电机方式。通常由电动发电机组生产试验所需频率的电源，具有输出电压稳定、维护方便、结实耐用、安全性好、高可靠性等优点。但设备的体积大，重量相对较重，同时由于发电机定子容性电流的助磁作用，在被试品容性负载较大时可能引起自激现象，对补偿电抗容量的设计要准确。几乎所有电压等级和容量的变压器试验均使用发电机方式，它是目前应用最广泛的电源方式。

3）变频电源方式。采用电力半导体变频电路将50Hz的工频变换成中频交变电源。此电路较为复杂，对元件参数要求苛刻，带无功负载能力差，但这种方式的突出优点是设备体积小，重量轻，运输方便且输出频率可连续调节。因此，它可输出不同频率的交流电压，变频电源可输出50Hz交变磁通进行退磁，可减小局放试验时引起的高压电压升高和减小冲击合闸时保护动作的机率。利用适当的补偿电抗器可使试验回路在接近并联谐振工况下工作，所需电源的容量较小，目前常在220kV及以下电压等级的变压器局放试验中使用。随着电子技术的不断进步，变频电源的应用范围正逐步扩大。

2 试验接线[3]

220kV变压器局部放电试验接线如图1所示，用变频电源作为试验电源，供给一台多绕组中间变压器，中间变压器高压侧接补偿电抗器组，补偿高压变压器容性无功，用电容分压器直接测量中被试变压器的输出电压，即高压变压器低压电压值。

图1 220kV变压器局部放电试验接线图

试验时，预先将频率调节至100Hz左右；合闸后，升压至20V左右；然后调节频率，观察输出电流的变化。先进行“频率粗调”，当输出电流减小时，表明频率调节的方向正确，则按照这个方向调节，在接近试验频率时，可以进行“频率细调”，直至电流最小，此时的频率就是试验频率。然后升压到试验电压，在升压过程中缓慢进行，防止电流激增。适当时，可以微调频率，接近试验电压时，禁止调节频率，防止调节频率时产生过高电压损坏被变压器。

3 被试变压器试验参数

型号：有载调压变压器 SSZ10-150000/220额定容量：150000/150000/75000kVA

额定电压：2301.25%/121/10.5kV

额定电流：376.5/715.7/4123.9A

额定频率：50Hz

连接组别：YN/yn0/d11

冷却方式：ONAN

绝缘水平：

220kV变压器进行现场局放试验时，采用变压器低压侧单边加压方式。

4 现场干扰及抑制措施[1]

4.1 高压电晕放电干扰

试验过程中高压套管端部将有很高的电压，为防止电晕放电影响测试结果，必须对其进行有效的屏蔽。如果高压引线设计不当，在引线上的尖端电场集中处也会出现电晕放电。因此，这些引线要用光滑的圆柱形或者直径足够大的蛇形管构成，以预防在试验电压下产生电晕。

4.2 悬浮电位放电引起的干扰

变压器进行局部放电试验时，周围的不接地或虚接地金属体在施加电压达到一定值时将产生悬浮电位，可能出现悬浮放电现象，干扰局部放电测试。试验时应保证所有试品及仪器接地可靠，设备接地点不能有生锈或漆膜，接地连接应用螺钉压紧。

4.3 电磁辐射或磁感应引起的干扰

静电或电磁感应以及电磁辐射引起的干扰均能被放电试验线路耦合引入而误认为是放电脉冲，所以为消除这些干扰，应对试验线路加以屏蔽。

4.4 来自仪器电源的干扰

局部放电测试仪的电源应采取抗干扰措施。通过隔离变压器、电容、电感滤波等措施，一般可以有效消除来自电源的高频干扰信号。

4.5 地线干扰

来自地线的高频干扰信号很复杂也难以消除。长期经验告诉我们，局部放电试验回路应采用可靠的单点接地，接地线尽量粗，而且要结成放射状，避免形成回路和串接方式。此外，局部放电试验电源、局部放电测试仪的接地要分开，必要时局部放电测试仪取消接地。

5 实例分析

目前，变压器局部放电试验的作用是：①考核内部绝缘情况；②考核变压器的工艺；③考核安装情况。尤其是新变压器，绝缘缺陷可能性很小，多数是安装问题。

下面对四川资阳220kV普安变电站一台新安装后的变压器进行现场局部放电实验过程中出现的情况进行分析。施加电压到一定值时，出现较明显的放电现象，继续加压，放电量越来越高。根据分析判断可能试验场周围有未接地的金属产生了悬浮电位而出现悬浮放电现象，经检查发现一电抗器未接地；处理后重新加压，当试验电压加到0.8UN时波形显示出明显的不规律的放电现象，分析可能是电源线路太长，导致回路中有放电；对绝缘杆进行处理后，重新加压，接着发现当试验电压加到1.1UN时，波形显示有偶然性放电且放电量很高；重新对绝缘杆进行处理，将电缆线提起距离地面一定的高度用绝缘胶布拴在绝缘杆上消除电磁干扰；然后重新加压，经处理后，此干扰波消失。继续加压，当试验电压加到1.5UN时，波形显示有局部放电，放电量仍超标，依次对接线中的各装置进行检查，未发现有任何问题，对变压器多次加压，靠近变压器时，听到有“嘶嘶嘶”的放电声音，关闭照明灯，观察火花放电部位，发现放电发生在变压器的三个引出端，分析发现是由于端帽长时间未清理，周围有灰尘，与引出端口接触，边缘产生放电所致。经处理，再次进行局部放电试验，波形正常，放电量很小，在规定范围内。

6 结论

局部放电可能是由于内部绝缘缺陷造成，也有可能是又由于外部一些干扰所引起，所以对被试变压器出现局部放电时，应谨慎处理，根据波形图仔细分析，逐步排除由于外部干扰所导致的局部放电，最后做出正确判断。如果将内部绝缘缺陷误判为外部干扰所致，在以后变压器的长期运行中，可能导致变压器绝缘的进一步扩大，甚至导致整台变压器的报废，而将变压器的外部缺陷误判为是变压器的内部缺陷，而将变压器解体，两者造成的损失都很巨大。

[1] 王永辉, 阎春雨, 高骏, 等. 变压器现场局部放电测试中的抗干扰措施[J]. 河北电力技术, 2000(1).

[2] 葛景谤, 邱吕容, 谢恒坤. 局部放电测量[M]. 北京:机械工业出版社, 1984.

[3] 张永跃. 大型变压器现场局部放电试验的方法[Z].浙江省电力试验研究所, 2006.

[4] 李建明, 朱康. 高压电气设备试验方法[Z]. 四川省电力试验研究院, 2001.

[5] 魏志雄, 付超, 等. 用变频电源进行特高压变压器局部放电试验[Z]. 武汉: 国网电力科学研究院.