浅析津滨线干式变压器外部局部放电处理

王 颖，张 浩，白耀中

0 引言

在电场的作用下，绝缘仅有部分区域发生放电，但还并未形成贯穿性放电通道的电气放电现象称为局部放电。局部放电对电气设备绝缘会产生严重的危害，是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主要原因，因此日益受到人们的重视。

1 干式变压器局部放电产生的原因和危害

1.1 局部放电产生的原因

在干式变压器绝缘结构制造过程中，存在局部绝缘弱点，这些绝缘弱点在电场的作用下会发生局部放电，这些局部放电点不会马上形成整个绝缘的贯穿性击穿。该局部放电可能发生在导体周围，也可能发生在绝缘体的表面或内部，分别称作表面局部放电和内部局部放电。以空气为基本散热和绝缘的干式变压器，其绝缘系统是由各种不同材料、不同形状和尺寸组成的复合绝缘体，它们在外施电压作用下所承受的电场强度是不同的，这种不均匀性是客观存在的。于是在干式变压器绝缘体内部或表面会出现高于平均电场强度的区域，在这些区域就会首先发生放电，而其他区域仍然保持绝缘的特性，这就形成了干式变压器的局部放电。

一般来说，干式变压器产生较为严重的局部放电的原因有下述几种：一是由于结构不合理，使电场分布极不均匀，形成局部电场过分集中，这就有 可能使气隙或固体绝缘内部或表面发生放电；二是由于制造和工艺处理不当，如金属部件的尖角、毛刺或绝缘体中含有杂质等处的场强发生畸变造成放电，或者变压器内部金属接地部件间、导体间连接不良产生局部放电。

1.2 局部放电的危害

局部放电发生在一个或几个很小的区域内，放电的能量很小，所以其存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。此时，变压器绝缘测量甚至常规耐压试验数值多数合格，不易发现问题。但是，如1 台变压器在运行电压下长期存在着局部放电现象，即使是微弱的放电，也会对变压器造成危害，它的破坏作用大致有2 种：一是放电点长期对绝缘件轰击造成绝缘局部损坏，逐步扩大后，最终使绝缘击穿。二是长期放电产生的臭氧、氧化氮等活性气体在热的作用下，使局部绝缘受到腐蚀，电导增加，最后导致热击穿。

电气绝缘的破坏或局部老化，多数是从局部放电开始的，其危害是使绝缘寿命迅速降低，最终影响安全运行。即1 台内部存在缺陷的干式变压器，尽管它可能通过了所有的出厂和验收绝缘试验，但在长期正常的运行中仍有可能发生击穿。因此，日常应加强对干式变压器局部放电的监测。

2 津滨线干式变压器局部放电情况处理

2.1 局部放电情况介绍

津滨线沿线牵引变压器采用干式变压器，铁心材料采用高导磁晶粒取向硅钢片，45°全斜接缝，五级步进叠片工艺。绕组采用无碱无蜡玻璃丝带包电磁线绕制而成，绕组的层间、段间、端部及内外层绝缘均为玻璃纤维填充，绕组的浇注材料采用树脂K4518（绝缘耐热等级H 级）整体浇注而成。

津滨线牵引变压器2003年正式投入使用，使用过程中，整体状况良好，随着使用时间的加长，自2010年开始，个别变压器表面开始陆续出现肉眼可观察的局部放电问题（图1）。

图1 车辆段变电所整流变压器局部放电例图

津滨线全线共32 台整流变压器，发生表面局部放电问题的主要集中在3 台变压器上。其首次发生放电的位置不固定，但大多集中在高压绕组外侧中部位置、分接区周围。发生过该类局部放电后，会出现同台变压器同个位置重复发生或同台变压器不同位置再次发生局部放电现象。

2.2 局部放电问题的处理及注意事项

津滨线干式变压器局部放电问题多发生在夏季，该时期气温高、湿度大，变压器运行环境相对较差，室内温度及湿度均较其他时间有明显升高。

对发生局部放电的变压器，目前现场采取的处理方式是将该区域外部环氧树脂刮除，并将表面彻底清洁干净，局部重新涂刷环氧树脂。其优点是现场容易处理，操作相对简单；缺点是无法彻底解决问题，复发率高。

为全面解决夏季干式整流变压器多发的局部放电问题，天津滨海快速交通发展有限公司采纳了设计单位及变压器生产厂家的意见及建议，对多次出现局部放电现象的整流变压器进行了一次整体清除原环氧树脂，并且整体重新涂刷新环氧树脂工作。这一处理取得了一定效果，原车辆段1#整流变压器夏季发生局部放电次数由原年平均4 次降至2012年仅1 次。

由于现场局部及整体重新涂刷环氧树脂时，无法做到变压器生产时的环境清洁、整体浸润均匀、干燥等条件，所以要对以下各环境严格控制，以保证治理效果。首先要控制现场作业环境的清洁程度，现场越清洁、温湿度越均衡，重新涂刷后的效果就越好。其次还要注意重新涂刷部位表面的处理，要彻底清除表面已碳化的物质，不要留存粉尘尤其是金属颗粒物，但注意不要损伤到绕组层。再者要注意环氧树脂与固化剂等的配比，根据环境不同，采用适合现场的配比比例，以保证重新涂刷的环氧树脂能够更好地与变压器结合在一起，中间不会出现气体空隙，以免导致新的局部放电问题。最后，在涂刷环氧树脂过程中，要注意涂刷均匀，宜匀不宜厚，若多层涂刷时一定要保证充分的干燥时间，待上一层树脂内外完全干燥固化后再进行下一层的涂刷。另外，局部涂刷时要重点注意接茬部位处理要平缓，要利于环氧树脂的附着，如果该处表面处理不好，容易造成再次局部放电。

3 结语

局部及整体重新涂刷环氧树脂，可以在一定程度上现场解决久用干式变压器局部放电问题，但无法彻底根除。要避免该类局部放电问题的发生，还是从变压器制造工艺及制作过程中注意质量方面的控制，避免出现绝缘弱点引起场强不平衡，进而发生局部放电；在使用过程中，注意控制干式变压器的环境温度、湿度、粉尘等，防患于未然。

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