局部放电对油纸绝缘的影响

李超

摘  要：基于智能電网建设中变压器的作用，文章提出做好变压器油纸绝缘的必要性，首先分析了变压器油纸绝缘破坏和局部放电的产生，探讨了局部放电对油纸绝缘的影响，再从放电模型、试验流程、危险等级定义、聚合度分析等方面，详细而深入的探讨了变压器油纸绝缘中，局部放电的特征参量提取，以及发展特性分析，以服务智能电网建设，丰富领域内的理论研究内容。

关键词：局部放电;油纸绝缘;聚合度;决策树

中图分类号：TM721     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）36-0046-02

我国提出建设坚强智能电网的战略规划，投入大量资金进入电网的优化和升级，电网规模不断扩大，特性日益复杂。变压器是电网运行的重要元件，保障变压器安全运行对电网稳定有重要作用。

历年统计数据表明，在电网内主变压器的事故中，绝缘老化问题占有很高的比例，而油纸绝缘则是变压器绝缘的重要形式，因此，深入探讨油纸绝缘的局部放电特征和发展特性，对分析局部放电对油纸绝缘的影响有重要作用。

1  变压器油纸绝缘破坏和局部放电的产生

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的重要形式，变压器油纸绝缘会逐渐老化，包括电场、温度、氧气、水份等众多因素都会影响到变压器的油纸绝缘，导致变压器的油纸绝缘性能下降，给变压器安全稳定运行带来影响。

在变压器油纸绝缘破坏的研究中，局部放电是重要的特征参量。通过局部放电特征，能够反映不同程度上的绝缘老化特性，借助局部放电与其它特征参量，来反映真实的变压器绝缘老化情况，因此，基于局部放电的无损检测已经被广泛应用。

2  局部放电对油纸绝缘的影响

局部放电是高分子绝缘材料老化的重要原因，根据局部放电统计图谱的指纹识别技术，分布在时域和相域的24种不同图谱，包含了上百个特征参量，这些参量都能够应用于局部放电的信号提取和检测中。

3  变压器油纸绝缘局部放电特征和发展特性

局部放电特征是一种特殊的电气特征量诊断方法，在对变压器的绝缘老化和剩余寿命预测中，受到外界干扰的因素较少，一般不会受到变压器滤油、绝缘纸、油类型等的影响，能够较好的对绕组绝缘实现无损在线监测。

3.1  放电模型与试验流程

3.1.1  放电模型

变压器是电网的重要电气设备，构造相对复杂，同时运行环境恶劣，因此可能出现局部放电的部位很多。

总体来说，局部放电有三类对变压器油纸绝缘损害较大的类型，分别为：沿面放电、电晕放电、绝缘内部放电。其中，内部放电对变压器绝缘的影响最大。

根据国际电网会议精神，目前研究界多使用CIGRE Method II模型作为研究局部放电对绝缘影响的模型。

基于此，选择固体绝缘内部扁平气隙缺陷模型，并依此作为研究对象，用来研究绝缘破坏和发展过程中，局部放电信号的变化，固体绝缘内部扁平气隙缺陷模型是基于国际大电网会议提出的CIGRE Method II模型制作，同时也具有一定的代表性。如图1所示。

该模型中有三层，上层和下层油纸板的厚度均为0.5 mm，中间层则为一个圆形气隙，该气隙半径为10 mm，厚度达0.2 mm。整个试验模型浸入变压器绝缘油中，并使用特殊的工具紧固，使用硅橡胶来密封不同层之间的结合处，严防变压器的绝缘油渗透进入气隙中。

3.1.2  试验流程

首先，提取变压器油纸绝缘的局部防电信号，并进行去噪处理，构建T-F模式的FCM聚类。

其次，根据投影和脉冲的不同，对采集到的局部放电信号进行混合放电源分离，将之分为若干个独立的放电源。

再次，结合统计学原理，对这些放电源进行PRPD模式构造和模糊聚类，根据统计算子提取出新特征参量。

最后，将提取出的新特征参量进行模式识别，识别出若干放电类型，为变压器油纸绝缘的决策树提供辅助支撑。

此后，根据决策树判别出不同放电源的严重程度，并进行分级。详细流程，如图2所示。

3.2  局部放电发展特性分析

3.2.1  危险等级定义

对试验过程中的局部放电信号进行采集，并进行量化分析，以准确诊断变压器的绝缘状态，辅助变压器检修决策制定。并根据放电发展状态，对放电的对应危险等级进行定义和分析，见表1。

3.2.2  聚合度分析

在进行油纸被试样品的聚合度分析时，将DP（Degree of polymerization）作为判别油纸绝缘的最有效根据。

目前，根据国际统一的标准，新的绝缘油纸的平均聚合度应该达到1 000，如果测量到的实际绝缘油纸聚合度低于500，则变压器的整体绝缘水平进入中期，并开始逐步衰老;如果测量到的实际绝缘油纸聚合度低于250，则变压器的整体绝缘水平进入末期，绝缘油中的糠醛浓度非常高，将导致绝缘纸脆化变形，引发变压器绝缘隐患，可能导致故障。

4  结  语

随着智能电网建设的不断深入，我国电网规模还将不断扩大，变压器在电网内的数量不断增加，做好变压器油纸绝缘重要性日益凸显。变压器局部放电与油纸绝缘的研究，是近年来的热点问题，对局部放电特征参量的提取和算法分析，涉及到模糊数学、神经元理论、概率论、统计学等复杂内容，因此局部放电油纸放电模型的设计成为专业技术难度很强的研究领域，局部放电与油纸绝缘问题依然有待进一步深入探讨。

参考文献：

[1] 杨丽君，孙才新，廖瑞金.油纸绝缘老化状态判别的局部放电特征量[J].

电力系统自动化，2011，（10）.

[2] 王梦云.2000～2001年全国超高压变压器、电流互感器事故和障碍统   计分析[J].电力设备，2012，（4）.

[3] 朱德恒，谭克雄.电绝缘诊断技术[M].北京：中国电力出版社，1999.

[4] 王晓蓉，胡龙龙，张冠军，等.局部放电对绝缘纸性能的影响[J].高电压技   术，2011，（2）.

[5] 尚勇，钱政.高电压设备绝缘老化及状态维修的实现[J].高电压技术，

2011，（25）.