变压器常见局放问题浅析

俞聪

摘要：随着电网电压等级的不断提高，电力变压器的电压等级和容量也不断提高，电力变压器的安全运行在高压输电中的有着重要的意义。从大量的运行事故中可以发现，变压器在没有遭受任何过电压的情况下，也会发生绝缘故障。究其原因，变压器在运行过程中，其内部绝缘的某些薄弱部位在高场强的作用下发生了局部放电，从而导致绝缘性能下降，在严重的局部放电长期作用下，甚至会造成击穿。由此可见，对于变压器尤其是超高压变压器能否长期安全运行，仅通过外施耐压和冲击耐压试验是不够的，尚需考核局部放电性能，局部放电的控制是企业综合制造能力的体现。

关键词：变压器;局放问题;绝缘

1 引言

在油浸式电力变压器出厂试验过程中经常遇到的局部放电故障主要有：绝缘件内部气隙放电、装配过程中真空度不够或静放时间不够造成的浅层气泡放电、悬浮放电、金属杂质或类金属杂质放电、配套件质量问题引起的局部放电等几种典型的情况。本文中笔者根据近些年试验总结，对这几种放电简要地分析，希望能为局放的判断提供参考。

2 典型的几种放电分析

2.1 绝缘内部气穴放电

放电原因：绝缘件制造过程中存在涂胶缺陷，造成层压木板、层压纸板中有很难浸透封闭的气腔。

放电特点：从电气方面讲，气穴类放电一旦在高场强作用下起始后，放电很难熄灭，放电起始电压与熄灭电压相差较大。很难被绝缘油浸透的气穴在长时间静放后，试验现象一般没有大的改善，起始熄灭电压比较稳定。可浸透的气穴，经过热油循环、保真空及静放处理后，起始电压会随着静放时间的延长而变高，其中有一部分放电经过以上方法处理后，放电会完全消失。从放电图形上来看，该类放电的频率会随电压的升高而变高，直观放电图形较为密集。

处理方法：针对此类放电一般先进行热油循环、保真空及静放处理，加速绝缘油浸透绝缘件，如果气穴能完全浸透则放电故障就会消失，如果效果不明显只能更换故障位置的绝缘件。

案例：一台SZ11-50000/110产品在局放试验时C相局放量超出标准要求，试验现象：电压下A相、B相局放50p C，C相放电量2000p C左右，通过检测高低压放电量及放电起始熄灭电压，确定为高压首端对地放电，该放电高压首端对地的起始电压为95.4k V，高压首端对地的熄灭电压10.6k V。经过热油循环及较长时间保真空处理后放电现象几乎没有变化。在复试试验过程中反复施加感应耐压，放电量数量级变大，试验后的油样中出现乙炔。吊罩检查发现在高压C相压板高压出头侧对拉板位置有放电痕迹。后将压板解剖发现在放电位置存在气穴，气穴在高场强作用下出现放电路径。后来更换C相压板复试局放合格。

2.2 浅层的气泡放电

放电原因：浅层的气泡放电一般是由于真空注油过程中在高场强位置附着气泡。

放电特点：气泡类放电在高场强作用下一般可以击穿，从而使放电现象得到改善。一般反复的施加预加电压U1，放电会越来越小，甚至会完全消失。

处理方法：浅层的气泡放电通过静放或抽真空处理后，情况会得到明显的改善。

2.3 悬浮放电

放电原因：悬浮放电一般是处于电场的金属部件松动或接触不良，该金属件与周围的带电体或接地体之间存在电位差产生的放电。

放电特点：处于地电位的部件，如硅钢片磁屏蔽和各种紧固用金属螺栓等，与地的连接松动脱落，导致悬浮电位放电;处于高电位的金属部件与周围带电部位接触不良也会造成悬浮放电，比如变压器高压套管端部接触不良，就会造成悬浮电位放电。悬浮放电图形比较典型，表现为幅值相等的单根放电信号分布。

处理方法：找到悬浮金属部件，具体要看悬浮位置是在什么位置，如果悬浮部件在高场强位置，就要想办法把悬浮部件与电场中的导体相联通，必要时做屏蔽处理，让其与周围导体不存在电位差。如果悬浮部件在地电位，将悬浮部件良好接地即可。

案例：一台SZ11-25000/110产品在进行中性点支撑方法的短时感应试验时，A相合格，B、C相放电量为120p C，进行中性点接地的长时局放试验时，A相合格，B、C相仍然有个120p C的放电，B、C两相放电从图形上看是悬浮放电，后来检测低压放电量发现低压b相有个1200p C左右的悬浮放电，放电量不随电压的升高而变大，B、C两相的放电符合低压b对B、C两相的传递。该产品低压选用复合式套管，套管上部紧固密封垫的金属圈与导电杆没有导通，处于悬浮状态造成的，将金属圈与导电杆用金属丝连接后放电消失。

2.4 金属杂质或类金属杂质放电

放电原因：该类放电主要由于绝缘件内部或变压器油中的金属杂质引起的。

放电特点：金属类杂质放电最大的特点是放电的起始电压和熄灭电压较为接近。有一部分金属杂质放电在刚起始和快熄灭时放电图形呈现出悬浮放电的特点。故障严重时，放电起始后故障位置有可闻放电声，这种情况下用超声探测定位可辅助找到故障点大体位置，还要结合绝缘油色谱分析结果综合判断。

处理方法：可以先吊罩检查，查找故障点。油样色谱如果没有异常的，说明故障位置较深，可能出现在绝缘件内部，这种情况要考虑换掉故障位置的绝缘件。如果油样色谱已经表现出明显放电现象的，这种情况一般发生在绝缘件表面或是油中的杂质。针对油中杂质，要彻底清理器身，必要时将绕组分解，分别对绕组和铁心进行清理。

案例：一台SFZ11-50000/110产品在做感应局放试验时，A、B两相合格，C相在对地95k V时起始400p C左右的放电，变压器内部有可闻放电声，熄灭电压首端对地85k V，起始电压与熄灭电压比较接近，通过电气法已经判断为高压C相首端对地放电，超声定位捕捉的声音最强位置也在首端压板附近。后来吊罩检查发现压板上有些金属粉末，下节油箱底部也有相同物质。为了彻底清除杂质最终将高、低压绕组分解，用干净的变压器油对每个绕组逐一清洗，复装后复试局放合格。

2.5 配套件质量问题引起的局放

放電原因：由于配套件存在着绝缘缺陷，影响变压器局放试验结果。

放电特点：配套件引起的局放问题主要体现在套管、有载分接开关、无励磁分接开关等几个方面。无励磁分接开关和有载分接开关的问题一般出现在绝缘件上，有一定的共同性。电容式套管放电从电气方法上看，首先符合首端对地放电的特点，再次电容式套管作为一个比较独立的电容单元与首端相连，在套管电容内部有绝缘故障且局放量较小时，放电很难传递至其他相的首端或者其他绕组上。

处理方法：对于配套件引起的局放问题处理起来比较简单，找到故障配件换掉即可。

案例1：一台SSZ11-50000/110产品，在进行局放试验时，电压下高压A、C相、中压Am、Bm、Cm和低压a、b、c各相均未检测到放电，B相有500p C左右的放电，通过中性点支撑和中性点接地的方法看放电的起始熄灭电压，确定为高压B相首端对地放电，高压B相的放电不能传递至其他各相首端，将高压A、B两相高压套管互换复试局放，放电跟随B相套管转移至A相，确定为该放电是由高压套管引起的，更换问题套管后复试局放合格。

3 总结

本文中笔者介绍了试验工作中经常遇到的几种局放类型。试验过程中遇到局放问题后，首先要通过各种方法确定局放故障的位置，判断出是哪种类型放电，然后有针对性的对故障点进行处理，这样才能提高问题处理效率，减少返工次数。

参考文献：

[1]保定天威保变电气股份有限公司编著.变压器试验技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]贺以燕，杨治业.变压器试验技术大全[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2006.

[3]杜振波，伍志荣，聂德鑫，等.特高压换流变压器现场网侧绕组加压局部放电试验方法研究[J].变压器，2020，57（9）：51-54.

[3]孟令明，刘宏亮，高树国，等.基于多检测信息融合的变压器局放诊断方法及现场应用分析[J].变压器，2020，57（6）：55-59.