变压器局部放电试验基础与原理.pdfVIP

. . . 变压器试验基础与原理 1．概述 随着电力系统电压等级的不断提高，为使输变电设备和输电线路的建设和使 用更加经济可靠，就必须改进限制过电压的措施，从而降低系统中过电压 （雷电 冲击电压和操作冲击电压）的水平。这样，长期工作电压对设备绝缘的影响相对 地显得越来越重要。 电力产品出厂时进行的高电压绝缘试验（如：工频电压、雷电冲击电压、操 作冲击电压等试验），其所施加的试验电压值，只是考核了产品能否经受住长期 运行中所可能受到的各种过电压的作用。但是，考虑这种过电压值的试验与运行 中长期工作电压的作用之间并没有固定的关系，特别对于超高电压系统，工作电 压的影响更加突出。所以，经受住了过电压试验的产品能否在长期工作电压作用 下保证安全运行就成为一个问题。为了解决这个问题，即为了考核产品绝缘长期 运行的性能，就要有新的检验方法。带有局部放电测量的感应耐压试验（ACSD 和 ACLD）就是用于这个目的的一种试验。 2 ．局部放电的产生 对于电气设备的某一绝缘结构，其中多少可能存在着一些绝缘弱点，它在－ 定的外施电压作用下会首先发生放电，但并不随即形成整个绝缘贯穿性的击穿。 这种导体间绝缘仅被局部桥接的电气放电被称为局部放电。这种放电可以在导体 附近发生也可以不在导体附近发生 （GB/T 7354-2003 《局部放电测量》）。 注 1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。 通常这种放电表现为持续时间小于 1 微秒的脉冲。 注 2 ：“电晕”是局放的一种形式，她通常发生在远离固体或液体绝缘的导 体周围的气体中。 注 3 ：局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生 电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。 高压电气设备的绝缘内部常存在着气隙。另外，变压器油中可能存在着微量 的水份及杂质。在电场的作用下，杂质会形成小桥，泄漏电流的通过会使该处发 热严重，促使水份汽化形成气泡；同时也会使该处的油发生裂解产生气体。绝缘 内部存在的这些气隙（气泡），其介电常数比绝缘材料的介电常数要小，故气隙 上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。另外，气体 （特别是空 . . . 气）的绝缘强度却比绝缘材料低。这样，当外施电压达到某一数值时，绝缘内部 所含气隙上的场强就会先达到使其击穿的程度，从而气隙先发生放电，这种绝缘 内部气隙的放电就是一种局部放电。 还有绝缘结构中由于设计或制造上的原因，会使某些区域的电场过于集中。 在此电场集中的地方，就可能使局部绝缘 （如油隙或固体绝缘）击穿或沿固体绝 缘表面放电。另外，产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气联结不良，也 会产生局部放电。 由此可知，如果高电压设备的绝缘在长期工作电压的作用下，产生了局部放 电，并且局部放电不断发展，就会造成绝缘的老化和破坏，就会降低绝缘的使用 寿命，从而影响电气设备的安全运行。为了高电压设备的安全运行，就必须对绝 缘中的局部放电进行测量，并保证其在允许的范围内。 3．局部放电的表征参数 通常表征局部放电最通用的参数是视在电荷 （q）。局部放电的视在电荷等于 在规定的试验回路中，如果在非常短的时间内对试品两端间注入使测量仪器上所 得的读数与局放电流脉冲本身相同的电荷。视在电荷通常用皮库（pC）表示。 通常视在放电量（视在电荷）与试品实际点的放电量并不相等，实际局部放 电量是无法直接测得，而视在电荷是可以测量的。试品放电引起的电流脉冲在测 量阻抗端子上所产生的电压波形可能不同于注入脉冲引起的波形，但通常可以认 为这二个量在测量仪器上读到的响应值相等。两者之间的关系可以通过用图 1 气隙放电的等效回路来导出。 图1 气隙放电的等效回路 图1表示了一种研究气隙放电的简化模型。 设气隙放电时气隙两端的电压变化为u ，则实际局部放电电荷为 c  C C 