電力變壓器的放電故障分析

金琚彭

【摘 要】電能因便于大量生產(chǎn)、集中管理、遠距離輸送和自動控制，而稱為現(xiàn)代社會最重要的能源，并對人類文明發(fā)展起到了重要的推動作用。因此，變壓器的正常運行是對電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長期運行，故障和事故總不可能完全避免，且引發(fā)故障和事故又出于眾多方面的原因。如外力的破壞和影響，不可抗拒的自然災害，安裝、檢修、維護中存在的問題和制造過程中遺留的設(shè)備缺陷等事故隱患，從而危及電力系統(tǒng)的安全運行……。

【關(guān)鍵詞】變壓器；電力系統(tǒng)；放電故障

變壓器在電力系統(tǒng)中扮演著非常重要、不可取代的角色，一旦變壓器因故停止運行，有可能造成電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的解列。其中放電故障已嚴重影響電力變壓器正常運行，甚至縮短電力變壓器的壽命，此下文就電力變壓器放電的各種故障進行分析。

何為放電， 放電，就是使帶電的物體不帶電。 放電并不是消滅了電荷，而是引起了電荷的轉(zhuǎn)移，正負電荷抵消，使物體不顯電性。

1.放電故障對變壓器絕緣的影響

放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴大，使絕緣擊穿。另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質(zhì)損耗增大，最后導致熱擊穿。

1.1絕緣材料電老化是放電故障的主要形式

（1）局部放電引起絕緣材料中化學鍵的分離、裂解和分子結(jié)構(gòu)的破壞。

（2）放電點熱效應引起絕緣的熱裂解或促進氧化裂解，增大了介質(zhì)的電導和損耗產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速老化過程。

（3）放電過程生成的臭氧、氮氧化物遇到水分生成硝酸化學反應腐蝕絕緣體，導致絕緣性能劣化。

（4）放電過程的高能輻射，使絕緣材料變脆。

（5）放電時產(chǎn)生的高壓氣體引起絕緣體開裂，并形成新的放電點。

1.2固體絕緣的電老化

固體絕緣的電老化的形成和發(fā)展是樹枝狀，在電場集中處產(chǎn)生放電，引發(fā)樹枝狀放電痕跡，并逐步發(fā)展導致絕緣擊穿。

1.3液體浸漬絕緣的電老化

而放電過程又使油分解產(chǎn)生氣體并被油部分吸收，如產(chǎn)氣速率高，氣泡將擴大、增多，使放電增強，同時放電產(chǎn)生的X—蠟沉積在固體絕緣上使散熱困難、放電增強、出現(xiàn)過熱，促使固體絕緣損壞。

2.放電故障的類型

（1）局部放電：是指油和固體絕緣中的氣泡和尖端，因耐壓強度低，電場集中發(fā)生的局部放電。局部放電故障產(chǎn)氣特征是氫成分最多（占氫烴總量的85%以上），其次是甲烷產(chǎn)生局部放電的幾種典型結(jié)構(gòu)及因素：引線：變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，引線布置是很多的。引線與引線之間的電場分布是極不均勻的。兩根半徑相同的引線互相平行和垂直時其最大電場強度均出現(xiàn)在兩根引線表面處。相同條件下（忽略外包絕緣層）兩根引線相互垂直比平等布置的最大電場強度高出10%左右，高壓繞組首端引出線對箱壁以及對其外部的調(diào)壓繞組，也是電場集中易產(chǎn)生局部放電的區(qū)域。端部絕緣機構(gòu)：超高壓電力變壓器端部絕緣結(jié)構(gòu)中通常在繞組端部防治靜電環(huán)，一方面改善繞組沖擊電壓分布，另一方面作為屏蔽均勻端部電場。但靜電環(huán)與端圈間形成的楔形油隙（亦稱油楔）為電場集中區(qū)域。"油楔"與最大電場強度與繞組主絕緣距離，端部絕緣距離，靜電環(huán)曲率半徑及絕緣厚度有關(guān)。變壓器中突出的金屬電極表面，如油箱內(nèi)壁的焊接縫及附著在其上的焊渣，引線焊接時留下的尖角毛刺。鐵心柱邊角基鐵心片剪切時形成的毛刺等。均會造成電場集中，是場強成倍增加，（不論電極是帶電還是接地）。對在制造過程中形成的尖角毛刺進行磨光處理。雜質(zhì)：在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中與低壓板相比油的介點常數(shù)最低。在復合絕緣結(jié)構(gòu)中，油所承受的電場較高，而三種絕緣材料中油的擊穿場強是最低的，這決定了變壓器絕緣中最薄部分是油隙，油中含有雜質(zhì)如金屬和非金屬顆粒、含水量、含氣量等，會使油中電場發(fā)生畸變。上述因素都會造成局部放電。

（2）低能量放電一般是火花放電，是一種間歇性的放電故障，在變壓器、互感器、套管中均有發(fā)生。不同電位的導體與導體、絕緣體與絕緣體之間以及不固定電位的懸浮體，在電場極不均勻或畸變以及感應電位下，都可能引起火花放電。其故障氣體主要是乙烯和氫。由于其故障能量較小，總烴一般不會高。

（3）高能量放電（電弧放電）在變壓器、套管、互感器內(nèi)均有發(fā)生。引起電弧放電故障原因通常是線圈匝層間絕緣擊穿，過電壓引起內(nèi)部閃絡，引線斷裂引起的閃弧，分接開關(guān)飛弧和電容屏擊穿等。這種故障氣體產(chǎn)生劇烈、高能量放電故障氣體主要是乙炔和氫，其次是乙烯和甲烷；若涉及固體絕緣，CO的含量也較高產(chǎn)氣量大，故障氣體往往來不及溶解于油而聚集到氣體繼電器引起瓦斯動作。

3.總結(jié)

三種放電的形式既有區(qū)別又有一定的聯(lián)系，區(qū)別是指放電能級和產(chǎn)氣組分，聯(lián)系是指局部放電是其他兩種放電的前兆，而后者又是前者發(fā)展后的一種必然結(jié)果。由于變壓器內(nèi)出現(xiàn)的故障，常處于逐步發(fā)展的狀態(tài)，同時大多不是單一類型的故障，往往是—種類型伴隨著另一種類型，或幾種類型同時出現(xiàn)，因此，更需要認真分析具體對待。 [科]