大容量变压器局部放电试验方法初探

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  摘 要:变压器作为电力系统的重要的输电设备,变电器需要具有良好的绝缘性能,这对电力系统的正常运作起到决定性的作用。本文通过对大容量变压器的局部放电进行实验方法分析,为今后的变压器局部放电实验提供一定的经验鉴定作用,方便日后实验工作的进行,以期达到安全稳定运行的目的,是变压器的运行得到保障。
  关键词:变压器;局部放电;试验
  一、前言
  随着我国经济的迅速发展,我国电力发展日渐迅速,变压器在输送电力中转中发挥着巨大的作用。因此对变压器的要求也因此极高。投入工程中的变压器需要具备安全、稳定、可靠的特点,一旦变压器出现任何安全故障,将直接影响电网供电过程中的正常稳定工作,影响人民日常生活和工作的对电的需求。由于变压器可以对变压器的质量进行最直接的检验,通过这种方式保证变压器能够符合使用标准,因此对变压器进行试验工作也显得十分重要。对变压器进行局部放电试验能够有效对变压器内部的绝缘状况进行测量。
  二、局部放电的概念
  局部放电是指某些设备内部绝缘系统部分被击穿出现的电气放电现象。这主要是由于绝缘物质在生产过程中难免会出现薄弱部分,而当将电力施加在这些绝缘介质中上时,这些薄弱的部分就会因电场的作用,出现局部超负荷的现象。
  其中局部放电过程中由于放电量相对较小因此不会对整体的绝缘性能造成影响。其中局部放电实验并不会对变压器的绝缘性能造成不利的影响,属于一类非破坏性的实验。
  三、局部放电的原因
  变压器出现局部放电现象主要是由于电场的分布不均匀导致的,因此对局部放电造成影响的首要因素就是电场不均匀。对电场造成分布不均匀现象的主要原因包括设备中导体的连接处出现接触不良的现象形成局部电流、由于运用的不同的固体介质,容易产生气泡或者是空隙,在交变场的作用下产生放电现象以及变压器内部环境会引起场强不同程度的升高,在对变压器进行安装中产生局部放电现象。
  四、局部放电方法分类
  由于局部放电实验是对变压器的质量的有效检测,因此对局部放电实验进行分析显得尤为重要,其中局部放电实验依照不同的实验需求主要分为电测法和非电测法两种。
  1.电测法
  由于局部放电会引起电极间的电荷发生移动现象,与此同时带动外部的电极上的电压发生一定的变化。在这个过程中,放电的持续时间相对较短,大量的高频的电磁信号由放电脉冲产生向外部辐射。电测法利用这两种原理对变压器进行局部放电实验,其中主要包括脉冲电流法、无限干扰电压等方法。其中以脉冲电流法最为实用,这是主要对局部放电过程中,两端的电压产生的变化以及脉冲电流产生的变化,进而获得放电量。
  然而这种方法在目前的应用中仍然存在着漏洞和缺点,其面对外界带来的干扰的抵抗程度较低,实验过程中容易受到外界的电场以及磁场的干扰,对实验的实验结果测量造成了很大的影响。同时也对后期变压器正式投入运行时无法进行在线监测。
  2.非电测法
  非电测法主要包括化学、声音、光照、红外热像等方法。当变压器发生故障的时候可以利用化学的方法对变压器的部分绝缘的材料通过化学中产生的能量进行分解,其中分解后所得的气体溶解在绝缘油中。通过对变压器内气体发生的变化可以对变压器内部发生的局部放电情况进行合理的检测。通过色谱对油气进行检测,对局部放电的情况进行较为准确的判断。
  由于大量的外界元素的干扰,目前常用的变压器局部放电检测方法为高频脉冲电流以及化学检测。
  五、大容量变压器局部放电试验的方法
  本实验装置主要包括变频器、试验用变压器、分压器和补偿电抗器。将试验装置与试验中所需要检测的变压器进行并联形成一个回路装置。整个装置在并联谐振中进行工作,其中感性无功与容性无功相平衡。其中感性无功主要源于补偿电抗器和试验变压器,而容性无功的主要来源则是被测电压器产生的电容。由于试验中试验变压器的作用相对补偿电抗器来说小得多,因此对实验的影响较小。同时补偿电抗器的主要参数是由被测的电压器来进行确定的,因此整个工作的回流炉的谐振频率往往能达到预期值。
  在整个试验中,由于整个系统的回路中产生的无效功是达到一定的平衡值,因此在对变频器的设计过程中,无效功的输出相对来说显得极其小,这种形式对于资金问题来说是一个极大的改善,有效的保证了变频器的稳定性的同时还提高了其本身的经济效益。当然,这种方式还是存在一点瑕疵的,这是由于在样品进行接入前,变频器并不能够提供足够的感性无功进行励磁作用,这也就导致了整个装置无法进行空载输出试验电压。
  为了防止变压器的铁心发生饱和作用以及励磁过程中产生的电流过大等现象,这就要求试验电压通常高于两倍以上的工频。当然在这个过程中,由于频率过高将导致介质损耗增加进而产生热量,因此需要对实验中的频率进行控制,在实验的过程中对试验频率控制在100HZ~250HZ左右。
  在以往的方法中通常是对多台被测变压器进行轮流试验,对测得的电压及放电量进行比较,通过这种方式来确定装置自身产生的局部放电量。然而这种传统的方法存在一個很明显的缺点,需要较大的工作量的同时加入多台变压器同时存在共同的缺陷时引起的局部放电难以进行准确的区分,并不能够对被测变压器产生的局部放电和试验装置产生的局部放电加以区分。
  事实上,被测电压器在实验中相当于一个集中的电容器装置。因此,可以依旧这个问题设计一个电容量和被测变压器相互接近的试验装置,这个装置需要确保其具有和试验装置相同的额定电压,当然这种装置通常选为电容器,利用电容器对被测变压器进行替换。实验装置通过和试验电容器进行并联,确保试验中试验变压器输出的电压以及补偿电抗器承受的电压均能够达到预定的标准值,再将分压器的高压臂作为一个耦合电容器就可以对试验装置的局部放电量进行测试。
  六、试验实例分析
  其中将一台110kv的变压器作为试验样品。首先在实验中对1号装置进行局部放电试验,这时实验顺利完成,高压侧放电量大约为150pC、中压侧放电量大约高于高压侧50pC左右。随之对2号和3号进行试验分析,当试验电压较低时会出现大幅度的局部放电现象,然后随着试验中电压的逐渐升高,放电量增加。此时再对1号装置进行重新的试验,此时1号装置出现相似的问题,这就因此对实验装置内部的局部放电产生怀疑。此时将被测变压器与元装置进行分离设置,将相同电容的电容器介入该装置中对被测变压器进行替换。此时再次对实验进行测量,若出现局部放电现象继续增加电压放电量出现增加的趋势就表明试验装置本身出现了问题。此时对试验装置进行更换,再次对1、2、3装置进行测试,直至三个装置均能够顺利完成实验为止。
  七、结语
  局部放电实验是对变压器内部放电情况进行检测的有效方法,能够对变压器的故障进行较为准确的分析和判断,这种手段能够有效的对变压器的绝缘情况进行检测。虽然在当下的发展中,人们逐渐的提高了对变压器局部放电实验的重视,然而着想工作尚且无法得到完善,还需要进行多方面的改进,这也就需要相关的科研人员和工作人员对此进行进一步的分析和处理,从而真正的为变压器的安全事业作出贡献。
  参考文献
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