大型電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一,它的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而且,電力變壓器自身的造價(jià)十分昂貴,因此電力變壓器事故所帶來的損失往往較大。
統(tǒng)計(jì)資料表明,變壓器故障仍以絕緣故障為主,一些非絕緣性原發(fā)故障可以轉(zhuǎn)化為絕緣故障,而且,變壓器絕緣的劣化往往不是單一因素造成的,而是多種因素共同作用的結(jié)果。研究表明,局部放電既是絕緣劣化的原因,又是絕緣劣化的先兆和表現(xiàn)形式。當(dāng)局部放電量小于1000pC作用時(shí)間為幾分鐘時(shí),不會(huì)在紙、紙板等固體絕緣上留下可見的損傷痕跡,而放電量較大(有資料介紹為8000pC以上)時(shí),幾分鐘作用便會(huì)使固體絕緣造成明顯的損傷。這種損傷是由于繞組導(dǎo)線絕緣表面發(fā)生的局部放電向圍屏發(fā)展的結(jié)果。放電的發(fā)展不僅能引起匝絕緣大面積擊穿燒毀,而且可能引起匝間、層間短路,這種情況在國(guó)內(nèi)大型變壓器事故中時(shí)常見到。
與其它絕緣試驗(yàn)相比,局部放電的檢測(cè)能夠提前反映變壓器的絕緣狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的絕緣缺陷,預(yù)防潛伏性和突發(fā)性事故的發(fā)生。IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)均將局部放電試驗(yàn)提到重要地位,并作為變壓器投運(yùn)前必須進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。
根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行變壓器局部放電試驗(yàn)時(shí)主要是測(cè)試在規(guī)定電壓下的局部放電量,該局部放電量是視在放電量而不是真實(shí)放電量。視在放電量的大小除了與真實(shí)放電量的大小有關(guān)外尚與放電位置有關(guān)。放電位置直接影響到對(duì)變壓器的危害程度及以后的處理方案。尤其是視在放電量較大的變壓器更應(yīng)密切注意放電位置。
產(chǎn)生局部放電的環(huán)節(jié),一般出現(xiàn)在電場(chǎng)集中和絕緣薄弱的部位。影響局部放電的因素很多,綜合起來主要有三點(diǎn):
(1)絕緣材料的材質(zhì);
(2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的絕緣結(jié)構(gòu);
(3)生產(chǎn)加工制造工藝。
從產(chǎn)生局部放電的原因和部位分析,引起局部放電的關(guān)鍵因素有四個(gè)方面:
(1)導(dǎo)電體和非導(dǎo)電體的尖角毛刺;
(2)固體絕緣的空穴和縫隙中的空氣及油中的微量氣泡;
(3)在高電場(chǎng)下產(chǎn)生懸浮電位的金屬物;
(4)絕緣體表面的灰塵和臟污。
上述關(guān)鍵因素應(yīng)從設(shè)計(jì)、工藝、操作及管理等方面采取措施,嚴(yán)格控制。
針對(duì)電力變壓器的局部放電,有多種不同的檢測(cè)方法,目前國(guó)內(nèi)外變壓器局部放電檢測(cè)的方法主要有:脈沖電流法、介質(zhì)損耗檢測(cè)法、射頻法、超聲法、化學(xué)成分法及光測(cè)法等。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及分析表明,變壓器內(nèi)部干擾源的頻譜主要集中在低頻至高(3-300MHz)范圍。因局部放電幅值很小、現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾嚴(yán)重及干擾來源的復(fù)雜多變,故干擾很難從檢測(cè)信號(hào)中除去。近年來,一種新的局部放電檢測(cè)方法得到迅速發(fā)展,它避開該干擾頻帶并將測(cè)量頻率移至0.3-3GHz超高頻(UHF)頻帶,能有效地抑制現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的干擾,這就是超高頻(UHF)檢測(cè)法。UHF法首先用于SF6氣體絕緣變電站(GIS)及充氣絕緣電纜(GIC)的局放監(jiān)測(cè),隨后試用于電機(jī)、聚乙烯及交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的局放檢測(cè)。超高頻檢測(cè)和數(shù)字化測(cè)量的結(jié)合,將是未來的電力變壓器局放檢測(cè)(特別是在線檢測(cè))的發(fā)展方向。