变压器典型局部放电模型试验研究

变压器典型局部放电模型试验研究

电力变压器典型局部放电模型试验研究

摘要：设计制作了5种油纸绝缘结构模型用以模拟变压器中的典型缺陷。利用数字式局放测量系统获取了大量放电谱图和放电脉冲波形。分析了不同缺陷类型的局部放电特性，为进一步研究电力变压器局部放电模式识别和绝缘老化特征提供了科学依据。

关键词：变压器；局部放电；油纸绝缘；放电模型

1 引言

2 电力变压器典型局部放电模型的设计

运行中的电力变压器局部放电通常有以下几种类型:①组中部油—隔板绝缘中油隙放电；②绕组端部油隙放电；③接触绝缘导线和电工纸(引线绝缘、搭接绝缘)的油隙放电；④引线、搭接线等油纸绝缘中的局部放电；⑤线圈间(纵绝缘)的油隙放电；⑥匝间绝缘局部击穿；⑦电工纸沿面滑闪放电。其放电部位大多在某些油隙、油楔、空气隙、有悬浮电位的金属导体、导体尖角和固体表面上。根据这些放电类型设计了5种有代表性的放电模型，模型所用的绝缘纸板均先在65℃下干燥3天，再将温度升高到105℃干燥3天，以保证纸板在内部绝缘结构不被破坏的前提下充分干燥。随后对其真空浸油5天以上；纸板周围各边角事先均打磨光滑，无尖角或毛刺。具体的放电模型结构如下。

(1)内部气隙放电模型 筑龙网WW 笔者根据电力变压器内实际存在的典型局部放电类型，设计制作了5种典型油纸绝缘缺陷放电模型，并在模拟的变压器油箱中进行了局部放电试验，采用高精度数字测量系统考察了不同类型放电的发展过程，并获取了放电图谱和单次放电脉冲波形。通过对谱图和波形的分析得到了不同类型放电的放电特性，以期对变压器的局部放电特性有深入的认识，并为进一步研究电力变压器绝缘老化诊断提供科学依据。 W.ZHUL 近年来，国内外对电力变压器的局部放电机理、监测等技术进行了大量的研究，在变压器局部放电的在线监测方法和仪器等方面也取得了不少进展，但其稳定性和可靠性仍有所欠缺。对变压器油纸绝缘缺陷的放电特性进行充分研究是设计变压器局放监测系统、进行干扰抑制以及模式识别的基础。

变压器典型局部放电模型试验研究

绝缘纸板内部气隙放电模型见图1(a)。模型中的介质为两层厚2．0mm的浸油绝缘纸板中央一层带有直径20．0mm通孔的1．0mm厚绝缘纸板。为防止变压器油进入气隙中影响测量结果，绝缘纸板之间用一层非常薄的环氧树脂胶粘合。

(2)楔形油隙放电模型

楔形油隙放电模型见图1(b)。模型中直径为25．0mm的铜球放置在厚2．0mm的绝缘纸板上，其间形成楔形油隙。

(3)表面放电模型

表面放电模型设计有两种(沿面放电和滑闪放电)，分别见图1(c)，(d)。在图1(c)中高压电极和地 电极均为厚0．4mm的铜片，铜片周围被打磨光滑且有倒角。两电极用环氧树脂胶固定在厚2．0mm的绝缘纸板上，两电极之间的距离为10．0mm。图1(d)中上电极的直径为15．0mm，下电极直径为75．0mm，中间的绝缘纸板直径为45．0mm，厚2．0mm。当电极上电压升高到一定值时会产生如图中所示的滑闪放电。

(5)悬浮电极放电模型

悬浮电极放电模型见图1(f)。高压电极和地电极均为板电极，悬浮电极为厚0．4mm的三角形铜片，用环氧树脂胶固定在2．0mm厚的绝缘纸板上，悬浮极距高压电极7．0mm。为了更好地控制放电发生的部位，将三角形悬浮电极的一

个尖角正对着高压电极。 筑

龙网WW油纸隔板结构放电模型见图1(e)。模型中的介质为两层厚2．0mm的浸油绝缘纸板间垫上两片厚2．0mm的长方形绝缘纸板条，绝缘纸板之间用一层非常薄的环氧树脂胶粘合。 W.ZH(4)油纸隔板结构放电模型

变压器典型局部放电模型试验研究

3 试验及其结果分析

该试验基于脉冲电流并联直测法，采用TE571型数字式局部放电测试系统测量各放电模型的局部放电谱图，同时采用宽频带电流传感器和数字示波器获取单次放电脉冲。系统示意图见图2，其中LVF用于滤除来自电源的高频干扰；HVF用于滤除从调压器和变压器耦合到高压端的工频干扰。为防止干扰，图中虚线内部分置于屏蔽室内。在不接放电模型的情况下打开试验变压器，测出背景噪声

<0．25pC，符合试验要求。

W.ZHULON 每一种放电模型采用10个试样进行局部放电试验，得到放电三维分布谱图及单次放电脉冲波形，典型的放电见图

3～8。

从试验中看出，每一种类型的放电，随着电压的升高，其放电谱图在相位上呈现展宽的趋势，放电脉冲形状变化不大。在典型放电阶段(电压从1．2倍起始放电电压到2．0倍起始放电电压)，分别对5种类型放电的放电谱图分布特性进行统计，并计算出相应的脉冲波形特征参数(主脉冲上升时间、下降时间、脉冲宽度)，归纳得到5种典型放电的放电特性见表1。可见随着电压的升高，每种类型放电的脉冲量也随之增大，其单次放电脉冲的幅值相应增大，但波形特征参

数也变化不大。

筑龙网WW

变压器典型局部放电模型试验研究

从表1中对比这5种类型放电的特性可以看到，无论是放电的三维分布谱图还是单次放电脉冲波形，每种类型的放电都有其明显的特点，特别是不同放电类型的波形特征参数有较大的差异。提取每种放电的波形特征参数作为识别样本即可进行简单的放电模式识别。另外，从表1中可以看到，沿面放电和滑闪放电的放电脉冲上升沿时间很短，仅为1～2ns，产生的瞬变电流较大，放电过后的绝缘纸板有放电留下的黑色痕迹，可见其对变压器绝缘有较大破坏力，同时也最容易对局放监测设备构成威胁。从放电谱图中还可以看到，楔型油隙和悬浮电极的放电谱图呈尖刺状，不仅相位集中而且放电量较大，对变压器油纸绝缘的破坏力也较大。这些类型的缺陷在实际中都应尽量避免。

4 结论

(1)不同类型的缺陷其放电统计特性及单次脉冲波形均明显不同并具有可重复性。

(2)对于不同的放电脉冲，其波形上升沿、下降沿、脉冲持续时间诸特性的差别为利用放电脉冲识别放电类型提供了可能。从放电谱图和放电波形中提取特征参数，将两者结合起来进行模式识别将更有利于变压器绝缘的故障诊断。

W.ZH (3)沿面放电和滑闪放电的放电脉冲上升沿时间最短，产生的瞬变电流大，对绝缘的破坏力很大，这类缺陷在变压器绝缘设计及实际运行中都应尽量避免。 信息来源：高压电器

筑龙网

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rda1.html