通過對變壓器局部放電機理的研究,我們認為,變壓器局部放電水平的高低,是對制造企業綜合水平的反映;降低變壓器局部放電水平,除從設計方面降低變壓器局部場強以外,更重要的是從絕緣材料選用、油的處理、器身保潔與干燥處理等方面采取措施,這些都必須由優良的制造設備和先進的制造工藝加以保證:
局部放電產生的機理?
變壓器的局部放電是指在器身部絕緣系統中,由于一定電壓作用所發生的局部放電擊穿現象。局部放電的特點:一是局部絕緣擊穿(不是貫通性絕緣放電),二是放電和熄滅交替反復發生。
變壓器局部放電的原因有兩個,一是由于存在局部電場集中(包括由于懸浮電位而引起的電場畸變),引起局部區域變壓器油放電;二是由于固體絕緣材料或油中存在各種氣泡,因為氣體介電常數比油或固體材料的介電常數要低,在一定電壓作用下,在由氣體、油、固體絕緣材料組成的串聯系統中,氣體要分擔較高電壓;另一方面,氣體的電擊穿耐受電壓又低于油或絕緣材料的電擊穿耐受電壓,當在這種絕緣系統上所施加的電壓達到一定值時,絕緣部存在的氣體就成為設備局部放電的發生點。
由于局部放電能量很小,它的存在并不影響絕緣系統的短時絕緣強度。當由于局部放電而使固體材料空穴中的氣體擊穿時,空穴的表面將充當瞬時的陰極和陽極。電子撞擊陽極時有足夠的能量使絕緣表面化學鍵被破壞,而正離子撞擊陰極時則可能使絕緣表面的溫度升高而造成絕緣破壞,并形成通道和凹坑。此外,活性放電生成物還將在空氣中形成O3或NO2,由于它們的電化學作用,將不斷加速絕緣老化,其最終結果是材料的緩慢腐蝕和由此引起的固體絕緣減弱,并最終導致絕緣擊穿。
變壓器的無局放設計?
(1)運行中的變壓器必須能夠承受正常工作電壓和各種過電壓的作用。均勻電場下的絕緣結構很容易利用傳統方法進行設計,但在不均勻電場中(例如繞組端部、引線電場等),由于電場集中的影響,常常發生局部放電現象。本公司以對特殊部位電場的有限元分析為基礎,通過采取電場屏蔽措施改善電場分布;通過分隔油隙提高介質的起始放電水平,使得最大電場強度的發生值低于局部放電場強的起始值。
(2)在高場強區不使用環氧玻璃布板或其它介電常數過大的材料;在厚度較大的絕緣件上開浸油孔,保證絕緣件徹底被油浸透;在器身易存氣的地方開排氣通道。根據需要在鐵心與繞組之間增加地屏;將帶電部位的焊接點進行金屬圓化屏蔽;所有絕緣件邊棱倒圓去毛;高場強區金屬件邊棱倒圓至少R5、光潔度。在結構上確保接地部件可靠接地,需要有接地連接的部件接觸面上不涂漆。
工藝措施與設備保證?
(1)變壓器生產現場采用全密封結構的凈化車間??刂栖囬g降塵量<50mg/m2d(裝配區<30mg/m2d),地面為環氧地坪、門窗封閉、進作業區換鞋、更衣;原材料進車間前進行除塵處理、車輛進車間時輪下墊臨時膠板,部轉件車不出車間;器身成品與半成品均及時用塑料布進行覆蓋;油箱使用前將表面認真擦拭。
(2)控制金屬粉塵不混入產品或絕緣件中。地屏、靜電板在專用區進行焊接操作,帶金屬粉塵的工具(銼刀、砂紙等)不允許與絕緣材料混放,導線焊、砂時要徹底防護好,鋁箔、金屬化皺紋紙單獨存放(防止金屬粉末脫落),絕緣件加工設備不許加工金屬部件。?
(3)嚴格出頭屏蔽工藝的貫徹執行。110kV級以上產品中電壓≥35kV級的所有出頭都要用鋁箔和金屬化皺紋紙進行屏蔽,并根據電壓等級控制電極直徑。利用冷壓連接工藝代替傳統的焊接工藝,減少焊接操作造成的對器身的污染。?
(4)利用400kW煤油氣相干燥設備進行器身干燥處理,控制絕緣含水量≤3%;在干燥過程過煤油的沖洗,將使變壓器的器身潔凈度更高。
(5)嚴格真空注油工藝,控制注油真空度要求、抽空時間、注油速度,確保油溫不低于60℃,避免注油過程中帶入氣體。進入變壓器部的油提前進行脫氣處理,控制含塵量<2000粒/100ml。按工藝規定時間進行注油后的變壓器靜放,使部殘存氣體逸出或被油吸收,絕緣件充分浸透。
(6)提高現場管理水平,不允許操作者佩帶鑰匙、飾物等進入裝配現場。鐵心插板、夾件裝配、引線配制時將器身進行覆蓋,避免各種金屬顆粒落入器身部。