電力變壓器
我國電力行業長期采用絕緣預防性試驗和定期大小修制度,對電力系統的安全運行起到了一定的積極作用。但長期實踐證明,離線試驗在防止電力設備事故方面存在局限和不足。而且,定期維修和絕緣預防性試驗需停電離線進行,試驗時間長,工作量大,在檢修過程中可能造成變壓器損傷。因此,廣泛開展電氣設備在線監測對于提高設備運行可靠性,減少設備維護費用具有十分重要的意義。
電力變壓器是電網中能量轉換、傳輸的核心,是國民經濟各行各業和千家萬戶能量來源的必經之路,是電網中最重要和最關鍵的設備之一。電力變壓器和與之配套的高壓電力設備的安全運行是避免電網重大事故的第一道防御系統,而電力變壓器是這第一道防御系統中的最關鍵設備。電力變壓器故障主要由雷擊過電壓、操作過電壓、短時大電流及長時間運行老化等因素造成。變壓器內部初期的絕緣缺陷是導致故障的重要原因。變壓器的內絕緣結構主要是油紙組合絕緣,局部放電是促使油紙絕緣老化并發展到擊穿的重要因素。因此,通過對變壓器內部局部放電監測可以正確判斷變壓器的絕緣狀態。
局部放電是指在電場作用下,絕緣物質局部區域被擊穿的電氣放電現象。絕緣體內部或表面局部區域不均勻導致該區域電場畸變,電場強度高于平均場強,并首先發生放電,而其它區域仍然保持絕緣特性,形成局部放電。被氣體包圍的導體附近發生的局部放電,稱為電暈;發生在絕緣體表面的局部放電,稱為表面局部放電,發生在絕緣體內部的局部放電,稱為內部局部放電。
電力變壓器油紙組合絕緣產生局部放電主要有以下兩種原因:1)絕緣體內部或表面存在易于放電的氣泡,氣體的介電常數總是小于液體或固體材料的介電常數,在交變電場下,串聯介質的電場強度的大小反比于介電常數,所以氣泡中的電場強度要比周圍液體或固體介質的高;但是氣泡的擊穿場強在常規氣壓下總是比液體或固體介質低很多,因此氣泡在電場作用下就易于產生放電;2)絕緣結構中若有導電雜質存在,在此雜質邊緣由于電場集中,可能產生局部放電。若導體表面有毛刺或針尖狀,則在針尖附近電場集中,也可能產生局部放電。此外在變壓器中,若有某一金屬部件沒有電的連接而成為一個懸浮電位體,或是導體間連接點接觸不好,都會在該處出現很高的電位差,從而產生局部放電。
局部放電對電氣設備絕緣會產生嚴重的危害,主要表現在由于放電產生的局部發熱、帶電粒子的撞擊、化學活性生成物以及射線等因素對絕緣材料的損害。這種對絕緣的破壞作用是一個緩慢發展的過程,而且從局部開始,受多種因素影響,對運行中的高壓電氣設備是一種隱患。由于電力系統中保護措施的日趨完善,各種過電壓對設備絕緣的破壞作用相對減小,而運行中的工作電壓對絕緣的劣化起著主導作用,局部放電對工作電壓下的電氣設備的影響越來越被人們重視。
由此可見,局部放電既是變壓器絕緣劣化的重要原因,又是重要征兆。對變壓器內部局部放電進行監測能夠及時有效發現變壓器內部絕緣缺陷。變壓器局部放電在線監測是通過傳感器在線獲得與變壓器內部局部放電相關的信息,利用計算機及信號處理技術對局部放電信號進行去噪、提取放電脈沖并對局部放電情況進行描述和分類,為進一步評估變壓器內部絕緣運行狀態提供參考信息。但是,在局部放電測量方法和測量儀器等方面還存在不少問題,如抗干擾、放電定位、放電類型識別等,因此,電力變壓器局部放電在線監測技術需要更深入研究。