电力变压器的放电故障分析

电能因便于大量生产、集中管理、远距离输送和自动控制，而称为现代社会最重要的能源，并对人类文明发展起到了重要的推动作用。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。如外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，从而危及电力系统的安全运行……。

变压器在电力系统中扮演着非常重要、不可取代的角色，一旦变压器因故停止运行，有可能造成电力系统中电网的解列。其中放电故障已严重影响电力变压器正常运行，甚至缩短电力变压器的寿命，此下文就电力变压器放电的各种故障进行分析。

何为放电， 放电，就是使带电的物体不带电。 放电并不是消灭了电荷，而是引起了电荷的转移，正负电荷抵消，使物体不显电性。

1.放电故障对变压器绝缘的影响

放电对绝缘有两种破坏作用：一种是由于放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并逐步扩大，使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介质损耗增大，最后导致热击穿。

1.1绝缘材料电老化是放电故障的主要形式

（1）局部放电引起绝缘材料中化学键的分离、裂解和分子结构的破坏。

（2）放电点热效应引起绝缘的热裂解或促进氧化裂解，增大了介质的电导和损耗产生恶性循环，加速老化过程。

（3）放电过程生成的臭氧、氮氧化物遇到水分生成硝酸化学反应腐蚀绝缘体，导致绝缘性能劣化。

（4）放电过程的高能辐射，使绝缘材料变脆。

（5）放电时产生的高压气体引起绝缘体开裂，并形成新的放电点。

1.2固体绝缘的电老化

固体绝缘的电老化的形成和发展是树枝状，在电场集中处产生放电，引发树枝状放电痕迹，并逐步发展导致绝缘击穿。

1.3液体浸渍绝缘的电老化

而放电过程又使油分解产生气体并被油部分吸收，如产气速率高，气泡将扩大、增多，使放电增强，同时放电产生的X—蜡沉积在固体绝缘上使散热困难、放电增强、出现过热，促使固体绝缘损坏。

2.放电故障的类型

（1）局部放电：是指油和固体绝缘中的气泡和尖端，因耐压强度低，电场集中发生的局部放电。局部放电故障产气特征是氢成分最多（占氢烃总量的85%以上），其次是甲烷产生局部放电的几种典型结构及因素：引线：变压器绝缘结构中，引线布置是很多的。引线与引线之间的电场分布是极不均匀的。两根半径相同的引线互相平行和垂直时其最大电场强度均出现在两根引线表面处。相同条件下（忽略外包绝缘层）两根引线相互垂直比平等布置的最大电场强度高出10%左右，高压绕组首端引出线对箱壁以及对其外部的调压绕组，也是电场集中易产生局部放电的区域。端部绝缘机构：超高压电力变压器端部绝缘结构中通常在绕组端部防治静电环，一方面改善绕组冲击电压分布，另一方面作为屏蔽均匀端部电场。但静电环与端圈间形成的楔形油隙（亦称油楔）为电场集中区域。"油楔"与最大电场强度与绕组主绝缘距离，端部绝缘距离，静电环曲率半径及绝缘厚度有关。变压器中突出的金属电极表面，如油箱内壁的焊接缝及附着在其上的焊渣，引线焊接时留下的尖角毛刺。铁心柱边角基铁心片剪切时形成的毛刺等。均会造成电场集中，是场强成倍增加，（不论电极是带电还是接地）。对在制造过程中形成的尖角毛刺进行磨光处理。杂质：在变压器绝缘结构中与低压板相比油的介点常数最低。在复合绝缘结构中，油所承受的电场较高，而三种绝缘材料中油的击穿场强是最低的，这决定了变压器绝缘中最薄部分是油隙，油中含有杂质如金属和非金属颗粒、含水量、含气量等，会使油中电场发生畸变。上述因素都会造成局部放电。

（2）低能量放电一般是火花放电，是一种间歇性的放电故障，在变压器、互感器、套管中均有发生。不同电位的导体与导体、绝缘体与绝缘体之间以及不固定电位的悬浮体，在电场极不均匀或畸变以及感应电位下，都可能引起火花放电。其故障气体主要是乙烯和氢。由于其故障能量较小，总烃一般不会高。

（3）高能量放电（电弧放电）在变压器、套管、互感器内均有发生。引起电弧放电故障原因通常是线圈匝层间绝缘击穿，过电压引起内部闪络，引线断裂引起的闪弧，分接开关飞弧和电容屏击穿等。这种故障气体产生剧烈、高能量放电故障气体主要是乙炔和氢，其次是乙烯和甲烷；若涉及固体绝缘，CO的含量也较高产气量大，故障气体往往来不及溶解于油而聚集到气体继电器引起瓦斯动作。

3.总结

三种放电的形式既有区别又有一定的联系，区别是指放电能级和产气组分，联系是指局部放电是其他两种放电的前兆，而后者又是前者发展后的一种必然结果。由于变压器内出现的故障，常处于逐步发展的状态，同时大多不是单一类型的故障，往往是—种类型伴随着另一种类型，或几种类型同时出现，因此，更需要认真分析具体对待。