环氧树脂浇注35kV干式变压器局部放电量的查找及排除

环氧树脂浇注 35kV干式变压器局部放电量的查找及排除

董圣文 夏凯 张煜乾

海南金盘智能科技股份有限公司武汉分公司 湖北 武汉 430200

摘要：变压器是电力传输中非常重要的设备，变压器性能会对其运行稳定性产生直接影响，因此要定期检测和控制变压器性能，预防故障发生或防止故障范围扩大。变压器经常会出现局部放电情况，在查找出这一情况后，应进行有效分析，并采取合理策略排除这一故障。变压器局部可产生高速离子，会直接破坏绝缘体表面，并产生臭氧和氮氧化物，氮氧化物结合潮气会产生硝酸，会严重腐蚀绝缘材料；而臭氧会裂解决原材料，并且干式变压器无法恢复其绝缘性能。本文主要围绕环氧树脂浇注35kV干式变压器进行分析，首先分析其局部放电产生原因，并提出排除策略。
关键词：环氧树脂；35kV干式变压器；局部放电

我国电网随着社会进步而不断改造，电网建设也越来越完善。35kv变压器在配电网中应用较为广泛，在工业配电以及露天煤矿作业中，这一变压器也有着广泛应用范围。因为这一变压器应用范围不断扩大，使得其需求量快速增长，一些商家抓住这一机会，生产出规格不同的变压器，进而难以保障市场上流通的变压器质量好坏。一些变压器在长期使用后会有绝缘损坏、接触不良和老化等问题出现，尽管一些产品性能良好，但也会对电力系统运行产生影响。通过相关资料可知，在我国配电故障中变压器局部放电这一因素占据整体影响因素的75%左右，针对这一情况，应采取有效的查找、分析和排除故障。

一、局部放电产生因素

变压器绝缘介质会受到电场绝缘介质的影响，绝缘结构、电极间会有一部分区域放电，这一情况被叫做局部放电。这一放电情况可能发生在导体附近，也可能不在导体附近发生。环氧树脂浇注干式变压器中，线圈浇筑固体引线对接和绝缘空穴等部件极易出现局部放电故障，有许多因素会导致局部放电情况出现。

(1)绝缘结构之中也有许多不足存在着，空穴是比较常见的绝缘不足，通常空穴中充满各种气体^[1]。对于干式变压器而言，其发生局部放电的主要原因不是外部引地线绝缘，而是在真空浇注和固化时，变压器没有良好的线圈处理，造成环氧树脂绝缘存在空穴。通过电场作用，具有空穴的环氧树脂介电系数比环氧树脂自身介电系数要小很多，因此，在相同的环氧树脂绝缘体中，与环氧树脂相比，其空穴承受着更大的压强，从而出现空穴放电情况。

(2)受到过高电场强度影响，绕制线圈尖角和导线毛刺处都会有局部放电情况产生。

(3)设计变压器绝缘结构时有缺陷存在着，选择的主绝缘距离不合理，容易出现高压绕组对铁轭、高压绕组对于低压绕组、高压绕组间等处气场过高，容易发生局部放电情况。

(4)对绝缘材料进行选择时，存在材料质量问题或是选材不当问题，都会加大局部放电量。

(5)不具备较高的装配工艺水平，例如高压绕组和低压绕组的距离不均匀、制作高压引线和低压引线有毛刺或者是绝缘距离不符合相应要求等。变压器在装配时容易出现绝缘损坏，这会引起场强变化，最终造成局部放电。

(6)当导电体间存在电气连接不良或是不可靠问题，容易出现电位悬浮问题，极易发生放电故障。

(7)空气湿度过大，会使绝缘材料水量含分过高，使器身整体受潮，这将加大局部放电量。
二、局部放电的排除和控制策略
(一)设计绕组结构

(1)主绝缘距离设计变压器绕组时，应充分考虑高压绕组相间之间、高低压绕组间以及高压绕组和地面间有足够绝缘距离，这有利于控制干式变压器局部放电情况^[2]。

(2)需留有一定的高压绕组纵绝缘距离裕度。绕组段间和层间绝缘距离是对整个绕组场强进行控制的重要因素，并且要考虑到绕组受雷电冲击的影响，需合理加强绕组首末段的段间和层间绝缘。绕组分段数量也非常重要，尽可能多一些段数，将场强有效降低，通常35kV变压器的高压绕组段数为8段及以上。

(3)适当加强高压绕组的内壁绝缘，以将外部场强和局部放电量降低。

(4)在高压出线方式方面，外绕组通常由凸台引出，有着比较成熟的技术。重点是高压出头凸台位置，不应有过大的跨段，当内绕组为高电压时，需重视绕组出头方式，避免因为绝缘不够出现局部放电问题。例如长时间带病运行，会使变压器放电，对其安全运行有严重影响。

(5)设计金属结构件时，尽可能保证其圆角，防止出现尖角。

(6)通过合理的屏蔽，将毛刺、气隙以及尖角包括在屏蔽层内，将气隙和尖端放电情况有效排除，降低局部放电量。过去制作的屏蔽筒为软屏蔽，装配时容易出现损坏和变形问题，这将影响局部放电，从而时可使用硬屏蔽筒，防止受到外界影响和出现变形情况，对局部放电进行有效控制。

(二)控制绕组工艺

(1)绕组绕制时，需掌握图纸和相应工艺，各层绝缘厚度和匝数应合理选取，不可随意更改，绕制时需确保材料清洁。

(2)结合不同树脂选择不同的层间绝缘材料，例如树脂为带填料时，其有较大粘稠度，那么层间绝缘需考虑树脂流动性，保证树脂渗透性。绝缘材料选择还需考虑和树脂融合程度，一些绝缘材料不易融合环氧树脂，会有分层情况出现，对局放量有影响。

(3)焊接装模引线端子时，应重视高温对绕组绝缘的破坏性；焊接线需打磨毛刺和尖角等，防止受尖角与毛刺影响，出现放电问题；引线需全部包扎绝缘，并确保引线间绝缘距离充足，以充分填充环氧树脂，确保整个装配过程的清洁，避免绕组内流入金属异物^[3]。

(三)控制装配工艺

(1)装配干式变压器时，需确保高压绕组和低压绕组同心度、引线间的距离以及高压绕组对铁轭的距离等与图纸要求符合，防止出现局部放电情况。

(2)装配变压器过程中，尽量将毛刺和尖角等外围因素造成的影响减少。

(3)电气可靠接地和附件质量等也是对局部放电进行有效控制的重要环节。

结束语

变压器性能会对电力系统运行平稳性造成直接影响，为保证输配电工作正常进行，应控制变压器性能，防止其出现各种故障。尤其是局部放电故障，当遇到变压器局部放电问题时，应及时分析局部放电产生原因，并制定合理措施排除和控制，确保变压器运行的安全性和可靠性，促进电力系统正常运行，以向人们提供良好的电力服务。

参考文献：

[1]陈宇.关于环氧树脂浇注35 kV干式变压器局部放电量的查找分析及排除探讨[J].科学与财富,2018,(33):149-150.

[2]重庆源通电器设备制造有限责任公司.一种降低干式变压器局部放电量的绕组结构:CN201920754033.3[P].2019-12-03.

[3]刘利艳.35 kV干式接地变压器的技术和结构特点[J].科技创新导报,2016,13(6):46-46,48.