电力变压器绝缘性能与局部放电工艺控制

电力变压器绝缘性能与局部放电工艺控制

秦超

（保定天威保变电气股份有限公司河北省保定市071000）

摘要：在电力系统中，变压器的平稳、安全运行是整个电力系统安全稳定运行的重要组成部分。变压器设备在生产完成后，需要检测其内部的局部放电量以确保投入使用时能安全、平稳运行。本文就变压器就局部放电量的控制，从绝缘件制造方面提出了相关的工艺控制措施。

关键词：电力变压器；局部放电；绝缘性能

引言

在现阶段电力系统中，油浸式电力变压器担负着极其重要的角色，而局部放电作为可能会导致电力变压器出现故障的一个重要原因，在变压器的生产制造过程中，就要予以足够的重视，特别是对变压器的绝缘件性能，要从绝缘件制作过程中对其进行工艺控制。

1概述

1.1电力变压器局部放电概述

在变压器的生产制作过程中，会产生诸多绝缘的空隙，例如变压器油如果没有处理合格，其中存在有气泡，或变压器内部有金属尖端部位，如果在这些部位的电场强度比较高，则由于气隙和尖端的存在，电场会发生畸变，电场强度会变得非常不均匀，这些部位极易最先被击穿发生放电，同时如果周围绝缘的性能较优，未发生彻底击穿，即会发生局部放电。所以变压器绝缘件的绝缘性能与局部放电息息相关。

1.2变压器局部放电的试验验证

为了对变压器成品绝缘的电气强度进行验证，确保其没有潜在绝缘缺陷，需要根据国标要求对变压器进行试验并对局部放电进行定位和定量的测量，有效控制其放电量在要求的范围内，以保证变压器投用后的长期稳定运行。

根据设备最高电压Um的不同，分别通过进行长时感应耐压试验（ACLD）和短时感应耐压试验（ACSD）来进行局部放电的测量。

2绝缘件的绝缘性能

变压器绝缘件的制作一般选用绝缘纸板、层压木、层压纸板等材料。对于绝缘纸板，其电气性能非常好，由于其化学纯度高，绝缘纸板局部放电的电压较高，如果由于结构或装配的缺陷而产生局部放电，硫酸盐纸浆有较高的抗闪络性能。

对于层压木，由于其制作过程是使用热固性合成树脂粘合剂在受控的热和压力条件下，把多层的薄木片粘合在一起而制成的。这一过程需要对粘合剂的清洁度进行严格把控，不能混入其他物质。同时，薄木片一般采用山毛榉、北美枫树或桦木制成的在不施加压力的条件下厚度不大于2.5mm的薄片，且允许有不是霉菌腐蚀引起的自然色斑，这就使其原材料可能会存在有树疤、内部存在细小空腔，从而导致层压木本身的电气强度的降低。

对于层压纸板，一般使用粘合剂将几张绝缘纸板粘合而成。粘接剂一般使用1411酚醛树脂，在层压纸板的上胶过程中，一般采用在纸板与纸板之间铺双面上胶纸和在纸板上直接刷酚醛树脂胶两种工艺方法。

刷胶工艺主要适用于制作圆环类工件。刷制时采用单片刷胶后晾制，晾片时间在12小时左右；对于辐向较小的工件一般可以采用叠放晾制的方式，以便节省占地空间，但这种晾制方式的晾片时间较长，一般需要4天～7天。

码纸工艺使用的双面上胶纸为将酚醛树脂胶固化在电缆纸上形成一层胶膜。因受双面上胶纸的幅面宽度所限，所以对于大的圆环类绝缘件应避免采用码纸工艺，防止双面上胶纸幅面不够而导致多次对接时对质量产生的影响，而对于长板形工件一般均采用码纸工艺。同时，由于在双面上胶纸的制作过程中已经形成了胶的一次固化，所以避免了晾制工序，但因纸板之间增加了一层上胶纸基纸，即增加了一个影响层压纸板开裂的因素，因此采用码纸工艺制作的层压纸板开裂的可能性要稍大于采用刷胶工艺制作的层压纸板。

刷胶工艺一般使用滚刷蘸取胶液，依次对每张纸板单面刷胶，为保证不出现气泡，刷胶时应沿同一方向进行刷胶。刷胶过程中应注意保证胶量均匀，同时尽量避免出现气泡。

3绝缘件制作方面的局部放电工艺控制

3.1绝缘介质均匀度方面工艺控制

制作此件导线夹的材料为层压纸板，对于层压纸板的制作的两种工艺，刷胶工艺在制作过程中由于操作方法等问题可能导致刷胶量不均匀，而码纸工艺在双面上胶纸的制作过程中，对胶量的控制也需要格外注意，尽量使附着在电缆纸上的酚醛树脂胶层薄厚一致，避免出现局部胶层过厚，为后续层压纸板热压过程中生成胶瘤埋下隐患。所以这两种工艺方法均有可能在制作过程中，由于操作不当导致胶瘤的产生。

胶瘤的存在会直接导致绝缘介质的不均匀。绝缘介质不均匀是导致变压器内部局部放电的直接原因之一。所以为避免变压器内部发生局部放电，在层压纸板的制作过程中应尽量避免胶瘤的产生。特别是使用刷制酚醛树脂胶的过程中，胶层的薄厚对层压纸板的均匀度影响很大。

在变压器中，由于层压纸板其良好的电气性能，大部分位置尤其是高场强区域，使用的固体绝缘件均为使用层压纸板制造而成，所以对于层压纸板的制作过程，应特别注意其洁净度，从而保证其绝缘介质的内部均匀度。所以对于码纸和刷胶两种工艺，均需要对胶的清洁度进行严格控制，确保无异物混入胶中。

对于码纸工艺，胶层是附着在电缆纸的上下表面，形成双面上胶纸。在码纸过程中，将一层双面上胶纸码放于两层单张纸板之间，然后热压制作。所以对于胶的清洁度的控制，从对双面上胶纸的制作进行管控方面进行了改善，所以在双面上胶纸的生产时，便需要从环境和清洁方面、人员管理方面、工装设备方面、材料方面、制作过程方面进行控制，以避免外部产生的胶瘤落入层压纸板中。

对于刷胶工艺，是在单张纸板上直接涂刷配制好的酚醛树脂胶，所以我们对配制酚醛树脂胶这一过程要从清洁方面、配制过程方面以及使用和存放方面均进行严格管控并进行了改进。特别是由于存放时间过长后，胶液在涂刷后容易产生大量气泡，所以配制好浓度的胶液存放超过48小时后不得继续使用，同时为防止乙醇挥发过度不利于胶液溶解，配胶所剩下的酒精存放时间超过48小时后亦不得使用；同时胶应有单独的存放区域，其放置区域必须通风、阴凉，严禁烟火，远离火源，远离金属物品和金属加工区域，而打开桶盖但尚未用完的胶，必须及时将盖子盖严，严防灰尘落入。

3.2消除气泡的存在方面工艺控制

为了消除气泡存在的可能性，在绝缘件的制作过程中，应充分考虑到可能存有气泡的位置及操作方法，在制作工艺过程中，要对其进行消除。对可能窝藏气泡的位置，要预留出跑气通道，避免形成封闭的空间，使气泡无法在抽真空过程中被抽离，导致后续真空注油后的试验中形成局部放电超标；而在使用冷粘胶粘接绝缘件时，也需注意涂胶时必须采用花粘或是点粘的方式，但不可以形成封闭的环形，这样会导致环形内部的气体无法逸出，形成气泡，导致发生局部放电，。经试验上述改进方法有效的避免了绝缘件中出现大量空腔，窝藏气体从而引起局部放电超标的问题，有效预防了变压器局部放电超标情况的发生。

结语

局部放电作为影响变压器寿命及故障可能的一个重要因素，其初始时均发生在很小的空间之内，且放电产生的能量并不大，所以局部放电的发生一般不会立刻影响到变压器的绝缘强度，但是这种非常微弱的能量可以将绝缘慢慢进行损坏，长此以往，很可能会导致整个绝缘的击穿。所以对于变压器局部放电的控制，特别是从绝缘件的绝缘性能方面的控制非常必要。

参考文献

[1]伍志荣，聂德鑫，陈江波．特高压变压器局部放电试验分析[J]．高电压技术，2010，35（1）:54-61.

[2]刘江明．变频电源在电力变压器局部放电试验中的应用研究[D]．杭州：浙江大学，2011.

[3]郑立群．高电压油浸电流互感器局部放电原因分析及其制造中需要注意的问题[J]．变压器，2016，53（3）:35-38.