变压器局部放电与套管连接部位电场的分析电器装置【新闻】

变压器局部放电与套管连接部位电场的分析

变压器局部放电与套管连接部位电场的分析 2011年12月09日 来源： 1引言变压器局部放电量是衡量变压器设计、制造质量的重要参数之一。当局部放电量较高时，可引起局部绝缘损伤并逐渐扩大而导致绝缘最终击穿。因此，局部放电问题愈来愈受到变压器制造和运行部门的重视与关注。针对一台容量为75MVA、电压为110/20kV变压器，在局部放电试验时低压侧视在放电量为3000pC，高压侧视在放电量为800pC的三相局部放电测量结果严重超标问题，通过局部放电超声定位测量，初步确认放电发生在低压出线端附近。由于近距离监听到三相都有明显的放电响声，但没有发现套管外表面有放电光晕，说明放电不在外部而在内部。经过对低压套管及其连接部位的油箱法兰、压脚等金属部件（图1所示）的检查，未发现连接不良和金属杂质等异常情况，因此排除了悬浮放电的可能。根据低压套管放电部位的结构分析和检查情况，作者初步认为由于低压引线（高电位）与图1低压套管结构简图油箱法兰（接地体）之间的电场分布过分集中造成油中法兰拐角处尖端放电。为此，本文对低压套管及其连接部件构成的区域建立了简化模型并进行了两个方案电场的数值分析，为解决局部放电超标问题提供了可靠数据和改进措施。2放电影响因素和简化模型影响变压器套管局部放电的因素除了与试验时所施加的电压和时间有关外，将主要取决于套管及其连接部位的油箱法兰、压脚等的设计结构和加工制造质量，因此，引起套管局部放电的原因可以是变压器套管绝缘结构材料的性能质量包括变压器油、瓷套和裸金属电极，由于这些材料的绝缘性能不同，加上设计、工艺或制造方面的质量问题，其内部易于产生局部缺陷，如油中的气泡或杂质、金属表面加工的粗糙度或尖角毛刺、连接不良、焊缝及附在其上的焊渣等，并使套管绝缘结构中的电场分布不均匀，甚至在局部区域产生的电场过于集中，从而，发生局部放电。局部放电的产生与放电部位的电场强度及分布均匀程度等有关，因此，根据套管结构特点和局部放电影响因素，建立合理的数学物理模型十分重要。变压器低压套管及其连接部位的结构如图1所示。根据套管结构对称性和求解问题的关心部位，在不考虑套管偏心影响时其简化轴对称物理模型如图2所示。在图2中，根据绝缘介质的不同，分为四个子区域：即导电杆与瓷套构成的油隙区、瓷套区、瓷套与油箱及连接法兰构成的油隙区、螺栓与法兰、压板、瓷套围成的空气隙区，四个子区域的相对介电常数分别取为2.2，6.0，2.2和1.0。其中，方案1为原设计（局部放电超标），方案2为改进设计（套管外径表面喷涂铝导电层，并通过压板、螺栓与油箱法兰紧密连接而形成统一的接地体），两个方案的左右边界均为一类边界条件（左边界为高电位，右边界为地电位），上下边界取二类齐次边界条件，由此，可确定轴对称静电场的有限元数学模型及边值问题。3电场数值分析和处理对策3．1数值分析结果利用有限元方法，对变压器套管下部外表面喷涂铝导电层前后两个方案的电场分别进行了计算，法兰盘内径侧忽略倒圆角时的等电位线分布如图2的方案1和方案2；方案1的法兰盘内径侧倒半径为5mm圆角和10mm圆角时的等电位线分布如图3，相应的最大电场强度值和发生部位列于表1。图2变压器套管及其下端连接部位的电场分布图图3变压

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