配电变压器绝缘局部放电的探讨

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1、配电变压器绝缘局部放电的探讨河北省廊坊地区供电局刘玉璋当前，随着我国农业机械化、电气事业的发展，10千优配电变压器做为直接为用户服务的电气设备，已遍布城乡。据统计仅廊坊地区九个县截止七九年底已有配变10550台／673029千伏安。配变安全运行的好坏，直接影响工工业生产和四个现代化的建设。一、配变故障与局部放电。配变一般不易发生故障，正常使用寿命均能达到二十至三十年。但是，因为运行管理不善和修试技术不佳，也可能经常出现配变烧毁事故。据统计廊坊地区每年烧毁配变在一百台左右，如七八年烧毁配变141台／8120千伏安，

2、事故率为1.424次／百台。七九年有所减少，仍烧毁87台／5145千伏安，事故率为0．825次／百台，给生产带来一定损失。下面仅对七九年配变烧毁原因分析为。1、雷击：5台/300KVA占5.5%2、二次混线、短路：24台/1040KVA占27.5％3、油中有水、绝缘受潮：14台／605KVA占16.5％4、累计过负荷、绝缘老化：16台／925KVA占18.2％5、匝间、层间或端部绝缘脆弱：28台／2275KVA占32.3％可见由于配变绝缘上的缺陷造成配变烧毁的事故占总事故占总事故率的70％以上。通过大量配变事故分

3、析，结论是配变内部故障基本上可分为过热性故障与放电性故障两大类，而过热性故障也往往是由于绝缘局部放电所引起的。因此，配变在工作电压作用下的运行寿命是与其绝缘结构中有无局部放电有很大关系，虽然与温升也有密切关系，但局部放电是主要的。若配变中局部放电越弱，则其运行寿命就越长。所谓局部放电，就指绝缘结构中，由于存在某些缺陷，在一定的外施电压作用强度下，它会首先发生放电，但并不立即扩展至整个绝缘结构的击穿。这种只限于绝缘弱点处的放电，叫做局部放电。但它对绝缘起着一种缓慢的侵蚀作用，一旦发展到严重时，即可烧毁配变。二、绝缘

4、局部放电的物理过程。绝缘中出现局部放电的起因，可以从气体介质或液体介质的电气击穿理论加以探讨。1、气体间隙击穿的形成。气体在正常情况下是很好的绝缘介质,气体的原子(或分子)正常状况下内部储能最小。但是电极之间的电压(电场强度)若超过某一临界数值时，气体原子吸收了外部能量而披激励，其极限状态是游离，即气体原子放出自由电子，本身变为正离子，它们均可参与导电，就使气体介质会突然地丧失绝缘性能，电导陡增，此为气体被“击穿”。可分为两种现象：(1)非自持放电。如果放电是由电场以及外部游离因素共同作用引起的，则这种放电即为非

5、自持放电。在这种情况下，去掉外部游离的作用后，放电立即停止。当有外界游离作用(碰撞、高温或光射)，就使阴极激放出电子，随着电场强度的作用电子由阴极跑向阳极，这时电子要与气体分子碰撞，其能量可使气体分子分裂为正离子和新的电子。新电子积累了足够的动能，同样可使气体分子游离。结果在从阴极到阳极的路上(气体间隙)电子的数目越来越多，形成电子崩。电子崩内的电子数目随电子在气体间隙跑过的距离，按指数函数增长，此为电子崩式的放电，用公式可表示为：na=noe2a………………………………………………………………(1----1)式

6、中：na一单位时间到达阳极单位面积内电子数；no一起始游离的电子数；一电子在电场方向跑过单位长度时，所发生游离的碰撞次数(电子空间游离系数)；a一电极间的距离。或用放电电流表示为：Ia＝Ioea……………………………………(1——2)可见当外部游离因素不存在时(IO＝0)，则Ia＝0，亦即放电不能维持下去。(2)自持放电。只靠电场作用就能维持气体间隙中的放电电流，即为自持放电。已知当阴极释放出电子，在奔向阳极的途中形成电子崩，崩内电子及离子数目随电子跑过的距离按指数规律增长。由于电子迁移率甚大，所以电子以极大的速

7、度跑在崩头部分，而在电子崩尾部遗留下大部分正离子。在电子崩发展过程中，电子和正离子的密度都不断的增加，空间电荷越来越强烈地使崩头和崩尾的电场强度加强。当发展到某一临界状态时，可能产生一些新的子电崩。新崩和初崩汇合构成一个迅速向阳极扩展的具有正负带电粒子的混合质通道。这就是阴极流注的发展过程。同样，在初崩尾部的高电场区域内，如果条件具备，同样可以构成一些新的电子崩。在初崩尾部新电子崩和初电子汇合后，就形成向阴极方向发展的阴极流注。流注即气隙放电通道。流注的形成，亦即气隙放电通道的发展过程。此过程一旦完成，放电过程便

8、获得了独立继续发展的能力。外界游离因素是否存在，已经无关紧要。因此，自持放电条件也就是流注开成的条件。可用公式表示为：（1----3）式中：r——表示一个正离子撞出阴极时，从阴极释放电子或然率其它符号代表意义同前式。或用放电电流表示为：（1----4）同上式可见，自持放电条件为：或改写为：共物理意义是：一个电子从阴极跑到阳极，在间隙中出现(一1)个正离子，若在间隙上的电压