变压器油纸绝缘气隙放电发展特征信息提取与过程划分-.研究

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论虽然变压器在设计上己具有了足够的绝缘强度和优良的机械性能，但是在其生产和搬运的过程中由于制造工艺或其他偶然因素不可避免地产生一些先天性的缺陷，比如产生裂缝、混入气泡或者其他杂质以及电机毛刺等。这些缺陷在非均匀电场的作用下造成绝缘介质内部或者表面的局部场强过高，从而产生局部放电。局部放电对绝缘介质产生的破坏作用可归纳为以下几种基本形式：1)带电质点的轰击由电极注入的电子和放电过程电离的电子、正负离子，在电场作用下具有的能量可达lOeV以上，而一般高聚物的键能，只是几个电子伏，如C．H键能为3．5eV．C=C键能为6．2e

2、V。因此，当这些带电质点撞击到气隙壁上时，就可能打断绝缘体的化学键，而产生裂解，破坏绝缘体的分子结构。在这些带电粒子的轰击下，液体介质，如甲烷族饱和烃类和烃类矿物油，则析出气体，产生固态X腊C2。凡。。2C。H2川—堕型马C2。日4。+H2个(1．1)因此，在带电粒子作用下，介质表面不断腐蚀，形成凹坑并不断加深，最后导致介质击穿。21热效应在放电点上，绝缘介质会发热甚至可以到达很高的温度。解剖经长期放电而尚未击穿的试品，可以看到绝缘材料在放电点上有被烧焦炭化或熔化的现象。温度升高会产生热裂解，或促进氧化裂解，同时温度提高会增大介质的电导和损耗，

3、降低绝缘介质的绝缘性能，由此产生恶性循环，加速电热老化过程，最终导致绝缘体破坏。3)活性生成物在局部放电过程中会生成许多活性生成物，如臭氧，有水分时产生硝酸、亚硝酸、草酸等，这些生成物进一步与绝缘材料起反应，腐蚀绝缘体，使介电性能劣化。41辐射效应局部放电会产生可见光、紫外线以及X射线和1，射线。紫外线能量较小，只会促使某些基团分解，而X射线和丫射线的能量大，可能会促使主键断裂，使高分子分解为单体。对于某些材料，上述射线会促使分子间的交联，而使材料发脆。5)机械力的效应断续爆破性的放电和放电产生的高压力气体，都会使绝缘体开裂，从而形成新的放电点

4、，在放电时产生的声波也会引起机械化学作用。如橡胶通过滚筒滚压韧练，利用机械力将分子链拉断而降低分子量一样，机械振动波也会使高分子裂重庆大学硕士学位论文1绪论解为低分子。以上几种破坏机理往往同时存在，对于不同材料和不同工作条件，可能以其中的某一种为主。随着局部放电的发展，变压器内部的绝缘介质不断被侵蚀，最终导致整个绝缘系统的失效，从而造成严重的后果。据统计，变压器的故障问题中有80％左右是由于绝缘故障引起的[17]，而局部放电是引起变压器内部绝缘劣化和破坏的主要原因之一。从变压器油纸绝缘局部放电产生的位置、放电过程以及放电现象来看，局部放电可以分

5、为三种类型：内部放电、表面放电、电晕放电【18,191。1)内部放电造成内部局部放电的常见原因是固体绝缘体内部存在气隙或液体绝缘内部存在气泡。绝缘内部气隙发生放电的机理随气压和电极系统的变化而异，从放电过程而论，可分为电子碰撞电离放电和流注放电两类；在放电形式上可分为脉冲型(火花型1放电和非脉冲型(辉光型)放电两种基本形式。一般情况下，局部放电都属于脉冲型放电，可以在外加工频电压的一定相位上观察到单个分离的放电脉冲。在理论上，内部放电的放电图形在工频正、负半波是对称的，但由于气隙或气泡周围绝缘材料的绝缘电阻并非理想情况下的无穷大，同时由于在放电

6、中可能发生沿气隙或气泡壁表面放电等原因，实际的正、负工频周期放电图形是不完全对称的，而且与电极系统的形式有很大的关系：电极系统结构越对称，正、负工频周期放电图形就越对称。21表面放电在电气设备的高电压端，由于电场集中，沿面放电场强又比较低，往往会产生表面局部放电；绝缘体表面放电的过程及机理与绝缘内部气隙或气泡放电的过程及机理相似，不同的是放电空间一端是绝缘介质，另一端是电极。如果电极系统是不对称的，发生在工频正、负半波的放电图形也是不对称的。当放电的一端是高压电极，不放电的电极接地时，正半周放电量大而次数少，负半周放电次数多而放电量小。如果电极

7、系统相反，则放电图形也相反。3)电晕放电油中电晕放电与空气间隙的电晕放电相类似，具有较强的极性效应。由于变压器内部在制造过程中会有一些金属毛刺，从而形成了类似于针．板模型的电极结构，在这些金属毛刺的尖端会出现电场极不均匀的分布情况。当外施电压为负极性时，由于负极性时容易发射电子，同时正离子撞击阴极发生二次电子发射，使得放电脉冲在负极性时最先出现。当外加电压较低时，电晕放电脉冲出现在外加电压负半周900相位附近；当电压升高时，负半周的放电脉冲开始向两边扩展，同时正半周出现少量的放电脉冲。重庆大学硕士学位论文1绪论以上是三种最基本的局部放电形式。此

8、外，绝缘体中存在水珠、导电杂质、电气设备内部存在悬浮电位体也会引起局部放电；液体绝缘内部也可能出现固体表面局部放电和电晕放电¨引。目前针对局部放电的测