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(1)悬浮电位引起火花放电。高压电力设备中某金属部件,由于结构上原因,或运输过程和运行中造成接触不良而断开,处于高压与低压电极间并按其阻抗形成分压,而在这一金属部件上产生的对地电位称为悬浮电位。具有悬浮电位的物体附近的场强较集中,往往会逐渐烧坏周围固体介质或使之炭化,也会使绝缘油在悬浮电位作用下分解出大量特征气体,从而使绝缘油色谱分析结果超标。悬浮放电可能发生于变压器内处于高电位的金属部件,如调压绕组,当有载分接开关转换极性时的短暂电位悬浮;套管均压球和无载分接开关拨钗等电位悬浮。处于地电位的部件,如硅钢片磁屏蔽和各种紧固用金属螺栓等,与地的连接松动脱落,导致悬浮电位放电。变压器高压套管端部接触不良,也会形成悬浮电位而引起火花放电。
(2)油中杂质引起火花放电。变压器发生火花放电故障的主要原因是油中杂质的影响。杂质由水分、纤维质(主要是受潮的纤维)等构成。水的介电常数e约为变压器油的40倍,在电场中,杂质首先极化,被吸引向电场强度最强的地方,即电极附近,并按电力线方向排列。于是在电极附近形成了杂质“小桥”,如图1—3所示。如果极间距离大、杂质少,只能形成断续“小桥”,如图1—3(a)所示。“小桥”的导电率和介电常数都比变压器油大,从电磁场原理得知,由于“小桥”的存在,会畸变油中的电场。因为纤维的介电常数大,使纤维端部油中的电场加强,于是放电首先从这部分油中开始发生和发展,油在高场强下游离而分解出气体,使气泡增大,游离又增强。而后逐渐发展,使整个油间隙在气体通道中发生火花放电,所以,火花放电可能在较低的电压下发生。
图1—3在工频电压作用下杂质在电极间形成导电“小桥”的示意图
a)杂质少、极间距离大;(b)杂质多、极间距离小
如果极间距离不大,杂质又足够多,则“小桥”可能连通两个电极,如图1—3(b),这时,由于“小桥”的电导较大,沿“小桥”流过很大电流(电流大小视电源容量而定),使“小桥”强烈发热”,“小桥”中的水分和附近的油沸腾汽化,造成一个气体通道——“气泡桥”而发生火花放电。如果纤维不受潮,则因“小桥”的电导很小,对于油的火花放电电压的影响也较小;反之,则影响较大。因此杂质引起变压器油发生火花放电,与“小桥”的加热过程相联系。当冲击电压作用或电场极不均匀时,杂质不易形成“小桥”,它的作用只限于畸变电场,其火花放电过程,主要决定于外加电压的大小。
(3)火花放电的影响。一般来说,火花放电不致很快引起绝缘击穿,主要反映在油色普分析异常、局部放电量增加或轻瓦斯动作,比较容易被发现和处理,但对其发展程度应引起足够的认识和注意。
3.变压器电弧放电故障
电弧放电是高能量放电,常以绕组匝层间绝缘击穿为多见,其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障。
(1)电弧放电的影响。电弧放电故障由于放电能量密度大,产气急剧,常以电子崩形e冲击电介质,使绝缘纸穿孔、烧焦或炭化,使金属材料变形或熔化烧毁,严重时会造成I备烧损,甚至发生爆炸事故,这种事故一般事先难以预测,也无明显预兆,常以突发的形式暴露出来。
(2)电弧放电的气体特征。出现电弧放电故障后,气体继电器中的H2和C2H2等组分常高达几千UL/L,变压器油亦炭化而变黑。油中特征气体的主要成分是H2和C2H2,其次C2H6和CH4。当放电故障涉及到固体绝缘时,除了上述气体外,还会产生CO和CO2。
综上所述,三种放电的形式既有区别又有一定的联系,区别是指放电能级和产气组分,联系是指局部放电是其他两种放电的前兆,而后者又是前者发展后的一种必然结果。由于变压器内出现的故障,常处于逐步发展的状态,同时大多不是单一类型的故障,往往是—种类型伴随着另一种类型,或几种类型同时出现,因此,更需要认真分析,具体对待。
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