油浸式變壓器中的局部放電：局部放電過高的性質和常見原因

01 引言

油浸式局部放電（PD） 電力變壓器 局部放電仍然是變壓器產業公認的全球性挑戰。許多製造商因局部放電相關的故障而遭受重大損失。

局部放電超標可能發生在工廠測試、第三方檢驗或客戶現場。尋找局部放電源往往如同“大海撈針”，導致返工耗時數天甚至數月，給製造商或最終用戶造成重大品質損失。

因此，科學地診斷和快速確定過度PD的原因至關重要。

02 定義和性質

雖然目前尚無官方定義，但作者將PD定義為：
[變壓器內部局部位置發生的放電現象，尚未導致絕緣立即擊穿或閃絡。 ]

PD場景多樣，但都具有共同的本質：
[絕緣系統中的結構、材料或製造缺陷會導致局部電場畸變超過該點的介電強度，從而導致重複的、微觀的、非穿透性的電離擊穿。 ]

簡言之，局部放電的本質在於局部電場集中超過局部放電起始場強。

03 主要原因

根據局部放電機制，任何導致局部電場過強的因素都可能引發局部放電超限現象。

3.1 PD 地點
帕金森氏症可能起源於：

襯套

 

OLTC/DETC 分接開關

 

線索

 

繞線

 

接地組件

 

絕緣表面/內部缺陷

 

變壓器油

最易受攻擊的網站：固體絕緣材料中的空氣空隙或油中的氣泡。
原因：在電壓應力作用下，電場強度與介電常數（ε）成反比。

紙絕緣材料介電常數 ε ≈ 4.4

 

空氣孔隙率 ε ≈ 2.0
→ 空氣空隙感受到的場強約為原來的 2.2 倍。
低擊穿強度（交流電 ≈2kV/mm），空隙/氣泡成為PD引發的弱點。

3.2 PD 類型
常見的帕金森氏症類型 油浸式變壓器s：

氣泡排放

 

濕氣引起的放電（受潮隔熱層）

 

尖銳電極放電（高壓/接地電極尖端）

 

浮動電位放電

 

楔形油隙排放

 

金屬/污染物顆粒的排放

 

黏合缺陷（夾緊板/端環中使用了過多的/劣質膠水）

關鍵見解：

PD 超標很少與設計有關（機率約為 0.5%）。
95%以上的故障源自於材料、製程或製造缺陷。

理由：當過電壓（LI、LIC、SI、LTAC）轉換為等效的1分鐘工頻耐受電壓時（DIL轉換所有絕緣均超過局部放電測試電壓（IVPD）。主/縱向絕緣設計可承受最高過電壓情況。

不。	PD型	地點	機制	常見案例
1	尖銳電極放電	夾緊零件、儲槽、升降襯套、引線壓接端子	小曲率半徑→高電荷密度→極強的場集中性	高壓電極附近有未屏蔽的螺栓；磁屏蔽層邊緣鋒利
2	氣泡/空隙排放	油中的氣泡/固體絕緣材料中的空隙	低介電常數（ε≈1）→高場應力+低擊穿強度（2kV/mm）	真空不完全；油填充過快；端環/均壓球處黏合劑過多/過少
3	濕氣引起的放電	繞組、鐵心絕緣層、引線	水分會使介電強度降低60-70%。	芯材乾燥不充分；組裝過程中過度暴露於環境空氣中
4	浮動電位放電	壓制板、鉛支架、磁分流器	電荷積累→突然放電脈衝	未接地的磁屏蔽；連接不良的靜電環
5	污染物排放	油中的水/纖維/金屬顆粒	場畸變+水分使場應力增加2.9倍	油過濾不充分；芯體污染；水分滲入

04 展望

了解常見的帕金森氏症類型、機制、位置和案例研究對於有針對性的故障排除至關重要。

結合變壓器連接原理、結構設計、局部放電波形特性、極性定位和診斷測試，這些知識能夠快速識別根本原因並最大限度地減少品質損失。