变压器局部放电的产生机理和原因

变压器是电力系统重要的枢纽设备，其结构复杂，运行条件恶劣。随着电力设备容量及数量的增加以及电网规模的扩大，电力变压器故障给人们的生产和生活带来的影响也越来越大。

在变压器故障中，绝缘故障一直占有较高的比重。随着电力系统的发展和电压等级的提高，局部放电已经成为电力变压器绝缘劣化的重要原因。发生绝缘故障原因主要是绝缘薄弱处的局部放电引起绝缘的老化和失效，并最终导致绝缘击穿。

变压器中可能在各种不同部位上出现较高场强而导致局部放电，而较高场强的部位不一定都出现在高电位上，低电位或地电位上也可能出现较高的场强。也就是说，在变压器内不但在高电位上可能出现局部放电，在低电位甚至地电位上也可能出现局部放电。

对于变压器内的绝大多数稳定的放电，其实质都是气泡放电，区别在于气泡的产生机理和气泡周围的介质不同，或为油介质、固体绝缘介质甚至导体。

运行中的变压器，不可避免地存在各种气隙，气隙大小、形状相差甚大，所承受的过电压也大不相同，因而表现出多种放电形式同时存在。汤逊型放电虽然会加速绝缘的劣化，但不会产生突发性故障；在较短时间内容易对绝缘造成极大危害的主要是流注型放电，如围屏放电、主绝缘放电等，这也是局部放电检测的主要对象。汤逊型放电进一步发展，在某些绝缘弱点逐渐转化为流注型放电，引起放电量增大。一般因纸或纸板等绝缘介质中存在空穴、漆瘤等材料缺陷所引起的油中气泡放电，其放电电场强度高，放电量大，可达103～107 pC，放电波形持续时间可达10μs数量级。由油和纸分解产生的气体，累计产生的气泡局部放电，放电量可达105 pC。

引起变压器内部产生局部放电的原因：由于电场集中使油击穿产生局部放电，如油隙、油角、空气隙、悬浮电位金属体、绕组端部角和固体绝缘表面等，以及油中含有气泡和杂质，纸或纸板等绝缘介质存在空穴、漆瘤等，可归纳为油中气泡放电、悬浮电位放电、尖端放电、表面放电、气隙放电等。

具体原因主要有：

①变压器绝缘体中一般情况下都存在空气间隙，变压器油中也有微量气泡，通常气泡的介电系数要比绝缘体低很多，从而导致了绝缘体中气泡所承受的电场强度要远远高于和其相邻的绝缘材料，使气泡先发生放电，而其他介质仍然保持绝缘性能，就形成气泡放电。

影响变压器油和油纸绝缘产生局部放电的因素很多，如温度、气压、湿度、杂质、冲击电压等。各种因素的影响主要表现在：a.油中水分子由于介电常数大将沿电场方向聚集，畸变电场，触发局部放电。因而当湿度或杂质增多时，放电率增加，但脉冲持续时间缩短，放电量减少。b.温度对油中局部放电影响显著，温度上升，对流变强，气泡压力增大，在电场集中处不容易形成空间电荷的积累，局部放电减少。而油纸绝缘的气隙中，温度上升，电荷流动和固体导电率增加，气隙击穿场强下降，局部放电加强。c.油压增加，影响了油中气体的溶解和析出，气泡压强增大，放电率下降，局部放电起始电压上升。d.采用强迫风冷循环的变压器中，油流速率增加，在线圈绝缘端部集中的静电荷越多，静电放电越显著。e.油中大颗粒导电杂质在外电场作用下产生的表面场强远大于外加场强，当超过油的击穿场强时，颗粒表面发生电晕放电，或在局部产生微放电，并伴有气泡产生，进一步加剧局部放电。

②由于结构不合理，使绝缘内部电场分布不均匀，形成局部电场集中，在电场集中的地方，就有可能使油隙或局部固体绝缘击穿或固体绝缘表面放电。

③由于原材料制造或工艺处理不当，绝缘体中若有导电杂质存在，则在此杂质边缘电场集中，产生局部放电；针尖状导体或导体表面有毛刺，则在针尖附近电场集中，产生放电；金属部件带有尖角、焊渣、毛刺或带有缺陷，这些部位的电场就要发生畸变而使场强升高，造成放电。(www.xing528.com)

④导体相互之间电气连接不良也容易产生放电情况，这种情况在金属悬浮电位中最为严重。

变压器内局部放电的形式：

①导体与绝缘材料中存在气隙放电；

②绝缘体与材料中搭接缝隙中存在气隙放电；

③引线与绕组接头处油纸绝缘中存在气隙放电；

④绕组端部绝缘的油隙放电；

⑤匝间绝缘放电；

⑥纸板和角环的沿面滑闪放电；

⑦绝缘体中混有金属杂质的绝缘放电；

⑧对地电位放电等。