電力變壓器局部放電,是指變壓器內絕緣存在氣泡、雜質(zhì)等,當外施交變高壓時(shí),缺陷處將發(fā)生局部的、重復的擊穿。該現象通常是在高電場(chǎng)強度下,在絕緣體內電氣強度較低的部位發(fā)生,表現為絕緣體內氣體摻入物的擊穿、小范圍內氣體或液體介質(zhì)的局部擊穿或固體介質(zhì)的沿面放電等。產(chǎn)生局部放電的條件取決于絕緣裝置中的電場(chǎng)分布和絕緣的電氣物理性能。
局部放電一般不會(huì )引起絕緣的穿透性擊穿,但是可以導致電介質(zhì)(特別是有機電介質(zhì))的局部損壞。其能量和空間雖微小,但口積月累,則在一定條件下可能造成絕緣裝置的電氣強度的降低,導致絕緣zui終損壞,釀成供電事故。因此局部放電對絕緣設備的破壞是一個(gè)緩慢的發(fā)展過(guò)程,對于高壓電氣設備來(lái)說(shuō)是一種隱患。局部放電的特性一般可與絕緣的缺陷很好的相互印證,即根據局部放電特性可以確定電氣設備絕緣水平。運行中的電力變壓器內部發(fā)生局部放電時(shí),其局部放電量的大小在一定程度上反映了絕緣缺陷的狀況,放電功率的強弱反映了絕緣老化過(guò)程能量變換的強弱,而放電次數與放電間隔則反映了絕緣變化的速度和程度。當局部放電發(fā)展到嚴重階段時(shí),便使固體絕緣材料和油迅速分解,導致整個(gè)絕緣被擊穿。因此檢測局部放電的各種特性就能夠知道設備的絕緣狀況。
局部放電一般有兩種類(lèi)型:一種是氣泡內放電;另一種是介質(zhì)在高場(chǎng)強下游離擊穿。一些澆注、擠壓或屈撓的絕緣介質(zhì)容易夾雜氣隙或氣泡??諝獾慕殡姵稻^固體介質(zhì)小,而場(chǎng)強與介電常數成反比。因此,氣隙或氣泡是*種局部放電的發(fā)源地。當局部電場(chǎng)更高時(shí),在絕緣薄弱環(huán)節處將引起介質(zhì)的游離擊穿。以上兩種局放,在大多數情況下往往同時(shí)發(fā)生或相互誘發(fā)。*類(lèi)放電的特征是均勻、密集,如金屬板電極間的油紙放電,第二類(lèi)放電的特征是間斷、大脈沖,如針對板放電。
在電力變壓器內發(fā)生局部放電時(shí),不但會(huì )產(chǎn)生高頻脈沖電信號,同時(shí)還會(huì )伴隨著(zhù)爆裂狀的聲發(fā)射,產(chǎn)生超聲波信號。一般認為,局部放電產(chǎn)生超聲波是由于局部體積變化引起的,也就是說(shuō)當局部放電發(fā)生時(shí),變壓器油絕緣被擊穿,電荷運動(dòng)形成電流,產(chǎn)生熱量,導致變壓器油受熱膨脹,局部體積在很短時(shí)間內增大;局部放電結束后,電流消失,變壓器油冷卻收縮。這種一脹一縮的體積變化引起了介質(zhì)的疏密變化,形成超聲波,從局部放電源以球面波的方式向四周傳播,通過(guò)絕緣到達油箱壁。該理論忽略了空間電荷移動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊超聲波,因而無(wú)法取得局部放電與超聲波特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
隨著(zhù)對局部放電產(chǎn)生超聲波機理研究的口益深入,目前一些專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)始研究空間電荷中超聲波的產(chǎn)生機理??诒究茖W(xué)家Tatsuo Takada提出了空間電荷的超聲波產(chǎn)生理論。通過(guò)測量超聲波能夠獲得電荷的各組成部分,因此深入研究局部放電產(chǎn)生超聲波的機理對超聲波法檢測局部放電具有理論指導意義。