Ｖｏ１．３３ Ａｄｄ Ｄｅｃ．２００９ 湖 北 电 力 箜 鲞 型 ２００９年１２月 特高压电气设备电晕放电检测及运行状态评价 汪涛，阮羚，邓万婷 （湖北省电力试验研究院，武汉４３００７７） ［摘 要］ 应用紫外光电晕检测技术，对１ ０００ ｋＶ武汉特高压基地和荆门特高压变电站输变电设 备电晕放电进行评价，这在国内外尚属首次，检测结果对指导特高压设备的设计、制造和安装以及运行 维护具有重要意义。 ［关键词］ １ ０００ ｋＶ特高压；电气设备；电晕放电；检测及诊断 ［中图分类号］ＴＭ８３５；ＴＭ７２３ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６—３９８６（２００９）增刊Ｉ一０００１—０４ ｋＶ运行的输变电设备电晕放电情况进行了检测。 １ 引言 ２．１检测结果 （１）１ ０００ ｋＶ变压器高压端部电晕检测结果见 电气设备的电晕放电是设备外部表面气体的一 图１。 种局部放电现象，当导体表面电位梯度超过空气的 电场强度时，会使空气游离而产生电晕。随着电压 等级越高，电气设备电晕放电越强烈。 电气设备电晕放电故障可分为两种情况：一是 由于电气设备外部导体出现异常，造成局部电场集 中，产生电晕放电；二是电气设备外绝缘由于受大气 环境和表面绝缘状态变化的影响，容易产生电晕放 电现象，并随着放电强度的增加，电晕放电逐渐演变 为刷状放电、火花放电，最终造成外绝缘闪络（电弧 放电）。同时，电晕放电还造成能量损失，引起电磁 环境干扰，对有机绝缘产生蚀损和加速材料的老化。 电气设备表面电晕放电部位往往辐射出大量的 紫外光，其光谱峰值波长集中在２３０ ｎｍ～４０５ ｎｍ 之间。紫外成像技术就是利用紫外光成像仪接收放 电产生的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图 像叠加，对波长为２４０ ｎｍ～２８０ ｎｍ（太阳盲区）的电 晕放电进行检测，达到确定电晕的位置和强度的目 噶擞ｔ 簟 一曩嘲■ ■ － ’｛ 的，并反映电气设备表面电晕放电状态。 电晕放电是１ ０００ ｋＶ特高压电气设备运行中 一种典型的具有危害性的物理过程，有必要在现场 进行检测和诊断，并作出合理的评价。 ２输变电设备电晕放电检测及结果分析 謦 图１三相１ ０００ ｋＶ变压器高压端部电晕放电情况 １ ０００ ｋＶ武汉特高压试验基地于２００７年２月 三相１ ０００ ｋＶ变压器高压端部均匀环结构基 ５日、１０日首次正式带电调试，试验期间，对１０００ 本相同，实测电晕放电情况也一致，且电晕强度弱， ［收稿日期］２００９—０７—１８ 最大光子数只有５７／ｓ，电晕放电形态不稳定，电晕 ［作者简介］汪 涛（１９６４一），男，四川人，高级工程师。 出现部位主要在均压环表面，随机性大，位置不确 ・ １ ’ 篁 鲞 型 ２００９年ｌ２月 湖 北 电 力 Ｖｏ１Ｄ．３３ Ａｄｄ ｅｃ．２００９ 定，显示均压环表面有毛刺或局部尖端。 试验结果表明，三相１ ０００ ｋＶ变压器高压端部 屏蔽效果明显，均压环设计合理。 （２）１ ０００ ｋＶ避雷器高压端部电晕检测结果见 图２。 图２ 三相１ ｏｏｏ ｋＶ避雷器高压端部电晕放电情况 一相１ ０００ ｋＶ避雷器高压端部均压环结构与 另外两相不同，主要是均压环大小和屏蔽深度不一 样，但从检测电晕放电情况看，效果相当。按照均压 环形状，如果再适当增加环和连接管的直径，屏蔽效 果会更好。 （３）三相１ ０００ ｋＶ互感器高压端部电晕放电检 测结果见图３。 Ｂ相互感器均压环由于采用单环，端部连接线 凸出，形成尖端，电场集中，电晕放电形态连续，且比 Ａ、Ｃ相电晕放电光子数要大一个数量级。Ａ、Ｃ相 均压环设计合理。 （４）支柱绝缘子顶部电晕放电检测结果见图４。 该处为支柱绝缘子顶部出线位置，由于硬母管 伸出均压环保护范围，末端均压球又太小，不能起到 屏蔽作用，反而形成尖端。从测试的情况看，该处是 ・ 。 图３三 放电情况 图４ 线位置 电晕放电情况 Ｖｏ１．３３ Ａｄｄ 湖 北 电 力 篁 鲞缝型 ２００９年１２月 Ｄｅｃ．２００９ 整个站电晕最强的位置。紫外光检测到的光子数达 ８ ６９８个，电晕放电呈间隙性爆发形态，能听见电晕 放电声。 三相ｌ ０００ ｋＶ支柱绝缘子顶部出线位置设计 明显不合理。在硬母管伸出尖端，加装均压环或缩 短硬母管伸出长度，改为均压环顶部出线，均可改善 端部场强，降低电晕放电强度。 （５）导线电晕放电检测结果见图５。 ｜ ＿ ● 嚣。 图５导线电晕放电情况 从试验的结果看，四分裂导线ＬＬ／￣．分裂导线电 晕放电要强，光子数量是八分裂导线的５倍左右。 四分裂导线电晕主要出现在弧垂最低处。 （６）单根细导线电晕放电检测结果见图６。 ２００７年２月５日，主变与避雷器之间采用临时 接线时，实测单根细导线电晕放电状况，强烈，光子 数达１１ ０００个。 ’２．２电晕检测结果分析 １ ０００ ｋＶ单相变压器、避雷器、ＣＶＴ、隔离开关 （支柱）高压端部均采用了屏蔽措施，未出现电晕连 续稳定、爆发形态，且均压环表面离散性的电晕放 电，光子数量小，表明屏蔽效果显著。 八分裂导线比四分裂导线对抑制电晕放电效果 要好，且表面电场更加均匀。 。 ． － ● 图６单根细导线电晕放电情况（上：停电；下：带电） 构架区域内四分裂导线的跳线串，由于导线距 离地面较近，弧垂最低处形成尖端，电晕放电呈连续 稳定形态。 支柱绝缘子顶部母管伸出位置形成尖端，电晕 放电强烈，属设计不合理。 线路绝缘子与导线连接金具的屏蔽措施较好， 实测电晕水平比导线低。 ３荆门站电晕放电检测及结果分析 １ ０００ ｋＶ荆门特高压变电站于２００８年１２月 底首次正式带电调试，即１ ０００ ｋＶ运行的输变电设 备电晕放电情况进行了检测，检测结果如下。 （１）特高压变压器１ ０００ ｋＶ、５００ ｋＶ和１１０ ｋＶ 端部电晕检测结果见图７。 特高压变压器１ ０００ ｋＶ、５００ ｋＶ和１１０ ｋＶ端 部电晕放电强度弱，端部屏蔽效果明显，均压环设计 合理。 （２）１ ０００ ｋＶ避雷器高压端部电晕检测结果见 图８。 １ ０００ ｋＶ避雷器高压端部均压环结构不同，从 检测电晕放电情况看，电晕放电情况相差不大，但均 压环管径较小，表面尖端时有放电现象。 （３）１ ０００ ｋＶ互感器高压端部电晕放电检测结 果见图９。 采用三环结构，端部电晕放电情况良好。 ・ ３ 。 箜 鲞 湖 北 电 力 Ｖ０１Ｄ．３３ Ａｄｄ ２００９年１２月 图７特高压变压器１ ０００ ｋＶ（上）、５００ ｋＶ（中） 和１１０ ｋＶ（下）端部电晕检测情况 图８ １ ０００ ｋＶ避雷器端部电晕放电情况 （４）导线电晕放电检测结果见图１Ｏ。 导线、金具和绝缘子表面电晕放电情况良好。 （５）１ ０００ ｋＶ支柱绝缘子高压端部电晕放电检 测结果见图１１。 １ ０００ ｋＶ支柱绝缘子端部（双环和单环）电晕 放电较为强烈，现场可听电晕放电声，电晕放电形态 连续。主要是均压环环径小，且单环端部连接线凸 出，存在设计缺陷。 ・ 正 。 ｅｃ．２００９ 图９ １ ０００ ｋＶ互感器端部电晕放电情况 图１Ｏ站内导线电晕放电检测情况 图１１ １ ０００ ｋＶ支柱绝缘子端部电晕放电情况 （下转第１５页） ＶｏＩ｜３３ Ａｄｄ Ｄｅｃ．２００９ 湖 北 电 力 箜 鲞 型 ２００９年ｌ２月 ４ 结论 １ ０００ ｋＶ特高压变压器的现场试验在国内尚 属首次，本文对特高压变压器的现场绕组连同套管 的泄漏电流测量技术进行了研究，详细介绍了测量 方法，分析了试验结果，并得到了以下结论： （１）国产首台１ ０００ ｋＶ特高压变压器绝缘情况 良好，体现了较高的工艺水平。 （２）现场测量时，泄漏电流值容易受现场试验回 路影响而导致试验偏差，应根据空试结果计算泄漏 与测量判据综合比较，可知１ ０００ ｋＶ变压器 Ａ、Ｂ、Ｃ三相绕组连同套管的现场泄漏电流测量值 均符合标准要求，绝缘情况良好。 （上接第４页） 电流实际测量值。 （３）现场绕组连同套管的直流泄漏电流测量结 合绝缘电阻测量能有效判断设备的绝缘状况。 （６）１ ０００ ｋＶ支柱绝缘子异常放电检测结果见 图１２、图１３。 图１３投运一段时间后，１ ｏｏｏ ｋＶ支柱 幽１２投运初期，１ ｏ０ｏ ｋＶ支柱绝缘子 绝缘子端部电晕放电情况 端部电晕放电情况 行电晕放电检测，这在国内外尚属首次。特别 是能直观反映电气设备出现电晕放电的部位和电晕 放电形态，可以对电气设备的外部设计、工艺制造和 安装质量进行综合评价。 （２）１ ０００ ｋＶ特高压设备电晕放电特征明显。 （３）１ ０００ ｋＶ设备在设计和制造时应充分考虑 荆门站１ ０００ ｋＶ高抗到ＧＩＳ母线支柱绝缘子， 电晕放电在整个站内设备中最为强烈，电晕形态呈 间断爆发性，可听噪声明显，比其它安装位置的支柱 绝缘子更严重。 说明该处支柱绝缘子端部电场在站内最高，由 于均压环偏小（环径和管径），结果不合理。 从图１２和图１３检测结果比较，经过一段时间 电场分布和均压环的合理结构，以及设备表面锐角 区域的处理等，降低电晕放电。 （４）现场检测结果，对指导特高压电气设备设 计，意义重大。 （２０天左右）运行后，均压环表面的毛刺和尖端烧掉 后，电晕放电强度已大幅度减弱。 ４ 结束语 （１）应用紫外成像技术对１０００ｋＶ电气设备进 ・ １５ ・