负荷对局部放电的影响研究论文

局部放电是长期退化和最终导致电绝缘失效的主要驱动因素之一。PD能量主要以热量消散，但也以声音和光的形式消散。隔热材料在过热时会降解。尽管局部放电能量很小，但每秒可以在同一位置发生数百或数千次。

另外，在此过程中会产生侵蚀绝缘材料的臭氧，会发生与绝缘材料化学破坏相关的破裂，并且绝缘材料中围绕空隙的绝缘材料的电导率会增加。PD也可能导致电缆绝缘层中的“树状”。树木是随着时间的流逝而扩展的多个部分传导的放电通道，就像树的树枝一样。

如果逆变器驱动电源系统使用不正确，则变压器局部放电可能每秒发生数千次，严重时会导致电动机在数小时，数周或数月内发生故障。

底线：局部放电会导致绝缘材料逐渐变质，最终导致电气击穿。请注意，尤其是在高压设备中，PD的水平较低可能很好。

何时何地发生局部放电

暴露于电场中，当电应力超过临界值时，在绝缘系统的微小空隙中会发生瞬时气态电离。这种电离加上足够高的电应力会产生局部放电。

如图所示，空隙可以在任何位置。有了绝缘层，层间空隙的机会就会增加。

绝缘表面也会发生局部放电。二手旋转设备通常在绝缘层的外面有一层污染层。如果绝缘表面上的这种“污垢”或水分不均匀或不连续，则表面可能会放电。如下图所示，如果从导体到绝缘体表面存在污染的绝缘裂纹或高导电路径，则尤其如此。

回复者：华天电力

局部放电：【解释】：局部放电，当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象，称为局部放电。【起因】：在有气体或液体的固体电介质中，当击穿场强的气体或液体的局部场强达到其击穿场强时，这部分气体或液体开始放电。局部放电一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中引起的。通常这种放电表现为持续时间小于1us的脉冲。【影响】：当绝缘发生局部放电时就会影响绝缘寿命。每次放电，高能量电子或加速电子的冲击，特别是长期局部放电作用都会引起多种形式的物理效应和化学反应，如带电质点撞击气泡外壁时，就可能打断绝缘的化学键而发生裂解，破坏绝缘的分子结构，造成绝缘劣化，加速绝缘损坏过程。

配电网络规划 配电网络的规划是供电企业的一项重要工作，为了获取最大的经济效益，电网规划既要保证电网安全可靠，又要保证电网经济运行，所以配电网络规划的主要任务是，在可行技术的条件下，为满足负荷发展的需求，制定可行的电网发展方案。 1 负荷预测 网络规划设计最终目的是为满足负荷需求服务的，负荷的发展状况足以影响网络发展的每个环节。网络规划的发展步骤要以负荷发展状况为依据，使用各馈线负荷数据可以掌握负荷发展情况，将过去的负荷进行分析，掌握负荷的发展规律。要对负荷进行分析，确定最高用电负荷时间和负荷率，得出最高用电负荷时间和负荷值，这些数据是预测未来负荷的基本资料。配电网络规划可以使用两种常用的预测方法。外推法就是基于用电区域的历史数据，假设负荷发展率是连续变化的，根据原来的负荷发展率推移以后各时期的发展状况。在一个用电区域里，初期负荷发展比较快，但土地资源逐步使用，用电负荷逐步趋于稳定，负荷发展率从大到小变化，最终负荷达到饱和或稳步发展状态。但对于经济发展迅速的地区，负荷发展率并不是连续变化的，而是呈现跳跃式的增长，用外推法显得有一定的误差。而仿真法与外推法有互补的作用，仿真法是以用电区域每年的用电量为依据的，通过调查每个用电负荷类型和每个类型用户的数量来计算负荷预测值。任何负荷预测方法都不可能完全准确，当掌握更新的负荷发展数据后，就必须对原有的负荷预测值进行修正。 2 确定网络的系统模型 确定网络的系统模型，包括确定网络是采用架空线路还是电缆供电，确定导线截面大小，网络接线方式，负荷转移方案，网络中有关设备的选型，网络在运行期间遇到不适应要求时应如何进行改造，系统保护功能，配网自动化规划等。 (1)在负荷分散或发展缓慢地区应使用架空线供电。在负荷密度比较大、发展迅速或基于城市环境美化建设考虑，应使用电缆供电。 (2)导线截面大小的选择确定了导线的输送容量，要选择足够大的导线保证线路满足网络规划的要求，例如：负荷发展时期，不应经常更换导线截面。在线路故障时，可以将故障线路的负荷转由临近馈线供电，而不会过负荷运行。另外，导线截面的选择要保证线路末端电压降处于合格的范围内。在线路发生短路故障时也能承受故障电流。所以导线截面要比最大负荷电流所需的截面大，但同时截面的选择要符合经济原则，在导线输送容量与工程投资之间作比较。 (3)具有灵活接线方式的规划，可以使供电网络最大地发挥功能。对于架空线网络，最有效的方式，是将馈线与邻近变电所或同一个变电所的不同母线段的出线在线路末端联网，两回馈线也分别装上分段负荷开关和隔离刀闸。在其中一回馈线出现故障时，可通过分段开关将故障段隔离出来，对于电缆网络接线方式可以采用两回馈线组成互为备用网络，或采用三回馈线相互联络组成一个供电区域，其中两回带负荷，一回空载，作为两回负荷线的备用线。馈线之间可以组成大环网，一条馈线的负荷之间也可以组成小环网，形成大环套小环的形式。在负荷密集地区还可以建设开关站，变电所与开关站通过电源线连接，再由开关站向附近负荷供电，其作用是将变电所母线延长至用电负荷附近。 (4)制定负荷转移方案的原则是减少停电范围，尽量减少停电时间。在发现回馈线发生故障时，必须尽快查找到故障点，并将故障点前后的负荷转由邻近馈线供电，以使故障点的负荷隔离出去。 (5)国内外对各种电气设备都制定了详细标准，为设备选型提供了可靠依据。作为配网规划应选用运行效益好，损耗低，可靠性高，免维护的设备。对于开关设备应选用具备配网自动化功能，在设备中先安装配网自动化设备或者为以后发展预留空间。有些新型设备的购置费用虽然高，但运行可靠性高，故障率低，维护费用少，总体经济效益是相当理想的。 (6)配电网络规划在实施过程中随着负荷的发展状况稳定，在馈线负荷超出安全电流或没有足够的备用容量时，应该增加馈线，对用电区域的馈线正常供电范围进行调整。同时，配网规划内容也应作相应修改。 (7)为确保电网正常运行，必须建立健全的保护系统，在系统出现故障时，通过最少的操作次数将故障点隔离，保证非故障点尽早恢复用电。现在常用的系统保护方法有： ①用熔断器或过电流继电器实现过流保护，熔断器在超过熔断电流时自动熔断，迅速切断电流、保护用电设备，熔断器主要用于变压器保护。过电流继电器用于线路保护。 ②接地故障保护用于消除接地故障，对直接接地或通过不可调阻抗接地的系统，可以把电流互感器二次绕组接到接地故障继电器上，或者把过流继电器与接地故障继电器集中使用。对于中性点不接地系统或通过消弧线圈接地的系统，由于接地故障会造成系统电压和电流不对称，继电器可根据基本判据来确定是否控制相应的断路器动作断开。 ③单元保护，用于对系统中一个单元的保护，根据正常运行两侧电压相同的电路，流入的电流和流出的电流是相同的，通过比较两侧电流大小可以判断是否出现故障。但是单元保护要使用通讯线路，在保护线路太长的地方，很难将数据完整地集中起来进行比较。使用距离保护法可以打破这种局限性，在距离保护方案中，根据故障距离与故障阻抗成正比的原理，采用线路的电压和电流来计算故障距离。 ④自动重合闸装置的方法是利用继电器控制断路器去执行不同的跳闸与闭合顺序。线路中有大部分故障是可以自动消除或暂时性的，使用自动重合闸装置可以自动恢复供电。⑤电力系统中，有时出现运行电压远远超过额定电压值的情况，例如：开关操作瞬间或系统受雷击时，都会产生过电压现象。加强各设备绝缘强度和绝缘水平，或在网络中安装过电压保护设备，可以使过电压降低到安全水平，例如使用空气间隙保护或安装避雷器作保护。 (8)配电网络自动化管理系统是利用计算机网络，将自动控制系统和管理信息系统结合起来，建立系统控制和数据采集系统，为全面管理网络安全和经济运行提供依据。配网自动化系统的主要功能可以分成四个组成部分，第一是电网运行监控和管理功能，包括电网运行监视，电网运行的控制，故障诊断分析与恢复供电，运行数据统计及报告。第二是运行计划模拟和优化功能，包括配网运行模拟，倒闸操作计划的编制，各关口电量分配计划和优化。第三是运行分析和维护管理功能，包括对电网故障和供电质量反馈的信息进行分析，确定系统薄弱环节安排维修计划。第四是用户负荷监控和报障功能，包括用户端负荷和电能质量的遥测，用户端计量设备的控制，用户故障报修处理系统。 3 效益评估 配网规划经济效益评估，包括电网投资与增加用电量所产生收益的比较，以及为了使电网供电可靠性，线损率，电压合格率达到一定指标与所需投入费用之间的比较，采用投资与收益的研究可以确定使用那一种供电方式。 加快电力建设为地区经济发展提供了有利条件，但是电网投资与增加的用电量作比较，以此确定这些投资是否值得。所以电网投资要以分地区分时期发展，用电量发展快的地方相应电网投资也大，用电量发展慢的地方，相应电网投资也少一些。 对于用户来说，供电可靠性越高越好，但相应电网的投资也会大大增加。对于大用电量或重要用户，为确保有更高的可靠性，可以加大电网投资，因为减少停电时间可以同时减少用户和供电企业的损失。线损率是用来反映电能在电网输送过程中的损耗程度，公共电网中的损耗是由供电企业来承担的，通过对电网设备的技术改造，可以让供电企业直接得到经济效益。为了使供用电设备和生产系统正常运行，国家对供电电压质量制定了标准，对电压的频率、幅值、波形和三相对称性的波动范围作了规定。稳定的电压质量可以使供用电设备免受损害，让用户能正常生产，相比之下用户得到的好处会更多。

主要看主绝缘的材质和厚度，还有一次线圈的制作工艺，

局部放电产生原因 对于任何一种绝缘结构，内部存在气泡、油隙和绝缘弱点都是不可避免的。这些气泡、油隙和绝缘弱点通常是在设备制造过程中形成的，如对于油浸式变压器，在其制造过程中，由于油漆、干燥和真空处理不彻底，在产品所用的电木筒内、绝缘纸板内、绝缘纸层间等就不可避免地会形成一些空腔时，空腔内就会存在一些气泡。由于气体的介电系数比油、纸等绝缘材料的介电系数小，所以气隙上承受的电场强度比油纸绝缘上的电场强度高（E=KQ/εR其中K是一常数；ε是介质的介电系数；R是电荷到该点的距离），当外施电压达到某一定值时，这些气隙就会首先发生局部放电。另外，油纸绝缘内的油膜，油隔板绝缘结构中的油隙，特别是“锲型”油隙，金属部件、导线等处的尖角、毛刺，电场集中、场强过高的局部区域等也都是容易产生局部放电。 1、产生气隙的原因和一般部位 （1）由于变压器油净化不纯，处理不好，或静电时间不够，从而造成油中含有少量的气泡（气隙）。 （2）由于绝缘件的制造和产品制造工艺不完善，从而造成层压木板、层压纸板中，角环、静电板弯曲处，线砸之间，以及绝缘搭接缝隙等处存在一些气隙。 （3）由于油浸变压器在真空处理和真空注油时真空度和真空时间不够，从而造成油中、油纸绝缘中等处残存一些气隙。 （4）由于树脂绝缘干式变压器在真空烧注时，真空度和真空时间不够，从而造成树脂绝缘中残存一些气泡。 （5）由于树脂绝缘（绕包绝缘）干式变压器树脂与玻璃纤维等固化后形成的复合绝缘的热膨胀系数与铜导线、铝导线的热膨胀系数存在差异，从而造成应力龟裂处（树脂层间）等存在一些气隙。 2、结构方面的原因 由于变压器绝缘结构不合理，从而造成绝缘内部电场分布不均匀。若某些部位的电场强度低于绝缘介质的起始放电电源水平，则这些部位就容易产生局部放电。 3、材料方面的原因 铜、铝导线，铜、铝箔表面不光滑、有毛刺，该毛刺不仅会造成局部放电，而且还会损坏匝间绝缘，造成匝间绝缘短路。