油浸式变压器中的局部放电：局部放电过高的性质和常见原因

01 引言

油浸式局部放电（PD） 电力变压器 局部放电仍然是变压器行业公认的全球性挑战。许多制造商因局部放电相关的故障而遭受重大损失。

局部放电超标可能发生在工厂测试、第三方检验或客户现场。查找局部放电源往往如同“大海捞针”，导致返工耗时数天甚至数月，给制造商或最终用户造成重大质量损失。

因此，科学地诊断和快速确定过度PD的原因至关重要。

02 定义和性质

虽然目前尚无官方定义，但作者将PD定义为：
[变压器内部局部位置发生的放电现象，尚未导致绝缘立即击穿或闪络。]

PD场景多种多样，但都具有共同的本质：
[绝缘系统中的结构、材料或制造缺陷会导致局部电场畸变超过该点的介电强度，从而导致重复的、微观的、非穿透性的电离击穿。]

简而言之，局部放电的本质在于局部电场集中超过局部放电起始场强。

03 主要原因

根据局部放电机制，任何导致局部电场过强的因素都可能引发局部放电超限现象。

3.1 PD 地点
帕金森病可能起源于：

衬套

 

OLTC/DETC 分接开关

 

线索

 

绕线

 

接地组件

 

绝缘表面/内部缺陷

 

变压器油

最易受攻击的站点：固体绝缘材料中的空气空隙或油中的气泡。
原因：在电压应力作用下，电场强度与介电常数（ε）成反比。

纸绝缘材料介电常数 ε ≈ 4.4

 

空气孔隙率 ε ≈ 2.0
→ 空气空隙感受到的场强约为原来的 2.2 倍。
低击穿强度（交流电 ≈2kV/mm），空隙/气泡成为PD引发的薄弱点。

3.2 PD 类型
常见的帕金森病类型 油浸式变压器s：

气泡排放

 

湿气引起的放电（受潮隔热层）

 

尖锐电极放电（高压/接地电极尖端）

 

浮动电位放电

 

楔形油隙排放

 

金属/污染物颗粒的排放

 

粘合缺陷（夹紧板/端环中使用了过多的/劣质胶水）

关键见解：

PD 超标很少与设计有关（概率约为 0.5%）。
95%以上的故障源于材料、工艺或制造缺陷。

理由：当过电压（LI、LIC、SI、LTAC）转换为等效的1分钟工频耐受电压时（DIL转换所有绝缘均超过局部放电测试电压（IVPD）。主/纵向绝缘设计可承受最高过电压情况。

不。	PD型	地点	机制	常见案例
1	尖锐电极放电	夹紧部件、储罐、升降衬套、引线压接端子	小曲率半径→高电荷密度→极强的场集中性	高压电极附近有未屏蔽的螺栓；磁屏蔽层边缘锋利
2	气泡/空隙排放	油中的气泡/固体绝缘材料中的空隙	低介电常数（ε≈1）→高场应力+低击穿强度（2kV/mm）	真空不完全；油填充过快；端环/均压球处粘合剂过多/过少
3	湿气引起的放电	绕组、铁芯绝缘层、引线	水分会使介电强度降低60-70%。	芯材干燥不充分；组装过程中过度暴露于环境空气中
4	浮动电位放电	压制板、铅支架、磁分流器	电荷积累→突然放电脉冲	未接地的磁屏蔽；连接不良的静电环
5	污染物排放	油中的水/纤维/金属颗粒	场畸变+水分使场应力增加2.9倍	油过滤不充分；芯体污染；水分渗入

04 展望

了解常见的帕金森病类型、机制、位置和案例研究对于有针对性的故障排除至关重要。

结合变压器连接原理、结构设计、局部放电波形特性、极性定位和诊断测试，这些知识能够快速识别根本原因并最大限度地减少质量损失。