750 kV变压器长时感应耐压试验标准探讨

吕景顺，孙亚明，王成生，马建海，温定筠，江峰，范迪铭

(甘肃电力科学研究院，甘肃兰州730050)

从2005年9月份750 kV官亭—兰州东示范工程投运到现在，西北各省750 kV输变电工程已大量建设和投运，750 kV电压等级电网已成为我国西北地区电网主网架。750 kV变压器是电网最重要的设备之一，但是近年来，现场安装完成后或投入运行后,出现多起严重绝缘损坏事故，返厂重新处理，造成了巨大的经济损失。带有局部放电测量的长时间感应耐压试验(ACLD)，是检验成品变压器主绝缘和纵绝缘电气强度最为重要的手段，同时其标准也是变压器绝缘设计的重要依据。750 kV变压器的技术规范和试验标准也是在2005年示范工程投运前制定的，可参考的文献和资料有限，国内没有这一电压等级的制造资料和运行经验。经过5年多的实践，并结合我国1 000 kV特高压电网建设的成功经验，有必要对750 kV变压器感应耐压试验方法或标准进行分析和探讨。

1 变压器绝缘的检验

变压器设计的基本思想是在最为经济的条件下，使该设备能够满足其在电网中承载各种电压和电流的能力。承载能力的具体体现是各类技术标准和规范，同时这些标准和规范又是产品从设计到投入运行各环节进行质量检验的依据。变压器不同阶段的绝缘状况，常采用型式试验、例行试验、现场交接试验和预防性试验进行检验。型式试验主要检验产品的设计思路和理念；例行试验主要检验产品的材质和制造工艺；现场交接试验主要考核产品在运输和安装过程中是否受损或处理不当；预防性试验是在产品投运后开展的诊断性试验[1-4]。

如果标准存在缺陷或不完善的地方，往往导致产品事故。近年来750 kV变压器出现多起严重的绝缘事故，有必要对750 kV变压器规范和标准中对于绝缘考核最为严厉的试验项目“带有局部放电测量的长时间感应耐压试验”的参数和试验方法进行讨论。

2 750 kV变压器技术标准讨论

2.1 750 kV变压器标准和规范中ACLD试验规定

750kV变压器设计的主变技术依据是Q/GDW 103-2003《750 kV变压器系统用主变压器技术规范》，其中对ACLD试验的具体规定如下。

1)局部放电试验方法符合GB 1094.3-2003。ACLD试验施加试验电压的时间顺序见图1[5-9]。

图1 ACLD施加试验电压时间顺序

2)局部放电水平。高压绕组端承受下述试验电压：U2(5 min)—U1(5 s)—U2(1 h)，其中U1=800 kV，U2=，在最后1 h持续时间内，局部放电量不大于300 pC[5]。

3)例行试验。ACLD试验：U1为预加电压，其值为800 kV；U2为测量电压，其值为在施加试验电压的整个期间，应监视局部放电，在最后60 min持续时间内视在放电量应不大于300 pC[5]。

交接试验的依据是Q/GDW 157-2007《750 kV电气设备交接试验标准》，其中对ACLD试验的具体规定如下。

现场交接试验中ACLD试验加压程序按GB 1094.3-2003中施加电压时间顺序进行，但其试验电压为：

2.2 1 000 kV变压器标准和规范中ACLD试验规定

1）局部放电水平和试验方法。变压器应在GB1094.3规定的试验电压和程序下，高压绕组的视在放电量不应大于100 pC，中压绕组的视在放电量不应大于200 pC，低压绕组的视在放电量不应大于300 pC[6]。

2）型式试验。ACLD试验中预加电压U1为Um=1 100 kV，时间为5min，不进行频率换算，只在首台进行[6]。

3）例行试验。ACLD试验中预加电压U1为Um=1 100 kV，时间为5 min。在电压U1下持续时间5 min需进行频率换算[6]。

4）现场交接试验。ACLD试验中的参数如下。

2.3 750 kV与1 000 kV变压器ACLD试验比较

表1中列出了750 kV变压器与1 000 kV变压器ACLD试验从型式试验到现场交接试验参数对比情况。

表1 750 kV变压器与1 000 kV变压器ACLD试验参数对比

由表1和2.1、2.2中的论述，可以看出：1）1000 kV变压器型式试验、例行试验和现场交接试验进行的ACLD试验项目，各自检验的目标明确，施加电压的幅值和时间对于变压器绝缘的考核非常严格，且符合产品不同阶段的质量检验目标。2）750 kV变压器标准中对型式试验没有做出明确技术规定。例行试验预加电压时间较短，加之制造企业多采用200 Hz试验电源，实际施加电压时间只有30 s。3）现场交接试验受制于标准中80%出厂电压的条款制约，施加电压值720 kV，只能达到绝缘水平的80%，而1 000 kV变压器达到了87%。4）在现场交接试验中，预加电压U1与局放测量电压U2之间的比值，对于500 kV及以下变压器均为1.15，1 000 kV变压器为1.15，而750 kV变压器只有1.04，不利于变压器绝缘缺陷导致的局部放电激发，致使某种缺陷被掩盖。5）标准和规范中对于变压器局部放电量的要求，1 000 kV变压器高、中、低绕组分别是100 pC、200 pC和300 pC，而750 kV变压器只对高压绕组提出了300 pC的要求（交接试验标准中的要求还是500 pC），中、低压绕组均没有提出具体要求，相比而言尺度太宽松。

表2汇总了我国110～1 000 kV变压器现场交接特殊试验中ACLD试验项目电压之间及与其他电压之间的关系。由表2可以看出，750 kV等级变压器现场ACLD试验中的局部放电测量电压U2略显偏高，预加电压U1无论与1 000 kV还是500 kV相比均显得偏低,不利于绝缘缺陷的发现。

表2 110～1000 kV变压器现场ACLD试验各电压关系

3 甘肃电网3台750 kV变压器绝缘事故简述

3.1 750 kV甲 变电站2号主变A相事故

2010年2月2日23：09，甘肃电网750 kV甲变电站2号主变A相差动保护及重瓦斯动作，开关跳闸，压力释放器喷油，变压器退出运行。现场检查发现内围屏破裂，并有明显放电痕迹，返厂处理。

该变压器2009年12月初完成现场安装，常规试验检查数据无异常。12月22日完成ACLD试验，符合标准。2010年1月31日投入运行，投运后仅32 h左右，出现事故。ACLD试验中局放量记录见表3。

表3 2号主变ACLD试验局部放电记录

该变压器在进行ACLD特殊交接试验过程中，预加电压为720 kV(900 kV×80%)，52 s(115 Hz)通过。在693进行局部放电测量，电压加至25 min后，间断性地出现放电脉冲，最大量30 000 pC左右，至40 min消失。

3.2 750 kV甲变电站事故备用相

由于750 kV甲变电站2号主变A相绝缘故障，现场无法修复，决定以备用相替代其运行。在移位前进行各种常规实验，均符合规程规定，其后于2010年2月4日进行ACLD试验。试验中变压器顺利通过720 kV耐压，降至局放测量电压693 kV，在45 min内高压端放电量基本稳定在750 pC左右，中压端放电量呈稳定在900 pC左右，接近50 min时，高压端局放量快速增加，变压器局部出现连续放电声，试验电源跳闸。事故后，油化验结果存在乙炔，放油后检查未发现明显放电部位，但现场已无法修复，返厂处理。返厂后，解体发现了高压端部围屏有明显放电痕迹。

3.3 750 kV乙变电站3号主变C相事故

750 kV乙变电站3号主变于2010年11月初现场安装完成，常规试验数据无异常，11月22日进行特殊交接试验ACLD试验，电压加至508时，高压端局放量约150 pC，5 min后，升压接近693时，变压器内部出现明显的连续放电声，停止试验。色谱分析乙炔含量已达26 μL/L，放油检查发现围屏刷状放电痕迹明显，返厂处理。

4 综合分析

从以上的标准和规范讨论及事故实例记录可以看出，我国750 kV变压器从设计、选材、制造和检验标准等方面存在很多需要改进的地方，其中绝缘试验中的ACLD试验相比1 000 kV变压器标准和规范过于宽松，也许是导致750 kV变压器现场事故的重要因素。为保证电网安全，减少损失，结合750 kV电网5年来的运行经验，认为应该对750 kV变压器绝缘试验中的ACLD试验参数进行修改，使得产品按较严的技术标准设计，并以较严的标准在制造企业完成检验并达到合格；使产品的质量问题更多暴露在制造和出厂环节，避免大型设备运达现场又返厂修复造成巨大损失。对于现场交接试验，无论是常规试验还是特交接试验，只起到运输和安装过程的质量把关作用而已。

5 结论

1）按照现有标准进行750 kV变压器感应耐压试验时，在测得的局部放电量并不很大的情况下，变压器绝缘有可能发生击穿。

2）为了保证750 kV变压器安全可靠运行，对于750 kV变压器技术规范和交接试验规程中，带有局部放电测得长时间感应耐压试验，除加压程序按GB 1094.3-2003执行外，具体的电压和时间参数作以下几点建议：①在750 kV变压器技术规范型式试验中增加长时感应试验内容，且采用预加电压U1为800 kV，施加时间为3 min，不进行频率换算，其余参数不变。②出厂例行试验，采用预加电压U1为800 kV，施加电压3 min，进行频率换算。③现场交接试验，采用预加电压U1为施加时间1 min，进行频率换算，但不少于15 s。局放测量电压这时，U1/U2=1.15，便于绝缘缺陷中的局部放电激发。④无论哪种试验，高压、中压和低压绕组的视在放电量应分别不大于100 pC、200 pC和300 pC，且从局放测量开始，不应有稳定的增长趋势。

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