换流变压器试验及局放干扰抑制措施

宋作森，刘东，钱国超，楚金伟

(中国南方电网超高压输电公司检修试验中心，广州 510663)

换流变压器试验及局放干扰抑制措施

宋作森，刘东，钱国超，楚金伟

(中国南方电网超高压输电公司检修试验中心，广州 510663)

换流变压器因其电磁结构和绝缘设计的复杂性，其内部绝缘易存在薄弱点。为了全面了解和掌握绝缘薄弱点放电情况，换流变压器现场长时感应电压及局放测量 (ACLD)试验是一项重要的测试方法。本文结合现场试验设备条件，给出换流变压器单边和双边加压的总体接线方案；为了避免试验过程中换流变铁心发生饱合，对试验电源频率选择进行分析；为了解决两端加压不平衡问题，提出相应的补偿方案，并通过仿真验证了补偿的可行性；此外针对现场局放测试干扰源类型的不同，提出了相应的抗干扰措施，以保证测量结果的精度。

换流变压器；接线方案；双边加压；干扰源；抑制措施

0 前言

换流变压器运行可靠性直接关系到整个直流输电系统的安全稳定运行[1-2]。换流变压器因其自身电磁结构和绝缘设计的复杂性，造成其绝缘水平成为考核换流变压器技术性能的最重要指标[3-4]。换流变压器ACLD试验目前普遍采用多项试验标准[5]。其作为换流变压器现场最主要试验项目之一，其试验方案选择的合理性直接关系到现场试验的可操作性。换流变压器ACLD试验测试与常规交流变压器的ACLD试验测试存在较大的差异，其中最主要的就是现场局放干扰源较交流试验时更为复杂[6]。换流变压器ACLD试验的抗干扰措施直接关系到测试结果的精度。以下介绍换流变压器ACLD试验方案，针对换流变压器ACLD试验过程中存在的干扰，提出相应的解决措施。

1 试验接线方案与电源频率

1.1 接线方案

换流变ACLD试验原理上可以从网侧加压、也可从阀侧加压。由于现场交接试验时网侧加压需要较大电压等级的试验变压器，试验可操作性不大。因此，现场试验一般采用阀侧加压方式。考虑到换流变阀侧存在Y型和D型两种接线方式，造成换流变的变比存在差异，同时处于不同位置的换流变，其阀侧耐压值也存在差异，以± 800 kV直流输电用换流变接线方式为例，换流变存在 800 kV(HY)、600 kV(HD)、400 kV (LY)和200 kV(LD)四种不同接线型式和电压等级。因此，换流变需要采用两种不同的加压方式，即单边加压和双边加压，相应的试验接线方案分别如图1(a)和图1(b)所示。不同电压等级换流变的加压方式参考表1。

图1 换流变ACLD试验接线方案

1.2 试验电源频率的选择

在换流变ACLD试验中，施加电压要高出运行电压，若试验电源的频率采用工频时，极易造成换流变铁心发生磁饱合现象，从而造成励磁电流过大。

为了有效避免换流变在试验过程发生铁心饱合现象，试验电源的频率需适当大于换流变的额定工作频率；若试验电源的频率过大，也易造成铁心的剩磁过大；综合两方面的考虑，现场试验电源的频率一般在100 Hz～250 Hz之间。

此外，根据高压试验规程规定：当试验电源频率等于或小于2倍额定频率时，其全电压下的试验频率持续时间应为60 s，当试验频率大于2倍额定频率时，试验电压持续时间为：

图2 换流变双边加压测试图

针对上述双边加压无功不平衡造成端口电压不一致问题，提出了两种解决措施：

1)针对入口电容不相等问题，采用补偿电抗使得输入到中间变的无功电流为零。结合图4给出的仿真模型，电抗补偿后的两端电压波形图5所示，电压值皆为 151 kV，说明该方法是有效的。

但不宜少于15 s。

2 双边加压不平衡及补偿

换流变现场ACLD试验过程中，常面临两边励磁变输出侧端口电压不一致的现象。通过初步分析产生该现象主要有两个原因：

1)换流变阀侧两个套管的入口等效电容不一致，即无功不平衡；

2)换流变两端产生的损耗不一致，主要与换流变的制造工艺和绕组结构有关，即有功不平衡。

本文以某直流工程换流变双边加压方案及参数为依据，如图2所示，建立了相应的Matlab仿真模型，试验电源频率280 Hz，3.1端入口电容20 nF，3.2端入口电容30 nF，在两个电容中间接地来模拟端子入口电容，两边补偿电抗分别为11.4 H，如图3所示。当换流变两端口电容不相同时，励磁变一端由于容升效应电压升至155 kV；另一端口电压仅为134 kV。

图3 端口电容影响电压仿真模型

2)针对电压不平衡问题，根据现场测试经验，可通过调整两边中间变输入、输出端的不同档位来人为抬升输出端的电压，使得两端电压保持对称。一般的原则是将电压较低一端的中间变的变比增大或者电压较高的一端的中间变变比减小。同样，结合图3的仿真模型，将端口电压为134 kV的中间变的高压档位从190 kV变为220kV，仿真结果表明该端口的电压升至139 kV，两端电压差值变小，仿真结果该方法同样有效。

3 试验现场干扰源及抑制

3.1 悬浮电位放电干扰

换流变中所有的金属件都必须有确定的电位。若有不确定电位的均为悬浮现象。悬浮放电有内部悬浮放电及外部悬浮放电。

悬浮放电的典型特征是正负两边脉冲等幅、等间隔及频率相同，放电量与电压有关，且随着电压上升放电量逐渐减小、放电脉冲数随之增加。为了有效抑制悬浮电位放电，对于高压引线要采用大小合适、无损伤的防晕导线，各套管使用的均压环均满足要求，均压环尺寸与电压等级关系如表1所示；换流变中金属结构件要牢靠接地，不允许有悬空金属存在；

表1 不同电压等级选用均压环的尺寸表

3.2 换流阀运行干扰

在已投运换流站进行ACLD试验时，如果双极未停运，接地网会串入12脉动的干扰波源，干扰源的波形特征非常明显，其每个周期的开断次数与换流阀开断次数相同，即在局放信号工频周期内为12个干扰点，与换流阀脉动数相同，放电量与试验电压大小无关。

为了有效抑制换流阀的运行干扰，最为有效的措施是将直流系统双极停运，或至少停运靠近局放试验地点的单极。如果无法停运而又需进行局放试验时，可以采取在局放测试仪上进行去干扰的措施。

3.3 气泡放电干扰

换流变充油过程会产生浮动气泡、或在绝缘材料及漆瘤中的产生空气隙。由于气隙的介电常数相对于油纸绝缘来说较小，在绝缘材料电场强度不太高的情况下，气隙即可发生击穿而产生放电。放电波形特征呈现出连续密集，且正负对称；气泡较少时，放电量可能会在加压过程中变小，最后接近于无。当换流变进行ACLD试验时，会在这些气泡中产生放电现象。

针对这一现象，换流变ACLD试验时，需增加其静放时间，或对变压器油进行抽真空处理，检查油箱和套管升高座内是否有残留气体，若有须做好放气工作。

4 结束语

1)针对特高压直流输电系统中存在的HY、HD、LY及LD四种不同接线型式和电压等级的换流变，可采用在阀侧单边和双边方法开展试验；

2)提高试验频率可有效解决换流变铁芯磁饱和问题，频率宜100 Hz～250 Hz之间；

3)采用补偿电抗器或调整励磁变变比方式可有效解决换流变两边加压存在的端口电压不对称问题；

4)针对换流变ACLD现场试验存在的多种干扰源问题可采用不通抑制措施加以消除。

[1] 李季，罗隆福，许加柱，等.换流变压器阀侧绝缘电场特性研究 [J].高电压技术，2006，32(9)：121-124.

[2] 李琳，纪锋，李文平，等.换流变压器极性反转试验的数据模拟 [J].中国电机工程学报，2011，31(18)：107 -112.

[3] 张燕秉，郑劲，汪德华，等.特高压直流换流变压器的研制 [J].高电压技术，2010，36(1)：255-264.

[4] 郭慧浩，付超，梁云丹，等.特高压变压器ACSD和ACLD试验相关问题的探讨 [J].2014，51(10)：58-61.

[5] 韩金华，夏中原，王伟，等.特高压变压器现场局放试验的变频电源方法应用 [J].高压电器，2013，49(10)：51-57.

[6] 张文亮，张国兵.特高压变压器感应电压试验若干问题的探讨 [J].高电压技术，2010，36(8)：1845-1851.

Study on ACLD Test of Converter Transformer and Suppression of Interference Suppression

SONG Zuosen，LIU Dong，QIAN Guochao，CHU Jinwei
(M＆T Center of EHV Power Transmission Co.of CSG，Guangzhou 510670，China)

the internal insulation of the converter transformer is vulnerable to the complexity of its electromagnetic structure and insulation design.In order to fully understand and master the insulation weak point discharge，the voltage and PD measurement (ACLD)test is an important method for the transformer field.Based on field test equipment，and according to the different ratio of the proposed converter transformer ACLD test unilateral and bilateral compression scheme and test wiring scheme，to solve the problem of iron core magnetic saturation increase test power supply frequency and to resolve bilateral pressure imbalance in the proposed one kind of effective compensation scheme，and simulation verify the feasibility；in addition to local discharge test interference source types of different proposed corresponding anti-interference measures，to ensure the accuracy of the measurement results.

Converter transformer；connection scheme；bilateral pressure；interference source；restraining measures

TM85

B

1006-7345(2015)06-0029-03

2015-07-13

宋作森 (1988)，男，助理工程师，中国南方电网超高压输电公司检修试验中心，从事高压一次设备技术分析与技术监督工作 (e-mail)915605340＠qq.com。

刘东 (1978)，男，高级工程师，中国南方电网超高压输电公司检修试验中心，从事高压一次设备品控技术监督、管理工作。

钱国超 (1981)，男，硕士，高级工程师，云南电力试验研究院 (集团)有限公司电力研究院，从事电力系统过电压与接地技术研究工作。