±800 kV金华换流站换流变压器现场局部放电试验

杨智，谷小博，李晨

（国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

±800 kV金华换流站换流变压器现场局部放电试验

杨智，谷小博，李晨

（国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

溪洛渡左岸-浙江金华±800 kV特高压直流输电工程是国家电网公司第二个“±800 kV，800万kW”特高压直流输电工程，金华换流站是浙江省内第一个特高压直流换流站，其中换流变压器的绝缘结构复杂，电压等级高，且局部放电试验现场情况复杂，要求采取很好的试验条件及抗干扰措施。介绍了金华换流站换流变压器局部放电试验依据及试验方法，总结了试验中出现的问题，为今后的换流变压器调试工作提供了经验。

换流变压器；局部放电；抗干扰；直流输电

0 引言

溪洛渡左岸—浙江金华±800 kV特高压直流输电工程（以下简称溪浙工程）是金沙江下游溪洛渡左岸水电外送配套输电工程，最大输送功率800万kW，额定电压±800 kV，是国家电网公司第二个“±800 kV，800万kW”特高压直流输电工程，也是目前世界上输送容量最大的直流输电工程，首次实现了单回800万kW连续运行和840万kW过负荷输电运行，创造了超大容量输电的新纪录。

该工程起自四川宜宾双龙换流站，止于浙江金华换流站。途经四川、贵州、江西、湖南和浙江5省，线路全长1 679.9 km，其中浙江境内新建金华换流站。

作为换流站中最重要的主设备之一，换流变压器用于连接交流系统和换流阀，实现交、直流侧的电气匹配和电气隔离，并可限制短路电流。与常规交流变压器承受应力不同，换流变压器阀侧绕组所承受的电压为直流电压叠加交流电压，并且两侧绕组中均有一系列的谐波电流，还要承受极性反转的应力[1]。换流变压器的绝缘结构复杂，其可靠性对整个直流系统的运行起到关键作用，按照国家电网公司Q/GDW 275-2009《±800 kV直流系统电气设备交接验收试验》[2]的要求，特高压换流变压器必须进行局部放电试验，这是换流变压器各项现场试验中考察绝缘性能最有效的试验方法。

本文对金华换流站换流变压器现场局部放电试验的试验方法、试验结果和试验中遇到的问题进行了分析。

1 换流变压器局部放电试验

±800 kV特高压直流金华换流站分两极，每一极分高、低端，每一端分Y/Y，Y/Δ连接，再分三相，运行中有24台换流变压器，另有4台备用换流变压器。换流变压器为油浸式单相双绕组结构，高端换流变压器的主要参数如表1所示。

表1 高端换流变压器参数

1.1 试验接线

根据Q/GDW 275-2009《±800 kV直流系统电气设备交接验收试验》和GB 1094.3-2003《电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》[3]的有关技术要求，确定了局部放电试验的接线及加压方法。

试验采用变频电源加压，具有试验设备少、接线简单的优点。根据阀侧套管的联结组别不同，选择不同的试验接线方式。对于Y/Y连接的换流变压器，采取阀侧绕组单端加压励磁，网侧绕组中性点接地的接线方式，局部放电试验的接线如图1所示。对于Y/Δ连接方式的换流变压器，阀侧绕组两端对称加压励磁，分相进行，局部放电试验的接线如图2所示。

图1 Y/Y连接方式换流变压器局部放电试验接线

1.2 试验加压方式

网侧绕组对地的试验电压及其加压过程如图3所示。试验程序如下：

（1）在不大于U2/3的电压下接通电源。

图2 Y/Δ连接方式换流变压器局部放电试验接线

图3 局部放电试验加压程序示意

（7）电压降到U2/3以下时，方可断开电源。

试验时网侧绕组分接开关档位置于额定电压档，根据试验电压和被试变压器的变比，试验时各侧的电压值如表2所示。

表2 变压器局部放电试验时各侧的电压

根据相关技术标准的要求[2]，在电压下进行局部放电量测量，视在放电量不大于300 pC；在U2电压下，局部放电量不出现持续增加的趋势，偶尔出现的高幅值脉冲可忽略不计。

1.3 设备参数选择

变压器总的容性无功为[4]：

式中：CHO，CHM，CHL，CMO，CML，CLO分别表示高压绕组对地、高压绕组对中压绕组、高压绕组对低压绕组、中压绕组对地、中压绕组对低压绕组、低压绕组对地间绝缘介质的电容量。

根据出厂报告，高端Y/Y侧换流变压器网侧对阀侧及对地的电容为26 580 pF，阀侧对网侧及对地的电容为10 590 pF，网侧及阀侧对地电容为28 700 pF，则有：

联立式（2）—（5），得出网侧对地电容CHO=21 345 pF，阀侧对地电容CLO=5 355 pF，网侧对阀侧电容CHL=5 235 pF。在电压U1下，UH=476.3 kV，UL= 151.1 kV。设试验频率为200 Hz，以上参数值代入式（1），计算得到Q（200Hz）=1 932 kvar，估算被试换流变压器阀侧电容电流为12.8 A。

被试变压器在不同试验电压下的有功功率和有功电流的计算公式如下[5]：

式中：Us为试验电压，UN为阀侧额定电压f为试验电源频率；P0为50 Hz时换流变压器空载损耗；Ps为试验频率时换流变压器空载损耗；IRa为有功电流；fN为额定频率。假定f=200 Hz，查出厂报告P0= 215 kW，代入式（6）和（7），计算得到Ps=353.7 kW，IRa=2.34 A。

综上，在图1、图2中，变频电源G选择HVFS-400，输出功率400 kW，频率调节范围20~300 Hz；励磁变压器T额定容量为800 kVA，变比为180 kV/400 V，输出电流4.4 A；补偿电抗器L选择2台电抗器并联使用，每台额定电压180 kV，额定电流7 A，额定电感量31.5 H。

2 试验结果及发现的问题

2.1 试验结果

以极Ⅱ高端Y/Y换流变压器为例，3相的试验频率分别为171 Hz，170 Hz和170 Hz，3相的背景干扰分别为70 pC，60 pC和50 pC，试验中补偿电抗器电流为10 A，其余设备的参数也与计算值相当，设备的选型准确无误，极Ⅱ高端Y/ Y换流变压器局部放电试验结果如表3所示。

表3 高端Y/Y换流变压器局部放电试验结果

2.2 试验中发现的问题

试验过程中发现一些问题，通过紫外成像设备观测并参照DL/T 417-2006《电力设备局部放电现场设备测量导则》[6]，对故障现象进行排查，问题归结如下：

（1）套管升高座螺丝接地不良，试验波形如图4（a）所示，两边脉冲成对出现，对与对间隔相同，有时会沿基线往复移动。使用裸铜线短接接触不良的螺丝并可靠接地，消除了发生放电的悬浮电位导体的影响。此外，被试换流变压器附近的围栏、油箱等可能电位悬浮的导体均应可靠接地，防止因杂散电容耦合而产生悬浮电位放电。

（2）被试换流变压器网侧、阀侧套管顶部装有均压帽，吊装网侧均压帽时，吊环遗留在均压帽上，试验时出现了尖端放电，局部放电波形如图4（b）所示。均压帽与导电杆接触应可靠并用裸铜线连接，防止套管尖端电晕放电。

（3）试验用电抗器与励磁变压器连接的扩径导线接头处出现松动现象，局部放电波形如图4（c）所示。导线与设备、导线与样品的连接处最容易引起电场集中，是产生电晕的薄弱环节，因此应仔细检查，确保其连接牢靠不松动。试验电抗器接地回路存在接触不良的现象，由地线引进干扰信号，局部放电波形如图4（d）所示，可以看到试验电源零位的不规则干扰脉冲，与电压成比例。为消除地网中杂散电流对测试的影响，应检查地线连接，坚持局部放电试验测试回路一点接地的原则。同时，所有的接地线采用带有绝缘护套的地线，并将试验电源、励磁变压器和补偿电抗器外壳接地线分别引至被试变压器油箱的接地引下线上，防止地线环流产生干扰。

（4）对4台备用换流变压器进行局部放电试验时，只对靠近被试备用换流变压器的单端阀厅停电，全站运行方式为双极大地回线方式，地电流干扰比较明显。从图4（e）可以看到12脉动干扰波形，因此窗口选择避开12脉动的干扰波形，见图4（f）。图4（f）没有明显的典型放电特征，全过程记录的最大放电量为160 pC，说明该换流变压器局部放电试验合格[7]。局部放电试验后油色谱试验未发现乙炔，总烃未增长，进一步判断变压器内部无放电现象。

2.3 试验现场可能存在的干扰

试验现场可能存在的干扰有：试验设备内部的放电干扰、线路的电晕放电、各连接处接触不良带来的干扰、接地系统的干扰、试验场地周围物体的悬浮电位放电、来自试验电源和仪器电源的干扰等[8]。应该采取一系列抗干扰措施，综合治理，以消除或抑制上述干扰，保证测量的可靠性，提高测量的灵敏度。

3 结论

针对特高压金华换流站换流变压器局部放电试验中发现的问题，结合试验得到的几种典型局部放电波形进行分析，给出解决方案，为今后的特高压换流变压器调试工作提供借鉴。

溪浙工程首次实现了高端换流变压器的自主研发和设计制造，通过局部放电试验对其进行考核，确保其成功投入运行。国产化实现了新突破，巩固、扩大了我国在特高压输电技术开发、装备制造和工程应用领域的国际领先优势。

图4 局部放电测量波形

[1]刘振亚.特高压交直流电网[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]Q/GDW 275-2009±800 kV直流系统电气设备交接验收试验[S].北京：中国电力出版社，2009.

[3]GB 1094.3-2003电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙[S].北京：中国标准出版社，2003.

[4]谷小博.变压器现场局部放电试验有关问题的分析[J].浙江电力，2011，30（5）∶5-8.

[5]吴云飞，汪涛，沈煜，等.特高压换流变压器现场局部放电试验技术[J].高电压技术，2011，37（9）∶2140-2148.

[6]DL/T 417-2006电力设备局部放电现场设备测量导则[S].北京：中国电力出版社，2006.

[7]谢超，孙勇.800 kV特高压换流变压器现场局部放电试验[J].中国电力，2011，44（1）∶19-21.

[8]王晓蓉，胡龙龙，张冠军，等.局部放电测量方法及其测量回路的抗干扰研究[J].高压电器，2001，37（4）∶10-13.

（本文编辑：赵晓明）

On-site Partial Discharge Test of Converter Transformer in±800 kV Jinhua Converter Station

YANG Zhi，GU Xiaobo，LI Chen
（State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

±800kV Xiluodu left shore-Zhejiang Jinhua EHV DC transmission Project is the second"±800 kV and 8000 MW"EHV DC transmission project of SGCC.Jinhua station is the first EHV DC converter station in Zhejiang province.Complex insulation structure，high voltage class and complex environment of on-site partial discharge require good testing conditions and anti-interference measurement.This paper introduces basis and method of partial discharge test in Jinhua EHV DC converter transformer and summarizes the problem found in the test，providing experience for converter transformer commissioning in the future.

converter transformer；partial discharge；anti-interference；DC transmission

TM866

B

1007-1881（2015）06-0009-04

2015-02-26

杨智（1984），男，工程师，主要从事高电压设备试验研究工作。