电厂特高压变压器现场局放试验技术研究

王贻平， 王庆军， 朱太云， 杨道文， 秦金飞

(国网安徽省电力公司电力科学研究院，安徽 合肥 230022)

电厂特高压变压器现场局放试验技术研究

王贻平， 王庆军， 朱太云， 杨道文， 秦金飞

(国网安徽省电力公司电力科学研究院，安徽 合肥 230022)

介绍了在现场进行电厂1 000 kV特高压变压器局放测量试验技术与实施情况，采用变频电源装置加补偿电抗器的方法能很好地解决现场进行试验所需电源容量大的难题，针对现场不同干扰采取相应抗干扰措施，效果明显。

特高压变压器；局部放电；抗干扰；测量

0 引 言

随着我国特高压电网的发展,我省特高压电网也进入快速发展时期,发电厂的发电机出口电压直接升至特高压也在我省实现。我省某电厂DFP-400000/1100升压变是国内外首台由发电机出口电压27 kV直接升至1 000 kV的特高压大容量变压器,与常规特高压站用1 000 kV变压器相比,其绕组变比更大。变压器现场进行局放测量试验是变压器现场交接试验中最为复杂和难度最大的试验[1]。采用变频电源装置加补偿电抗器对变压器进行局放测量试验,因具有重量轻、体积小、试验所需电源容量小等优点而得到了广泛的应用[2]。近年来随着无局放变频谐振装置技术的发展及检测仪器抗干扰能力的提高,为现场局放检测实施提供了有利条件。

1 变压器局放检测试验现场方案设计

1.1 被试变压器基本参数

额定电流:629.8/14 814.8 A; 额定空载损耗:157 kW; 额定空载电流:0.09%。

1.2 试验相关参数的估算

该变压器出厂试验时,补偿电感为0.2 H,试验频率为200 Hz,从而得到被试变压器低压端的入口电容[3]为

(1)

现场局放试验时,选择6只5 H,100 kV/22 A的电抗进行补偿,将6只电抗全部并联,则其等效电感为L=0.83 H。

忽略变压器本身的感性无功补偿,则试验频率为

(3)

流过电抗器的电流值13 A,小于其额定电流22 A,容量满足要求。

满足谐振条件时,无功电流基本被电抗器补偿,主要的损耗为变压器空载损耗,变压器的铁心采用冷轧硅钢片时[5],其空载损耗为

P∝=f1.6B1.9

(4)

(5)

此时,变压器低压侧所需的有功电流为

(6)

1.3 试验装置的选择

根据估算的有功损耗、无功损耗情况,同时考虑一定裕量[6]。试验时,电源采用2台450kW变频电源装置并联使用,输出功率为900kW,输出电压范围为0～350V,总输出最大电流为1 285A,频率变化范围为20～300Hz。励磁变压器采用2台250kVA励磁变并联运行,高压侧额定电压40kV,额定总电流12.5A,低压侧额定电压320V,额定总电流1 562A,满足有功功率和有功电流的需要。补偿电抗器采用6台电感量为5H的100kV/22A空心电抗器并联的方式,能够承受的最高电压为100kV,最大电流为132A。试验设备的基本参数如表1所列。

表1 试验装置基本参数

2 试验接线及加压程序

2.1 试验接线

试验采用单边加压的方式,试验接线原理图[7]如图1所示。

图1 试验接线原理示意图

2.2 加压程序

根据文献[8]中的有关技术要求,试验加压程序如图2所示。

图2 被试变压器局部放电试验加压程序示意图

系统最高电压Um=1 100 kV

T=6 000/试验频率,但不小于15 s。

3 现场抗干扰措施

现场进行局放放电测试中,干扰是一个突出的问题。各种干扰通过测试回路反映到示波器和测试仪表中,干扰信号和局放信号混杂在一起,给局放信号的观察和测量带来困难,干扰的存在会降低检测灵敏度,影响测量结果的正确性。抑制干扰的措施有消除干扰源、切断干扰途径和干扰的后处理等方法[9]。

各种各样的干扰很多,其放电图谱也各不相同。如接触噪音、悬浮电位、尖端电晕、可控硅元件、异步电机、无线电干扰等都可能对局放测量产生影响[10]。仅对这次局放试验中遇到的几个比较突出的问题采取了如下措施:

(1) 首先控制试验电源本身的局放量在额定电压下小于20 PC。

(2) 励磁变压器、电抗器和被试变压器连接导线采用高压绝缘导线或无晕扩径导线,尽量缩短各高压引线的长度,减少引线本身的电晕干扰。

(3) 被试变压器高、低压套管顶部装上试验专用均压罩,均压罩与导电杆可靠连接,防止套管尖端电晕放电。

(4) 被试变压器全部套管式电流互感器二次端子均短接接地。

(5) 局放试验前,放掉被试变压器各侧套管法兰及散热器顶端等处沉积的气体。

(6) 为消除接地网中杂散电流对测试的影响,要检查地线连接,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[11]。

(7) 被试变压器附近的围栏、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。

(8) 仔细检查试验回路,对可能引起电场较大畸变的部位,进行适当处理。

4 现场实施及结果

变压器内部的放电信号会通过不同的途径传输,可以在变压器每一个出线端子和地之间均接上大小不同的阻抗来抽取信号进行测量。尽管可以进行多端测量,但局放仪是不能直接给出视在放电量大小的,所以必须进行多端校正。

用已知大小的脉冲注入被试品测量端子的两端,在试品每个出线端与地之间分别校正。在此值得注意的是:

(1) 当在被试品两端进行校正时,注入电容与高压出线端子的连线应尽可能短,否则引线太长,其杂散电容的影响会使注入电容值发生改变,从而改变了注入脉冲电荷量。

(2) 各测点的测量阻抗应根据耦合电容量的大小,阻抗允许流过的电流值合理选择,以提高测量灵敏度以及避免烧坏测量阻抗。

(3) 变压器内部的局放信号经各种途径传输到测量位置,其局放信号已有所衰减,所以在测量位置测得的局放量,往往已不是其内部放电点的真实放电量水平[12]。因此,在局放试验前后,都取油样进行色谱分析,综合判断变压器的状态。

现场试验过程中,经过仔细调谐,试验回路实际谐振频率在108.9 Hz附近,大于估算的98 Hz,这是因为出厂试验采用发电机组,被试变压器处于过补偿状态。

5 结束语

采用两台大功率变频电源装置并联,选择合适的补偿电抗器作为试验电源,不但可以满足电厂1 000 kV特高压变压器现场局放试验,而且还可以进行其他需要大容量试验电源装置的现场试验项目。

利用变频电源柜频率大小连续可调的特性能实现完全的无功补偿,使得变频电源装置仅输出有功功率,充分发挥了变频电源的输出能力。

表2 电厂1 000 kV特高压升压变压器的局部放电测量试验结果

采用多端校正,多端测量法和一系列行之有效的抗干扰措施能很好地解决现场局部放电测量干扰大的难题。

[1] 赵永志,刘克民,冯争人,等.用变频电源完成1 000 kV特高压发电机变压器感应耐压及局部放电试验[J].变压器,2013,50(8):29～32.

[2] 江苏省电力公司.电气试验技能培训教材[M].北京:中国电力出版社,1998.

[3] 西南电业管理局试验研究所.高压电气设备试验方法[M].北京:水利水电出版社,1984.

[4] Q/GDW 1966-2013. 1 000 kV交流特高压变压器局部放电现场测量导则[S].

[5] 朱太云,杨道文,丁国成,等.500 kV超大容量变压器现场局部放电试验技术研究[J].变压器,2012,49(7):35～37.

[6] 胡晓岑,贺 虎,连建华,等.1 000 kV变压器带局部放电测量的长时感应耐压现场试验[J].电网技术,2009,33(10):34～37.

[7] 张永跃.变压器现场局放试验的几种接线方式[J].上海电力,2001,38(9):26～30.

[8] DL/T 309-2010，1 000 kV交流系统电力设备现场试验实施导则[S]．

[9] 吕家圣,吴德贯,余忠田,等.阀侧角接换流变压器现场长时感应耐压带局放试验[J].南方电网技术,2014,8(5):15～19.

[10] 周锡忠.大型电力变压器现场局放试验中新技术的运用[J].电力设备,2003,4(6):75～76.

[11] 李丽君,薄长处,张崇德.电力变压器现场局放试验技术研究[J].电工技术,2012,23(3):22～23.

[12] 伍志荣,聂德鑫,陈江波.特高压变压器局部放电试验分析[J].高电压技术,2010,36(1):54～61.

2016-10-28；修改日期：2016-10-31

王贻平(1965-)，男，安徽岳西人，硕士，国网安徽省电力公司电力科学研究院高级工程师．

TM406

A

1673-5781(2016)05-0656-03