电缆进线式变压器安装及感应耐压试验方法与原理分析

2017-05-16张海荣

科学与财富 2017年12期

张海荣

摘要：基于变电站变压器的安装和试验经验，对电缆进线式变压器安装质量控制和感应耐压试验进行研究，重点分析了电缆进线式变压器安装质量控制要点及感应耐压试验过程中遇到的问题、解决方法以及变压器感应压试验方法和原理。

关键词：变压器；安装控制；感应耐压试验

安装变压器的过程主要指标是质量控制、变压器段间、匝间、层间的参数，所以我们安排了观察试验。考虑到试验对环境的影响，日常供电变电站越来越多地采用了电缆进线式变压器，标准化制造对成本控制也非常有利。研究电缆进线式变压器的安装质量控制及感应耐压试验具有独特的研究价值，因为电缆进线式变压器主要采用感应法交流耐压试验，不同于普通的变压器试验。

一、工程简述

现在对某 220千伏变电站改建工程电缆进线式变压器安装及感应耐压试验进行记录和分析。

变电站改造是随着城市化供电和工业供电需求上升，在原变电站基础上进行供电能力升级的工程。试验中拟将原容量120 MVA的输出变电站升级到180 MVA，采用SFSZ11-180000/220 型有载调压变压器，额定电势220kV，额定容量为 l80/l80 /90 MVA，阻抗电势 U1-2为13%、U1-3为44% 、U2-3 为 30% ，单台变器的总油重 60. 5 t，充氮运输重为 144. 5 t，总重228 t。

输出的高压端口每相电缆油仓设置“∏”型，电缆终端于“∏”型电缆油仓靠外侧，主装置连接着由多股软铜线缆和绝缘包装组成的引出套管，高压电缆出线，低压端口引出采用铜质复合绝缘电缆。变压器高压220/110千伏，外部采用聚氯乙烯型铝波纹防水材料做保护。

二、安装过程控制节点

（1）前期安装过程和常规变压器在方法上区别不大，可以互相参考。但是进行到后期就需要进行试验，比如复“∏”型电缆终端制作工艺及电缆部分。注油、放油，进气、排气，零部件的拆除与安全防护，必要的密封性等等功能，都需要进行测试。但后面完成试验后，进行的拆除安装、通电连接、封闭油路、排气进气等等操作步骤和流程，以及注意事项，都可以参考常规变压器的安装过程。

（2）由于电缆在变压器运行时的状态是浸没于电缆油仓中，并且变压器箱体密封，在外部观察看不到里面的运行状态，无法确定接线是否出现问题。所以在变压器上开口设置了可拆卸式接地栓，非工作状态下接地线路由自身重力保持下垂的接地状态，在工作状态下内部自动断开和地面的连接，确保电势不受影响。因此，每次完成操作、检查及试验后，必须检查接地销是否可靠接地，确保无异物存在。

（3）考虑到装置在高压下可能有尖端放电现象，需要在安装完成后在电缆端加上保护套，同时打磨装置中有毛刺和尖角的地方。

三、变压器感应耐压试验

变压器铁芯的功率在正常的工作状况下，承受能力已处于满载状态。因此在进行主变感应耐压试验的时候，不仅要进行传统的感应耐压和局部放电试验，还应该设计不同方案进行变量试验。根据需要，我们要在耐压试验的测试中控制变量，观察参数变化

1、主要试验项目

（1）装置布置之前做好准备

电缆绝缘层的性能试验；套管的电容和电阻以及高压下的寿命参数；对绝缘油成分的化验和了解以及绝缘程度的了解和记录；电气性能分析；检测高压阀门和继电器的性能

（2）完成本体的安装后：

分组进行连接测试；工况中的变比设置和数据记录；直流电阻测试以及高压保护电阻阻抗测试；对接端口的电势比值；电阻吸收和损失功率测试；接地线路安全性能测试；变压器绕组的裹在保护测试以及过载变化；正常工况下承受电势分布试验和放电试验。

2、试验设计重点和难点

电缆进线式变压器和GIS 均为电缆进出线的特性。这和传统变压器有很大不同，使试验进行有很大难度，具体难点如下：

（1）高压侧和中压侧接线端口尺寸不能容纳外接线路套管，试验过程中无法参照常规。

（2）常规测试电势方法不适合对封闭的电缆保护用绝缘气体进行测试，需要用其他方案获得参数。

（3）电缆接口之间距离小，会产生“爬电现象”，因此通过外加电势进行测试的方法测量不准。

3、解决措施以及办法

经各相关方协商，在保证功能、寿命和成本的前提下，重新设计施工方案和试验方法，从而进行电缆进线式变压器的各项试验。

（1）在间隔的电缆终端上安装阻断电势的专用套管，然后按照要求进行耐压试验。

（2）在套管包裹的电缆仓内，完成变压器电缆端口测试，按照传统变压站操作要求执行，比如微水测定、人造惰性气体填充、真空形成以及气密性检验等；变压器电缆仓内，将电缆节点取下，完成变压器端的安装，在真空状态下完成油箱安装。将低压侧的三相短路处理，对地短接高压端口的中性点，试验电压选定为30 kV。

（3）不断开高压电源，由基本低电势或接地电势开始匀速地上升至超过额定电势作为放电势进行局部放电试验，最大值为额定电势的1.1倍，然后将电势逐渐下降到最常用电势值或者恢复到最初电势。试验的数据一般是反复进行3次然后取平均值，或者反复试验直到系统达到稳定的工作状态为止（要保证局部放电电势和终止电势都在正常值内稳定）。

根据放电声音、温度、是否有异常（绝缘油是否冒烟，人造惰性气体是否泄露或过热）等等指标做出分析和判断。

4、试验的步骤和计算分析

1、试验原理和步骤

（1）对地短接高压端两相和接地中压端两相，拆除其中性点，实现两个电势输入端口相单独悬空。

（2）在低压端 a 和 c 相间施加渐变电势，可调式电势开关置于高压档，施加 17. 85千伏特的电势于低压端口，此时高中压绕组接线端的电势是出厂试验电势的 85% ，中性点电势不足试验电势的85% 。计算数据如表 1 所示。

（3）倒换相序，重复1）、2）步后进行其他变量的测试试验。

2、试验方案 2 接线原理图如图 2 所示。

（1）断开中性点引线，将A相接地，可靠实现两侧B/C相相单独悬空。

（2）在低压A、C相间接通试验电势，可调式电势开关置于高压档，向低压端施加 12. 77千伏特电势，工况正常时高中压绕组显示应为10.85千伏特，中性点电势不足10.85千伏特，计算数据如表 2 所示：

（3）倒换相序，重复1）、2）步后进行其他变量的测试试验。

和感应耐压式变压器的试验方法不同，电势施加在“Δ”型绕组低压端的电势应低于另外两相，剩余相及高压端口的中性点需进行接地，其他試验流程和参数与传统变压器相同。

需注意的是三相磁通的分布由于变压器的结构设计不同而不等。