750 kV联络变压器短时感应耐压试验（ACSD）研究

彭朝亮，陈红日，梁红胜，胡志武

（国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 430074）

0 引 言

根据GB1094.3-2003规定，对于Um≥72.5 kV和额定容量为10 000 kVA及以上的变压器，需进行短时感应耐压试验（ACSD）同时监视局部放电量，以验证每个线端连接的绕组对地及对其他绕组的耐受强度以及相间和被试绕组纵绝缘耐受强度[1-2]。随着变压器容量和电压等级的不断增加，在进行短时感应耐压试验（ACSD）试验时，需要兼顾考核变压器各线端纵绝缘和相间绝缘强度，明确各线端试验电压[3]，确保被试变压器经受正确、合理的试验考核。

1 750 kV联络变压器电气参数

750 kV联络变压器作为国网哈郑特高压直流输电工程的关键设备之一，高压侧连接主干电网，中压侧连接换流变的网侧，将主干网750 kV电能输送给换流变500 kV网侧，也可输送750 kV电网。

哈郑直流工程750 kV联络变为单相油浸式自耦变压器，调压方式为中压变磁通调压，采用主体变压器和调压补偿变压器分体结构。调压补偿变压器外置，为调压变和补偿变双器身，使用有载调压分接开关，应用了低压侧电压补偿技术，主要参数如表1所示。

表1 750 kV联络变压器主要参数

进行短时感应耐压试验（ACSD）时，在750 kV联络变主变上单独进行，主变电气原理结构如图1所示。

图1 750 kV联络变主变电气结构图

2 试验方案分析

高压绕组为中部出线结构。因为中部绕组的额定电压较高，所以高压绕组线端A对相邻中压绕组最近点（UAm/2处）的电压降低较多[3]。在中压绕组首端Am电压不超过其绝缘水平的情况下，需要注意高压绕组A端对地电压超过要求值，如图2所示。

图2 直接励磁及电位分布情况

根据图2，750 kV联络变直接励磁进行短时感应耐压试验（ACSD）试验，在低压侧x1、a1直接加压，根据主变电压组合，当中压端Am考核电压达到680 kV时，电压比为：

式中，kH/L为电压比，UAk高压额定电压，Ua1k低压额定电压，kM/L为电压比，UAmk中压额定电压。于是，可得出低压侧及高压侧电压：

由计算结果可知，当直接在750 kV联络变主变低压端进行加压且中压试验电压达到考核标准时，高压侧电压为981.5 kV，已超出高压侧考核电压最大值900 kV的极限值。

3 支撑法原理分析

对于独立三绕组变压器和自耦变压器，通常要求中压绕组线端和高压绕组线端同时达到试验电压。由于直接励磁法难于满足，需要借助被试变压器的其他绕组或一台辅助增压变压器完成短时感应耐压试验（ACSD）[4]。支撑法的原理是利用被试绕组感应电动势相位相同或者相反的其他绕组或辅助变压器提高或降低被试绕组的对地电位，使其满足试验要求[5]。支撑连接电气图如图3所示。

利用被试变压器低压绕组a1端与高压绕组中性点AO1端相连，使整个高压绕组的对地电位提高Ua1x1，从而将高压绕组线端对地电压提高到UA01A+Ua1x1，以满足线端A对地试验电压要求。线端A对地相邻绕组最近点，即中压绕组中部的电压为（UAm+Ua1x1）/2。当中性点绝缘水平较高时，被试变压器线端对地试验电压很容易满足[6-8]。对相邻绕组最近点的电压与被试变压器的电压比有关，电压比大，线端对相邻绕组最近点的电压与其相对地电压差较小，接近满足试验电压的要求[9]。

图3 中性点电压支撑法原理图

图4 自身电压支撑原理图及电位分布

假设被试变压器两个自耦连接绕组的额定电压为Ur1、Ur2，而相应的试验电压为U1、U2，则支撑电压Ut为[10]：

4 试验计算

考虑750 kV联络变各端子额定电压等级的区别，在进行短时感应耐压试验（ACSD），为确保中压端试验电压满足考核要求时，高压端子避免感应电压高于要求值，需要根据750 kV联络变主变电气结构添加支撑，以满足短时感应耐压试验（ACSD）要求，尽量使各端子试验电压达到考核标准。

由第3节电压比分析可知，在低压侧直接施加电压，将导致中压端Am电压达到考核值时高压侧A电压已超出范围值，可能会损伤变压器绝缘。为了解决以上问题，根据750 kV联络变主变自身特点，可在中压线圈末端即主变中性点端子AO1添加支撑，使主变中压端子电压达到最大考核电压时，由于主变为自耦变压器而感应倍数发生变化，使得高压侧电压降低。AO1点电位支撑原理图如图5所示。

图5 低压支撑AO1点电位原理图

假设变压器电压感应倍数为K，AO1点支撑电位为Uz，则：

5 试验验证

750 kV联络变主变在制造厂进行出厂试验中进行短时感应耐压试验（ACSD），试验采用200 Hz交流电压，波形尽可能为正弦波，试验电压测量应是测量电压的峰值除以，电源由高频发电机供电，经试验变压器升压，由主变低压端x1、a1加压，在高压端A、中压端Am、低压端a1分别监视局部放电量，试验接线图如图6所示。

图6 试验线路图

当主变低压绕组支撑中性点AO1时，有：

高压绕组试验电压为900 kV，即：

可知：

由于受到试验接线线路的影响，经多次测量试验线路校准电压，测量结果如表2所示。

表2 高、低端电压比测量结果

测得高压对低压变比取平均值k=8.016，则当高压侧电压达到900 kV时，低压侧实际电压Ua1和中压侧实际电压UAm分别实为：

当高压线端电压升至试验电压时，中压线端试验电压已接近试验考核电压。

6 结 论

750 kV联络变在进行短时感应耐压试验（ACSD）时，由于试验项目的重要性和试验电压等级高，为尽可能确保每个线端连接的绕组对地、对其他绕组的耐受强度、相间和被试绕组纵绝缘耐受强度，应用中性点支撑法，使联络变高压及中压线端均可接近试验电压，解决了线端电压过高和线端试验电压未达到试验电压的缺点。经过试验计算和试验验证，中性点支撑法在750 kV联络变及更高电压等级自耦变压器的短时感应耐压试验（ACSD）中是有效可行的。由于支撑变压器的特殊要求，此方案为特高压大型电力变压器试验提供了方便。