特高壓泉城站主變壓器現(xiàn)場局部放電試驗技術(shù)研究

朱文兵，周加斌，許　偉，劉洪正，陳玉峰

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟南　250003）

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特高壓泉城站主變壓器現(xiàn)場局部放電試驗技術(shù)研究

朱文兵，周加斌，許偉，劉洪正，陳玉峰

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟南250003）

摘要：介紹特高壓泉城站局部放電試驗技術(shù)，主要包括試驗程序、試驗接線、試驗參數(shù)計算、現(xiàn)場抗干擾措施等，通過現(xiàn)場試驗驗證了計算參數(shù)的正確性及所采取抗干擾措施的有效性。

關(guān)鍵詞：特高壓變壓器；局部放電試驗；試驗參數(shù)計算；抗干擾措施

0　引言

錫盟—山東特高壓交流工程是“特高壓入魯”第一工程，是國網(wǎng)特高壓建設(shè)工程“東縱”重要組成部分。特高壓泉城站是該工程在山東的落點站，規(guī)劃安裝4臺3 000 MVA主變壓器。

特高壓變壓器是特高壓工程的核心設(shè)備之一，為考核其在制造、運輸和安裝后的絕緣性能，根據(jù)GB/T 50832—2013《1 000 kV系統(tǒng)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，特高壓變壓器在現(xiàn)場安裝完成后必須進(jìn)行繞組連同套管的感應(yīng)電壓試驗帶局部放電試驗，局部放電試驗是考核變壓器絕緣狀況的重要試驗。

與其他較低電壓等級變壓器相比，特高壓變壓器局部放電試驗有以下特點：1）特高壓變壓器采用分體式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場需分別對主體變壓器和調(diào)壓補償變壓器進(jìn)行局部放電試驗；2）特高壓變壓器試驗電壓高、單臺容量大、空載損耗大，所需補償容量大、試驗設(shè)備容量大；3）交接試驗標(biāo)準(zhǔn)要求高，特高壓主體變壓器要求在不開窗的情況下局部放電量不超過100 pC，這就對試驗裝置的局放量控制以及現(xiàn)場干擾的抑制提出了更高的要求［1］。

1　泉城站變壓器概況

特高壓泉城站一期工程安裝1號、2號主變壓器及其備用相。分別由特變衡陽變壓器有限公司和山東電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

兩個廠家生產(chǎn)的主變壓器均采用單相分體的自耦變壓器結(jié)構(gòu)，中性點無勵磁調(diào)壓。由主體變壓器和調(diào)壓補償變壓器兩部分組成，其繞組連接方式如圖1所示。特變衡陽變壓器有限公司生產(chǎn)的主變壓器本體采用單相五柱式鐵芯即3個主柱和2個旁軛，每個主柱上套高、中、低壓線圈后3柱線圈并聯(lián)，單柱容量334 MVA，本體容量1 000 MVA。山東電力設(shè)備有限公司的產(chǎn)品采用2個主柱和2個旁軛結(jié)構(gòu)，單柱容量500 MVA。采用兩柱結(jié)構(gòu)的變壓器空載損耗相對較低。

變壓器主要技術(shù)參數(shù)如下：

設(shè)備型號：ODFPS-1000000/1000

額定容量：1 000 MVA/1 000 MVA/334 MVA

額定電流：1649.6 A/3 299.1 A/3 036.3 A

圖1　1 000 kV變壓器繞組接線

絕緣水平：

高壓線路端子：SI-1800 / LI-2250 / AC-1100 （5 min）kV

中壓線路端子：SI-1175/LI-1550/AC-630kV

中性點：LI-325/AC-185 kV

低壓線路端子：LI-650/AC275 kV

冷卻方式：OFAF

聯(lián)接組別：Ia0i0

空載損耗：179kW（1號主變）、149kW（2號主變）

空載電流：0.085%（1號主變）、0.058%（2號主變）

2　試驗加壓程序及試驗接線

2.1試驗加壓程序［3～5］

依據(jù)GB 1094.3—2003《電力變壓器第3部分絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙》、GB/T 50832—2013《1 000 kV系統(tǒng)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，特高壓變壓器主體變及調(diào)補變現(xiàn)場局部放電試驗時，試驗電壓及其加壓程序如圖2所示。

對于主體變壓器，系統(tǒng)最高運行電壓Um=1100kV

對于調(diào)補變壓器，系統(tǒng)最高電壓Um=126 kV

圖2　主體變及調(diào)補變局部放電試驗加壓程序

2.2試驗接線

試驗采用GB 1094.3—2003和DL/T 1275—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗接線，主體變壓器采用低壓勵磁、單邊加壓的方式，同時在高壓、中壓、低壓處檢測局部放電，試驗接線如圖3所示。

圖3　主體變壓器試驗接線

圖中：L為補償電抗器；C為電容分壓器；PD為局放儀；C1、C2、C3為耦合電容（套管電容）；ZK1、ZK2、ZK3為檢測阻抗；a1、x1為低壓繞組首末端；A為高壓端；Am為中壓端；X1為中性點。

調(diào)補變壓器進(jìn)行試驗時，連接繞組X2-X3端，在被試變壓器X3-X側(cè)加壓，利用被試變壓器a2-x2、X3-X側(cè)套管的主電容作為耦合電容，從套管末屏處抽取信號測量局部放電。局部放電試驗接線如圖4所示。

圖4　調(diào)補變局部放電測量試驗接線

圖中：C為電容分壓器；PD為局放儀；C1、C2為耦合電容（套管電容）；ZK1、ZK2為檢測阻抗；X、X2為調(diào)壓繞組；a2、x2為調(diào)壓勵磁繞組；X、X3為補償勵磁繞組；x、x2為補償繞組。

3　主體變壓器試驗參數(shù)計算

3.1被試變壓器各端電壓

局部放電試驗時主體變壓器各端計算電壓數(shù)值表1所示。

表1　主體變壓器各端電壓　kV

3.2試驗頻率

1號主變主體變低壓側(cè)的入口等效電容C=0.23 μF。現(xiàn)場試驗時，采用電感量為5 H的補償電抗器，兩節(jié)串聯(lián)后再并聯(lián)，等效電感L=5 H，則完全補償時的試驗頻率

2號主變主體變低壓側(cè)的入口等效電容C=0.18 μF。按照同樣補償方式，則完全補償時的試驗頻率為167.8 Hz。

3.3試驗功率

1號主變及2號主變試驗時功率及電流如表2所示。

3.4檢測阻抗的選擇

表2　試驗功率及電流計算

4　現(xiàn)場采取的抗干擾措施

現(xiàn)場采用1 000 kW柴油發(fā)電機為試驗系統(tǒng)供電，有效避免了站用電源的干擾。

試驗過程中，被試變壓器周圍的電焊、行車等設(shè)備對試驗影響較大，這些設(shè)備通過電網(wǎng)會在試驗回路中產(chǎn)生較大的干擾信號，為減少試驗干擾，盡量避開在這些設(shè)備運行的時段進(jìn)行試驗。

被試變壓器高、中、低壓套管頂部均裝上均壓罩，且均壓罩與導(dǎo)電桿連接可靠，防止套管尖端電暈放電；對試驗變壓器、補償電抗器、分壓器等試驗設(shè)備的高電位處加裝尺寸合適的均壓罩并可靠連接；對被試變壓器上和周圍的地電位、可能引起電場畸變較大的部位，采用金屬軟管或均壓罩進(jìn)行屏蔽，消除電暈放電、地電位放電對局放測量的影響。

整個試驗測試回路堅持一點接地的原則，采用帶有絕緣護(hù)套的接地線、放射性連接、縮短接地線長度等措施抑制來自接地回路的干擾；同時將變頻電源、勵磁變壓器和補償電抗器外殼接地線分別引至被試變壓器油箱的接地引下線上，防止地線環(huán)流產(chǎn)生干擾；盡量縮短局放檢測阻抗的信號傳輸線的布置長度，檢測阻抗應(yīng)就近接地，減小空間干擾對測量阻抗的影響。

被試變壓器、電抗器連接導(dǎo)線均采用直徑200 mm金屬波紋管內(nèi)穿絕緣載流線以避免電暈干擾。

試驗過程中，使用紫外成像儀對試驗回路和被試變壓器進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)電暈放電后采取相應(yīng)屏蔽措施；使用超聲檢測儀對被試變壓器進(jìn)行輔助監(jiān)測，以判斷放電部位和來源［2］。

5　泉城站2號主變局部放電試驗情況

根據(jù)泉城站施工進(jìn)度，山東電科院于2015年12月—2016年3月完成了泉城站2號主變壓器的局部放電試驗，試驗數(shù)據(jù)如表3、表4所示。

2號主變主體變壓器及調(diào)補變壓器局部放電量滿足相關(guān)規(guī)程要求，試驗合格。

表3　2號主變主體變壓器局部放電試驗數(shù)據(jù)

表4　2號主變調(diào)補變壓器局部放電試驗數(shù)據(jù)

從試驗情況來看：1）變頻電源、勵磁變壓器、補償電抗器等設(shè)備電流均在額定電流以下，所選用的檢測阻抗在試驗過程中未產(chǎn)生飽和情況，因此所采用的特高壓局部放電試驗系統(tǒng)完全能夠滿足特高壓主變壓器局部放電試驗要求；2）采取的均壓環(huán)、無暈線、一點接地等各種抗干擾措施效果良好。在2號主變A相試驗過程中，通過紫外成像儀發(fā)現(xiàn)高壓套管法蘭、低壓加壓線與儲油柜之間存在較強烈電暈放電，采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行了處理。通過上述各種措施，將試驗回路的背景噪聲控制在了較低的水平；3）試驗方案計算結(jié)果與實際試驗數(shù)據(jù)基本一致。

6　結(jié)語

山東電科院順利完成了山東電網(wǎng)首臺特高壓變壓器局部放電試驗，實踐證明，采用的特高壓局部放電試驗系統(tǒng)完全能夠滿足特高壓主變壓器局部放電試驗要求，試驗方案計算結(jié)果與實際試驗數(shù)據(jù)基本一致。

特高壓局部放電試驗與常規(guī)變壓器局放試驗相比，對抗干擾方法等都提出了更高的要求，應(yīng)認(rèn)真分析各類干擾來源，嚴(yán)格執(zhí)行各項抗干擾措施，降低背景噪聲水平，保證測量結(jié)果的真實性。

參考文獻(xiàn)

［1］羅維，吳云飛，沈煜.特高壓變壓器現(xiàn)場局部放電試驗技術(shù)研究［J］.湖北電力，2009，33（S1）：16-19.

［2］伍志榮，聶德鑫，陳江波.特高壓變壓器局部放電試驗分析［J］.高電壓技術(shù)，2010，36（1）：54-60.

［3］GB 1094.3—2003電力變壓器第3部分絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙［S］.

［4］GB/T 50832—2013 1 000 kV系統(tǒng)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］DL/T 309—2010 1 000 kV交流系統(tǒng)電力設(shè)備現(xiàn)場試驗實施導(dǎo)則［S］.

Partial Discharge Measuring Technology of Power Transformers in UHV Quancheng Substation

ZHU Wenbing，ZHOU Jiabin，XU Wei，LIU Hongzheng，CHEN Yufeng
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Abstract:The partial discharge test technology，including testing procedure，testing scheme，parameter calculation，antiinterference measures and so on，for power transformers in UHV Quancheng substation was researched. The correctness of the calculated parameter and the effectiveness of anti-interference measures were proved by field tests.

Key words:UHV power transformer；partial discharge test；parameter calculation；anti-interference measures

中圖分類號：TM41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1007-9904（2016）05-0001-04

收稿日期：2016-04-03

作者簡介：

朱文兵（1980），男，高級工程師，從事變壓器技術(shù)方面研究。