±500 kV換流變壓器交流耐壓試驗(yàn)放電超標(biāo)分析

潘東省，黃代寬，楊洋

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司大理局，云南 大理 671000）

0 前言

電氣設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)是反映該設(shè)備絕緣狀況的有效手段。交流耐壓試驗(yàn)反映電氣設(shè)備耐受過電壓的能力和正常運(yùn)行情況下的電壓耐受水平[1]。對(duì)換流變壓器而言，交流耐壓試驗(yàn)?zāi)苡行Оl(fā)現(xiàn)換流變壓器的絕緣缺陷，對(duì)保證換流變壓器的安全運(yùn)行有重要意義[2]。換流變壓器閥側(cè)繞組交流耐壓試驗(yàn)及局部放電測(cè)量用以考核閥側(cè)繞組對(duì)網(wǎng)側(cè)繞組和地的交流耐壓強(qiáng)度和交流耐壓下的絕緣性能[3,4]。因此，有必要對(duì)換流變壓器交流耐壓試驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行分析研究，給出處理辦法。

某直流輸電工程金官站YY型換流變壓器由天威保變生產(chǎn)，型號(hào)為ZZDFPZ-317600/500[5]。本文針對(duì)金官換流站YY5換流變出廠試驗(yàn)過程中交流耐壓試驗(yàn)放電超標(biāo)的情況進(jìn)行了故障原因分析，并給出了處理意見。

1 試驗(yàn)簡介

換流變閥側(cè)交流外施耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)電壓為598 kV，當(dāng)試驗(yàn)電壓加至約450 kV時(shí)，放電量值為2690pC，合同要求放電量值≤100pC，試驗(yàn)結(jié)果不合格。

1.1 試驗(yàn)接線

為方便觀察，僅畫出關(guān)鍵部位接線。

圖1 試驗(yàn)接線

圖中DΙV是1200 kV電容分壓器，圖中未畫出部分包含1 200 kV/6 A串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)，TWPD-2D局部放電測(cè)量儀，額定容量為31 500 kVA的試驗(yàn)中間變壓器。

1.2 試驗(yàn)方法及順序

1）試驗(yàn)前，檢查變壓器油面高度，放出升高座及套管內(nèi)的殘留氣體。

2）在閥側(cè)端子接入分壓器，整個(gè)試驗(yàn)過程中監(jiān)視試驗(yàn)電壓值。

3）在閥側(cè)繞組測(cè)量端子上注入500 pC方波，校準(zhǔn)局部放電測(cè)試系統(tǒng)。

4）合閘后，監(jiān)視峰值電壓表及電流表，逐步升至試驗(yàn)電壓值，保持60分鐘，然后迅速降低至1/3試驗(yàn)電壓以下，并切斷電源。

5）詳細(xì)記錄整個(gè)試驗(yàn)過程中的各種現(xiàn)象，記錄線路的背景干擾水平，記錄放電起始及熄滅電壓，并每隔5 min記錄一次局部放電量。

1.3 結(jié)果判斷

1）在加壓過程中，電壓不突然下降，電流指示不擺動(dòng)，沒有放電聲。

2）測(cè)得的局部放電量小于300 pC，且試驗(yàn)過程中無明顯上升趨勢(shì)，則試驗(yàn)合格。

3）PD并無連續(xù)上升趨勢(shì)[6]。

2 事故診斷

在發(fā)現(xiàn)放電量超標(biāo)后，現(xiàn)場立即開始查找事故原因。更換測(cè)量線重新進(jìn)行試驗(yàn)仍存在放電超標(biāo)現(xiàn)象，改變接線位置再測(cè)問題仍舊存在。

2.1 色譜分析

電力變壓器的大多數(shù)內(nèi)部故障可以根據(jù)對(duì)變壓器油中的溶解氣體的分析來判斷[7]，為驗(yàn)證此次交流耐壓試驗(yàn)中確實(shí)存在放電現(xiàn)象，對(duì)換流變絕緣油進(jìn)行油色譜分析，數(shù)據(jù)如下：

表1 換流變油色譜分析結(jié)果（μL/L）

通過油色譜分析，可判定絕緣內(nèi)部存在放電現(xiàn)象。

2.2 超聲探測(cè)

變壓器的內(nèi)絕緣發(fā)生局部放電時(shí)，由于釋放的能量較大，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械震蕩波，該震蕩波以球面聲波的形式經(jīng)絕緣介質(zhì)向外傳播[8]。如圖將超聲傳感器吸附在油箱壁上，就可以探測(cè)到內(nèi)部放電點(diǎn)的位置。經(jīng)過超聲探測(cè)，此次放電點(diǎn)定位為換流變內(nèi)部網(wǎng)側(cè)線圈下角。

圖2 超聲探測(cè)示意圖

2.3 換流變解體檢查

1）器身脫油后檢查外部，未發(fā)現(xiàn)異常；

2）解體柱2整體線圈，拆除閥側(cè)線圈外部紙板、屏蔽、撐條、上下端部角環(huán)，未發(fā)現(xiàn)異常；

3）拔出閥側(cè)線圈，對(duì)線圈各部位進(jìn)行仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；

4）繼續(xù)解體柱2整體線圈，拆除網(wǎng)側(cè)線圈外部紙板、撐條、角環(huán)、端圈等絕緣件，拆解至下部項(xiàng)31正角環(huán)，發(fā)現(xiàn)角環(huán)內(nèi)徑側(cè)有放電痕跡，且放電位置與局部放電超聲定位位置結(jié)果一致；

5）為保證檢查過程沒有遺漏，對(duì)整體線圈進(jìn)行了進(jìn)一步解體，拆除網(wǎng)側(cè)線圈外部絕緣件并拔出網(wǎng)側(cè)線圈，對(duì)線圈及絕緣件進(jìn)行了逐一檢查，未見異常；

6）網(wǎng)側(cè)線圈內(nèi)徑側(cè)絕緣及調(diào)壓線圈不再解體檢查，原因是：①本次故障是在進(jìn)行閥側(cè)交流外施耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生放電，此時(shí)變壓器網(wǎng)側(cè)繞組首末端連同調(diào)壓繞組均可靠接地，因此，網(wǎng)側(cè)與調(diào)壓繞組之間以及繞組對(duì)地均處于等電位（零電位）狀態(tài)，無發(fā)生放電的可能；②在進(jìn)行閥側(cè)交流外施耐壓試驗(yàn)前，變壓器已經(jīng)完成了長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)（絕緣試驗(yàn)前），試驗(yàn)過程對(duì)網(wǎng)側(cè)與調(diào)壓繞組之間的絕緣進(jìn)行了考核，試驗(yàn)合格。

3 原因分析與處理建議

3.1 原因分析

將表面有放電痕跡的角環(huán)解剖檢查發(fā)現(xiàn)，角環(huán)夾層有明顯的爬電痕跡，且夾層爬電痕跡與表面爬電痕跡比較有兩個(gè)特點(diǎn)：一是夾層爬電痕跡要重于表面，夾層的爬電面積大于表面；二是夾層內(nèi)有兩條明顯的樹枝狀爬電痕跡，而表面只有一條樹枝狀爬電痕跡。繼續(xù)向深層解剖角環(huán)，在削除約0.3 mm厚絕緣層后，放電痕跡消失。

綜合解體檢查結(jié)果和試驗(yàn)情況，有爬電痕跡的項(xiàng)31角環(huán)處是此次局部放電超標(biāo)的故障點(diǎn)。如因非角環(huán)質(zhì)量缺陷引起的放電，則應(yīng)沿角環(huán)表面爬電或擊穿角環(huán)，不應(yīng)在夾層內(nèi)爬電。因此，根據(jù)角環(huán)夾層的樹枝狀爬電痕跡特點(diǎn)和角環(huán)內(nèi)徑側(cè)相關(guān)的撐條、密封環(huán)上無異常等情況，可以判定導(dǎo)致本次放電故障的原因是由于項(xiàng)31角環(huán)本身存在質(zhì)量缺陷所致。

3.2 處理建議

更換部分絕緣件，新更換的角環(huán)在到廠后全部進(jìn)行X光檢測(cè)，合格后用于裝配；按照新產(chǎn)品要求進(jìn)行變壓器回裝和各項(xiàng)工藝處理；復(fù)試所有出廠試驗(yàn)項(xiàng)目。

4 結(jié)束語

本文采用超聲探測(cè)、絕緣油色譜分析、換流變壓器解體檢查等手段對(duì)換流站YY5出廠試驗(yàn)中的交流耐壓試驗(yàn)局部放電超標(biāo)現(xiàn)象進(jìn)行了分析，確定了引起放電超標(biāo)的原因?yàn)榻黔h(huán)生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品存在質(zhì)量不良的情況，針對(duì)故障原因提出了處理方法。