須琳 徐晨 汪英倫
摘要:變壓器的安全可靠性主要取決于其絕緣性能,長時感應(yīng)耐壓(AClongduration,ACLD)帶局部放電測量試驗是一項考核其絕緣結(jié)構(gòu)可靠性的重要試驗。本文以國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW機組工程500kV主變壓器為例,具體分析了長時感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗工作情況與注意事項,以期可供參考。
關(guān)鍵詞:變壓器;長時感應(yīng)耐壓;局部放電;試驗
1?引言
在電力系統(tǒng)中變壓器占據(jù)核心地位,投運前做好相關(guān)試驗工作是保證電壓器后期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。長時感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗是投運前試驗項目之一,其可有效檢查變壓器絕緣,還可通過局部放電測量及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計不當、工藝不良以及各種外界因素所致的內(nèi)部缺陷,本文主要圍繞此試驗展開詳細分析。
2?變壓器基本情況
國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW機組工程500kV主變壓器采用中性點直接接地方式,發(fā)電機與主變壓器間采用全連式離相封閉母線連接,具體變壓器參數(shù)如下表1所示。
本次對#2主變壓器進行感應(yīng)耐壓試驗帶局部放電測量試驗,本次試驗為變壓器現(xiàn)場安裝后投運前進行的交接試驗,確認變壓器絕緣狀況是否良好。
3?試驗工作內(nèi)容
3.1試驗電壓及加壓程序
結(jié)合相關(guān)規(guī)范與變壓器實際情況,此次現(xiàn)場局部放電試驗加壓程序如下圖1所示。其中,預加電壓U1=1.7Um/?=539.84kV;測量電壓U2=1.5Um/=476.33kV;U3=1.1Um/=349.31kV;Um為500kV系統(tǒng)最高電壓550kV。
電壓施加時,不超過U3/3電壓情況下,接通電源并增至U3,維持5min,讀取放電量值;無異常繼續(xù)增加電壓,增至U2,維持5min,讀取放電量值;無異常繼續(xù)增加電壓,增至U1,開展耐壓試驗,耐壓時間(120×50/f)s;降壓,由U1降至U2,維持60min,實施局部放電觀測,此階段每5min讀取一次放電量值;60min后,降壓至U3,維持5min,讀取放電量值;降壓,降低至U3/3以下并切斷電源,完成加壓程序。
3.2試驗設(shè)備布置
試驗設(shè)備布置在被試主變前的巡視道上(見圖2)。
3.3試驗接線
本次試驗采用低壓勵磁、對稱加壓接線方式,見圖3所示。
Tr—單相中頻試驗變壓器(450kVA、±25kV/350V、30~300Hz);
L—補償電抗器;MI1—局部放電檢測阻抗;a、x—低壓繞組兩端,
A—高壓端,O-中性點。
3.4各級電壓計算與試驗設(shè)備選擇
3.4.1各級電壓計算
局放試驗時,當局部放電測量電壓按1.7Um/計,且試驗時高壓分接開關(guān)置于第1分接位置,勵磁變高壓側(cè)選取X1、Y1檔短接接地,25kV檔對稱輸出,低壓側(cè)選取350V(考慮變頻電源額定輸出為0~350V,若取400V則UA時不滿足條件),變比為50Kv/350V,變壓器及勵磁變各側(cè)電壓計算如下:主變高、低壓電壓比:K1=551.25//27=11.79;勵磁變高、低壓電壓比:K2=50000/350=142.9。
(1)當高壓A相線端試驗電壓為:UA=1.7Um/=1.7×550/=539.84kV時,低壓ax相間試驗電壓為:Uax=UA/K1=539.84/11.79=45.78kV;勵磁變低壓側(cè)電壓為:Uax‘=Uax/K2=45.78/142.9=320.5V。
(2)當高壓A相線端試驗電壓為:UA=1.5Um/=1.5×550/=476.33kV時,低壓ax相間試驗電壓為:Uax=UA/K1=476.33/11.79=40.40kV;勵磁變低壓側(cè)電壓為:Uax‘=Uax/K2=40.40/142.9=282.7V。
(3)當局部放電測量電壓按1.1Um/計,變壓器各側(cè)電壓計算為UA=1.1Um/=1.1×550/=349.31kV時,低壓ax相間試驗電壓為:Uax=UA/K1=349.31/11.79=29.63kV;勵磁變低壓側(cè)電壓為:Uax‘=Uax/K2=29.63/142.9=207.3V。
試驗回路中與試驗電壓對應(yīng)的各級電壓數(shù)值如下表2:
3.4.2升壓變壓器變比選擇
因被試變壓器低壓側(cè)在1.7Um/試驗電壓下低壓側(cè)電壓為45.78kV,升壓變壓器使用一臺即足夠。升壓變壓器高壓側(cè)有5kV、25kV、60kV繞組各兩對;低壓側(cè)繞組兩對,均具有350V、400V、450V抽頭。根據(jù)本次試驗情況與變頻柜參數(shù),升壓試驗變壓器高低壓側(cè)電壓選擇兩個25kV套管輸出額定±25kV,X1、Y1短路接地,其余繞組套管懸空,低壓側(cè)選擇兩個繞組的0~350V并聯(lián)。
3.5試驗回路參數(shù)估算
補償采用四臺電抗器35kV/8A/6H(或35kV/12A/3H)。
3.5.1變頻電源工作點估算
試驗時,補償電抗器采用4臺35kV/12A/3H兩串兩聯(lián),等效值為70kV/24A/3H。
電感量:L=3H。
主變壓器HV-LV及地電容量:24.37nF。
估算該變壓器高壓側(cè)入口電容集中參數(shù)值:24.37/3=8.12nF。
變壓器高壓對低壓變比:k=551.25//27=11.79。
高壓側(cè)電容量換算到低壓側(cè)電容量:8.12×k2=8.12×11.792=1129.18nF。
主變壓器LV-HV及地電容量:55.98nF。
由此可得,低壓側(cè)對地總電容:(1129.18+55.98)/4=296.29nF=0.296uF。
因此變頻電源諧振頻率:f==168.89Hz(L=3H,C=0.296×10-6F)。
3.5.2電抗器補償容量估算及其配置方案
試驗頻率下容性無功功率估算如下:Qc=U2ωc=(1.5×550//11.79×103)2×2×3.14×168.89×0.296×10-6=512kVar。
試驗時電抗器的視在容量:S=70×24=1680kVar。
電抗器補償效率:η=512/1680=30.5%。
此時,升壓變壓器變比:50kV/350V=142.9。
3.5.3變頻柜電流計算:
變壓器低壓側(cè)有功電流:I=265.8/45.78=5.81A。
此時變頻柜輸出側(cè)(即勵磁變壓器低壓側(cè))電流:5.81×142.9=830.2A。
變頻柜輸出功率約為主變的空載損耗265.8kW,變頻柜效率約為75%,因此變頻柜輸入端需提供容量265.8/0.75=354.4kVA,電源輸入電流應(yīng)為:354400//380=538.5A。
由此計算可得,連接升壓變壓器低壓側(cè)與變頻柜電纜截面須在240㎜2以上,變頻柜380V側(cè)與試驗電源側(cè)連接電纜截面在120㎜2以上。
3.5.4預加壓時間計算:
根據(jù)換算公式,在試驗頻率為168.89Hz下,預加壓時間為:T2=6000/168.89=35秒。
4試驗結(jié)果與分析
4.1試驗結(jié)果
本次試驗結(jié)果如下表3所示。
4.2試驗分析
試驗時,B相電流最小,頻率比A、C低4-5Hz,原因:無功方面:A相整個磁路長,電容小,容抗大,需要補償?shù)臒o功較小,因此相比B相,電抗器輸出無功較小,因此頻率大;有功方面:磁路長,電阻大,電流小。綜上所述,B相電流較小。但是無功電流較小,對整體電流影響微弱。
5結(jié)語
綜上所述,電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備,長時感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗不僅是產(chǎn)品出廠例行試驗之一,還被選為現(xiàn)場交接驗收的重要試驗。通過科學開展長時感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗工作,可準確判斷變壓器的絕緣狀況,有效衡量電力變壓器質(zhì)量,為電力系統(tǒng)安全運行提供保障。
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作者簡介:須琳(1981-),男,江蘇無錫人,工程師,本科,研究方向:發(fā)電機組及變電站調(diào)試,涉網(wǎng)。