特高壓泉城站主變壓器現場局部放電試驗技術研究

朱文兵，周加斌，許　偉，劉洪正，陳玉峰

（國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南　250003）

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特高壓泉城站主變壓器現場局部放電試驗技術研究

朱文兵，周加斌，許偉，劉洪正，陳玉峰

（國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003）

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

關鍵詞：特高壓變壓器；局部放電試驗；試驗參數計算；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，是國網特高壓建設工程“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備之一，為考核其在制造、運輸和安裝后的絕緣性能，根據GB/T 50832—2013《1 000 kV系統電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》等標準的相關要求，特高壓變壓器在現場安裝完成后必須進行繞組連同套管的感應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構，現場需分別對主體變壓器和調壓補償變壓器進行局部放電試驗；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、試驗設備容量大；3）交接試驗標準要求高，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備有限公司生產。

兩個廠家生產的主變壓器均采用單相分體的自耦變壓器結構，中性點無勵磁調壓。由主體變壓器和調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，單柱容量334 MVA，本體容量1 000 MVA。山東電力設備有限公司的產品采用2個主柱和2個旁軛結構，單柱容量500 MVA。采用兩柱結構的變壓器空載損耗相對較低。

變壓器主要技術參數如下：

設備型號：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系統電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》等相關技術標準要求，特高壓變壓器主體變及調補變現場局部放電試驗時，試驗電壓及其加壓程序如圖2所示。

對于主體變壓器，系統最高運行電壓Um=1100kV

對于調補變壓器，系統最高電壓Um=126 kV

圖2　主體變及調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標準規定的試驗接線，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。

調補變壓器進行試驗時，連接繞組X2-X3端，在被試變壓器X3-X側加壓，利用被試變壓器a2-x2、X3-X側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為調壓繞組；a2、x2為調壓勵磁繞組；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的入口等效電容C=0.23 μF。現場試驗時，采用電感量為5 H的補償電抗器，兩節串聯后再并聯，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　現場采取的抗干擾措施

現場采用1 000 kW柴油發電機為試驗系統供電，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、行車等設備對試驗影響較大，這些設備通過電網會在試驗回路中產生較大的干擾信號，為減少試驗干擾，盡量避開在這些設備運行的時段進行試驗。

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，防止地線環流產生干擾；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、電抗器連接導線均采用直徑200 mm金屬波紋管內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行監測，發現電暈放電后采取相應屏蔽措施；使用超聲檢測儀對被試變壓器進行輔助監測，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

根據泉城站施工進度，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，試驗數據如表3、表4所示。

2號主變主體變壓器及調補變壓器局部放電量滿足相關規程要求，試驗合格。

表3　2號主變主體變壓器局部放電試驗數據

表4　2號主變調補變壓器局部放電試驗數據

從試驗情況來看：1）變頻電源、勵磁變壓器、補償電抗器等設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生飽和情況，因此所采用的特高壓局部放電試驗系統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、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，通過紫外成像儀發現高壓套管法蘭、低壓加壓線與儲油柜之間存在較強烈電暈放電，采取了相應的措施進行了處理。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）試驗方案計算結果與實際試驗數據基本一致。

6　結語

山東電科院順利完成了山東電網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，試驗方案計算結果與實際試驗數據基本一致。

特高壓局部放電試驗與常規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，應認真分析各類干擾來源，嚴格執行各項抗干擾措施，降低背景噪聲水平，保證測量結果的真實性。

參考文獻

［1］羅維，吳云飛，沈煜.特高壓變壓器現場局部放電試驗技術研究［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，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系統電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準［S］.

［5］DL/T 309—2010 1 000 kV交流系統電力設備現場試驗實施導則［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

文獻標志碼：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，從事變壓器技術方面研究。