現場電力變壓器局放電試驗方法

肖偉寧

摘要：電力變壓器的常規絕緣試驗很難發現變壓器內部絕緣局部受損或局部匝間短路缺陷問題。測試變壓器的局部放電特性關健在于檢查變壓器絕緣內部是否存在弱點和缺陷。本文根據現場調試經驗，給出試驗結果，簡要介紹電力變壓器現場局部放電試驗方法。

關鍵詞：變壓器;局部放電

1.前言

電力變壓器作為變電所最重要的高壓電氣設備，對電力系統的安全穩定運行至關重要，如運行發生故障，其檢修難度大、時間長、經濟損失嚴重。隨著電力變壓器電壓等級不斷提高，容量增大，常規絕緣試驗很難發現變壓器內部絕緣局部受損或局部匝間短路缺陷問題，而進行變壓器交流耐壓試驗在一定程度上損傷絕緣，影響到設備以后的運行性能。因此，通過變壓器的局部放電試驗是檢查變壓器絕緣內部是否存在弱點和缺陷的最好方法之一。局部放電是指發生在電極之間但并未貫穿電極的放電，它是由于設備絕緣內部存在弱點或生產過程中造成的缺陷，在高電場強度作用下發生重復擊穿和熄滅的現象，表現為絕緣內氣體的擊穿、小范圍內固體或液體介質的局部擊穿或屬表面的邊緣及尖角部位場強集中引起局部擊穿放電等。若電器設備絕緣在運行電壓下不斷出現局部放電，這些微弱的放電將產生累積效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴大，最后導致整個絕緣擊穿。電力變壓器主要采用油紙絕緣結構，由電工紙層和絕緣油交錯組成，大型變壓器結構復雜、絕緣分布很不均勻，設計不當時容易造成局部場強過高，或由于工藝不良等因素造成內部缺陷時，在變壓器內部必然會產生局部放電現象，并逐漸發展，最后造成變壓器損壞。

2.變壓器參數和局部放電試驗前的準備工作

以廣州220kV科城變電站220kV #1主變局部放電交接試驗為例，介紹現場試驗方法及應用情況。

2.1變壓器參數

變壓器銘牌參數如表1所示。

2.2試驗條件及準備工作

① 變壓器真空注油后，靜置時間不小于72小時;

② 局放電試驗前主變的常規試驗及絕緣油色譜分析試驗均合格;

③ 變壓器繞組變形試驗、交流耐壓試驗均合格，

④ 試驗前，變壓器各側套管CT二次組短路接地。

⑤ 試驗前，變壓器各側套管法蘭、散熱器頂端等處排放沉積氣體

⑥ 試驗前，主變220kV、110kV側引線已拆除并拉開到3至5米及以上的安全距離，且引線通過接地刀閘接地;

⑦ 提供三相380V、300A試驗電源;

⑧ 變壓器10kV側引線拆除;

⑨ 試驗前，主變分接開關檔位置于第1分接位置.

3.試驗方法及接線圖

3.1根據《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》GB 50150-2016要求施加電壓方法應符合下列規定：

1）應在不大于 U2/3 的電壓下接通電源;

2）電壓上升到1.1Um，應保持 5min，其中Um為設備最高運行線電壓的有效值;

3）電壓上升到U2應保持 5min;

4）電壓上升到U1，其持續時間應按本標準第8.0.13條第2款的規定執行;

5）U1到規定時間后應立刻不間斷地將電壓降到U2，當Um大于等于 300kV 應至少保持 60 min，當 Um小于 300kV應至少保持 30min，同時應測量局部放電;

6）電壓降低到1.1Um/√3，應保持 5min;

7）當電壓降低到 U2/3以下時，方可切斷電源;

8）除 U1的持續時間以外，其余試驗持續時間應與試驗頻率無關;

9）對地電壓值應按下列公式計算：

U 1 = 1. 7Um /√3

視試驗條件而定 = 1. 5Um /√3或 = 1. 3Um /√3

3.2試驗接線根據《電力變壓器-第3部分-絕緣水平、絕緣試驗和絕緣空氣間隙》GB1094.3的規定，采用被試變低壓加壓勵磁，對稱加壓接線方式，局部放電試驗接線如圖1所示。

當試驗電壓為U3時，被試變壓器低壓側加壓電壓為：160kV/k1=11.8kV;

分壓器峰值表的讀數為：11.8 kV;變頻電源輸出11.8kV/50=236V

當試驗電壓為U2時，被試變壓器低壓側加壓電壓為：218kV/k1=16.1kV;

分壓器峰值表的讀數為：16.1kV;變頻電源輸出16.1kV/50=322V

當試驗電壓為U1時，被試變壓器低壓側加壓電壓為：248kV/k1=18.3kV;

分壓器峰值表的讀數為：18.3kV;變頻電源輸出18.3kV/50=366V

5.判斷標準

5.1 根據 《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》GB 50150-2016中第 8.0.14條款：繞組連同套管的長時感應電壓試驗帶局部放電測量（ACLD）時

（一）、電壓等級 220kV 及以上變壓器在新安裝時，應進行現場局部放電試驗。電壓等級為 110kV 的變壓器，當對絕緣有懷疑時，應進行局部放電試驗;

（二）、局部放電測量應符合下列規定：

① 在施加試驗電壓的整個期間，應監測局部放電量;

② 在施加試驗電壓的前后，應測量所有測量通道上的背景噪聲水平;

③ 在電壓上升到U2及由U2下降的過程中，應記錄可能出現

的局部放電起始電壓和熄滅電壓，應在1.1Um/√3 下測量局部放電視在電荷量;

④ 在電壓U2 的第一階段中應讀取并記錄二個讀數，對該階段不規定其視在電荷量值;

⑤ 在施加U1期間內可不給出視在電荷量值;

⑥ 在電壓U2 第二個階段的整個期間，應連續地觀察局部放電水平，并應每隔 5min 記錄一次。

（三）、長時感應電壓及局部放電測量試驗合格，應符合下列規定：

① 試驗電壓不應產生忽然下降;

② U2 = 1. 5Um /√3 下的長時試驗期間，局部放電量的連續水平不應大于 500pC 或在 U2 = 1. 3Um /√3下的長時試驗期間，局部放電量的連續水平不應大于 300pC;

③ 在U2 下，局部放電不應呈現持續增加的趨勢，偶然出現的較高幅值的脈沖可不計人;

④ 在 1. 1Um /√3下，視在電荷量的連續水平不應大于 100pC

（四）、因此滿足下列要求時，則試驗合格：

（1）試驗電壓不產生突然下降;

（2）被試變壓器在1.1 Um/√3試驗電壓下，高、中壓線端視在放電量的連續水平不大于100pC。

（3）被試變壓器在1.5 Um/√3試驗電壓下，高、中壓線端視在放電量的連續水平不大于500 pC。

（4）在1.5 Um/√3試驗電壓下，局部放電不呈現持續增加的趨勢;

（5）該變壓器通過了1.7Um/√3電壓下的感應耐壓。

（6）局放試驗后的油色譜分析結果合格，并與局放試驗前的分析結果無明顯差異。

6.試驗步驟

① 在試驗準備過程中，短接套管式CT二次端子，將試驗設備吊裝擺放到位;

② 按照試驗接線圖完成試驗接線，并保證各高電壓引線的電氣距離，連接勵磁變壓器和被試變壓器低壓套管的導線應用絕緣帶固定，防止擺動;

③ 試驗接線檢查，確保設備接地良好，各引線連接良好、牢靠，表計倍率正確，變頻電源散熱風口均已打開;

④ 從被試變高壓側注入標準方波信號進行校準（校準按多端測量、多端校準的方式進行，在各端頭分別注入500pC標準信號量）;

⑤ 觀測背景放電量水平、波形特點、相位等情況并進行紀錄。如背景放電量值較大（接近或超過局放規定值），需查明原因并進行處理，確保背景小于規定值;

⑥ 現場試驗負責人復核安全措施及試驗接線，確保安全措施到位且接線無誤后下令升壓校核電壓比;

⑦ 變頻電源操作人員接到試驗負責人指令，先調頻、回路無異常則開始升壓;核實各部位電壓變比關系正常后，降壓至零，并切斷試驗電源，拆除校驗裝置。

⑧ 現場試驗負責人復核試驗接線無誤后，再次升電壓，開始測試。升壓至1/3-1/2試驗電壓，觀測局部放電量有無異常，有則必須查明原因。觀察電容分壓器及各表計數值顯示是否正常;

⑨ 按照加壓程序給被試變壓器加壓，測試并紀錄局部放電起始電壓、局部放電熄滅電壓、各階段局部放電量等數值;

⑩ 試驗結束后，迅速降低試驗電壓，當電壓降至U2/3以下時，可切斷電源;

11 在拆除試驗接線時，嚴格按照停電、驗電、掛接地線步驟進行，防止殘余電荷電擊傷人;

12 試驗結束后取油樣進行色譜分析。

7.試驗程序

（1）試驗加壓程序如圖2。

試驗分別對高壓繞組A、B、C相及中壓繞組Am、Bm、Cm相進行試驗。

C=120 ×額定頻率/試驗頻率（秒），但不少于15秒;

U1=1.7Um/√3;U2=1.5 Um/√3;U3=1.1Um/√3;Um=252kV;

高壓側試驗時Um=253kV，U1=248kV，U2=218kV，U3=160kV，試驗頻率為142 Hz，C=120×額定頻率/試驗頻率=45（s）。

中壓側試驗時Um=121kV，U1=118.8kV，U2=104.8kV，U3=76.8kV，試驗頻率為142Hz，C=120×額定頻率/試驗頻率=45（s）。

（2）高壓線端的視在放電量測量數據如表3。

（3）中壓線端的視在放電量測量數據4如表所示。

8.總結：

現場試驗的經驗表明，在變壓器所有交接試驗項目中，局部放電測量是難度最大，考核最嚴格。是對變壓器內部絕緣缺陷反應靈敏的試驗，是衡量電力變壓器質量的重要檢測手段，局放電試驗的開展，促進了電力變壓器的設計、制造和安裝工藝質量水平得到很大的提高.為電網的安全穩定運行，提供堅實的基礎和保障。目前，隨著局放電試驗對變壓器內部絕緣缺陷檢測靈敏性得廣泛認可，相信局放試驗將在電力系統安全穩定運行中扮演越來越重要角色.因此，在現場變壓器局部放電的試驗中，我們需要做的就是選取合適的試驗條件，試驗內容和試驗方法，注意試驗中的安全設置，以確保試驗能夠圓滿順利的進行，獲得相應的數據，從而科學的判斷變壓器的整體性能，提升變壓器的可靠性和穩定性。

參考文獻

[1]李建明，朱康. 高壓電氣 設備試 驗方法 [ M ] . 北 京：中國電力出版社，2001：90.

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[4]GB 1094.3 -2003.《電力變壓器 部分：絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空隙間隙》

[5]DL 417—91 .電力設備局部放電現場測量導則 [ S].1992

（作者單位：廣州南方電力技術工程有限公司）