220 kV變壓器現(xiàn)場局部放電試驗要點分析

吳添權(quán)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

0 引 言

GB50150—2016《電氣設(shè)備交接試驗標準》中明確規(guī)定，110 kV及以上變壓器必須在交接時開展局放試驗[1]，測定其安全性能是否達標。該試驗過程中受設(shè)備因素、電源容量等影響，很容易出現(xiàn)由外部干擾造成的操作不達標、結(jié)果不準確等問題。因此，必須針對220 kV變壓器交接中的各項要求，做好現(xiàn)場局放試驗方案的設(shè)計，精準查找變壓器中的絕緣缺陷。

1 變壓器局部放電試驗的重要性

變壓器在高電場強度作用下很容易出現(xiàn)電極擊穿造成的局部放電，長此以往，很容易加速絕緣老化或引起絕緣損壞，對變壓器安全運行具有非常嚴重的威脅。一般情況下，高電場強度作用下變壓器電極間的放電量很小，現(xiàn)場檢測中很難發(fā)現(xiàn)，投入使用后的局放累積效應(yīng)會造成變壓器絕緣缺陷放大，最終造成絕緣擊穿，引起嚴重變電事故，需全面重視。

局部放電試驗作為變壓器電氣試驗中的典型非破壞性試驗，可以有效檢測變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和有效性。該試驗過程中可以通過模擬高壓環(huán)境快速確定變壓器的局放量，分析其在不同電壓等級下的安全性能，對變壓器進行有效評級。尤其是新裝變壓器過程中，可通過局部放電試驗查找變壓器的微小缺陷，防患于未然，已經(jīng)成為當前變壓器投入使用前的重要檢測環(huán)節(jié)，具有良好的實用前景。

2 220 kV變壓器現(xiàn)場局部放電試驗方案

本研究以某地區(qū)新投入使用的以SSZ10-220系列變壓器為例，開展交接時的高壓電氣試驗，對其絕緣缺陷進行檢查，具體內(nèi)容如下。

2.1 變壓器概況

2021年6 月，某地區(qū)220 kV變電站舊主變故障退運，需更換新的變壓器，其關(guān)鍵參數(shù)見表1。

表1 新投入的SSZ10-220系列變壓器參數(shù)

2.2 試驗方案設(shè)計

（1）試驗電源。現(xiàn)階段變壓器局部放電試驗電源主要包括工頻電源、中頻發(fā)電機及變頻電源3種類型。本次局部放電試驗中主要選用變頻電源（20～300 Hz），可用于交變磁通的連續(xù)調(diào)節(jié)，設(shè)備體積小，操作較為簡單，適用范圍較廣。

（2）接線設(shè)置。220 kV變壓器局部放電試驗過程中可通過直接加壓或感應(yīng)加壓進行升壓操作。受現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備性能的影響，本次220 kV變壓器加壓方式主要利用低壓側(cè)感應(yīng)耐壓。其中，電壓輸入側(cè)接變頻電源柜，供給一臺多繞組中間變壓器，高壓側(cè)接入電抗器、分壓器等，分別用于檢測SSZ10-220系列變壓器中的容性無功和輸出電壓值。上述接線設(shè)計過程中220 kV變壓器高壓側(cè)選用電容型套管，帶有電容末屏，可直接用于現(xiàn)場測量，替代傳統(tǒng)局部放電檢測中的耦合電容器。如圖1所示。

圖1 新投入的SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗接線

依照SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗接線情況，根據(jù)GB50150—2016《電氣設(shè)備交接試驗標準》的各項指標[2]，可確定本次試驗中SSZ10-220系列變壓器試驗高壓側(cè)電壓應(yīng)分別為：

若采用SSZ10-220系列變壓器低壓側(cè)單邊加壓，此時對應(yīng)的低壓側(cè)電壓參數(shù)如下：

（3）合格判據(jù)。本次SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗過程中，若：

（1）加壓過程中不存在電壓突變情況；

（4）直至最終電壓升高到Um后，停止加壓，觀察5 min，若局放均未出現(xiàn)明顯變化。

此時，可確定該變壓器絕緣性能達標[3]。

2.3 試驗操作要點

（1）檢查局部放電系統(tǒng)接線情況，確定裝置、線路等接地是否良好。

（2）為保證試驗結(jié)果的準確性和可靠性，在開始測試前必須進行儀器放電量的校準。可在高壓端與大地回路上調(diào)整儀器參數(shù)，開展100 pC標準脈沖下的試驗回路校準，標定局放100 pC。

（3）對儀器局放量進行校準后，調(diào)節(jié)電源頻率為100 Hz，調(diào)整試驗電壓，使其小于1/3規(guī)定測量電壓，接通電源，開始本次試驗。

（4）持續(xù)緩慢升壓到1.5Um/后，保持 5 min。每隔30 s記錄一次局部放電量，持續(xù)觀察局放檢測儀中的數(shù)值變化情況。

（5）若局放水平不超過100 pC，且穩(wěn)定在1.5Um/后局放量無明顯波動。此時，可繼續(xù)升壓到1.5Um/，每隔30 s記錄一次局部放電量，觀察局放變化情況。

（6）直至30 min內(nèi)局放無明顯上升后，可緩慢降壓，在電壓低于1/3規(guī)定測量量后，切除電源，拆檢裝置，本次試驗完畢。

3 220 kV變壓器現(xiàn)場局部放電試驗應(yīng)用

3.1 試驗注意事項

變壓器現(xiàn)場局部放電試驗過程中受環(huán)境因素影響較為嚴重，很容易出現(xiàn)由外部干擾造成的局放波動，導(dǎo)致試驗結(jié)果不準確。為避免上述問題，220 kV變壓器現(xiàn)場測試時應(yīng)針對不同類型干擾因素，分別開展對應(yīng)控制，如表2所示。

表2 不同類型放電干擾因素的控制方案

懸浮電位放電干擾和電源干擾是影響本次SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗中的重要影響因素[4]。在處理過程中人員針對試驗現(xiàn)場情況，將試驗裝置、被測變壓器等均可靠接地。同時，試驗電源設(shè)置過程中將其獨立安置，避免了直接將試驗電源接入電子裝置后引起的測量誤差。

除上述問題外，在220 kV變壓器現(xiàn)場局部放電試驗過程中還要嚴格控制試驗時間。高壓電氣試驗均會對被測試裝置性能產(chǎn)生不可逆的影響。在局部放電過程中，若長久加壓或反復(fù)試驗，均會對220 kV變壓器絕緣性能造成沖擊，致使其出現(xiàn)內(nèi)部絕緣物質(zhì)損壞，引起絕緣安全缺陷。因此，本次現(xiàn)場操作的過程中應(yīng)確保試驗時間在30 min內(nèi)[5]，對加壓過程中的各個環(huán)節(jié)進行嚴格控制。

3.2 試驗結(jié)果評估

現(xiàn)場測試過程中可發(fā)現(xiàn)：新投入的SSZ10-220系列變壓器折算局放量為100 pC，且局部放電情況未出現(xiàn)明顯波動，滿足規(guī)范標準，如表3所示。

表3 SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗結(jié)果

4 結(jié) 論

變壓器絕緣性能直接影響著變電系統(tǒng)的安全效益和經(jīng)濟效益。為進一步提升220 kV變壓器運行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，在投入使用前必須針對變壓器絕緣性能指標，做好局部放電試驗的設(shè)計和優(yōu)化，針對變壓器關(guān)鍵參數(shù)，合理選用試驗電源、科學(xué)開展試驗接線、設(shè)置有效檢測指標及有序開展試驗操作，最大限度提升試驗結(jié)果的準確性，使其能夠全面反映變壓器的隱蔽缺陷，從根本上減少由該因素導(dǎo)致的變電事故。