500 kV廠(chǎng)變感應(yīng)耐壓帶局放試驗(yàn)閃絡(luò)放電分析

黃勝茂，吳新柱

(臺(tái)山核電合營(yíng)有限公司，廣東 臺(tái)山 529200)

1 廠(chǎng)用變壓器試驗(yàn)閃絡(luò)情況

某核電廠(chǎng)廠(chǎng)用變壓器為SFPFZ-130000/500型三相共體式變壓器。2014年2月，在該廠(chǎng)其2號(hào)廠(chǎng)用變壓器進(jìn)行繞組連同套管長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)如下情況：

2 故障查找及原因分析

初步分析認(rèn)為，A，B相套管外SF6氣室存在雜質(zhì)，隨后回收SF6并對(duì)SF6氣室進(jìn)行拆卸觀察。

2.1 故障查找

全封閉組合電器(GIS)氣室是全部采用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，并將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中的一種金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。它是由斷路器、母線(xiàn)、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器及套管組合而成的高壓配電裝置。此次試驗(yàn)的變壓器采用油－氣(SF6)高壓套管，套管頂部與外部GIS設(shè)備采用直連方式對(duì)接，試驗(yàn)前將套管與GIS連接直連段拆除，在高壓套管頂部氣室內(nèi)安裝試驗(yàn)用的臨時(shí)柱狀均壓罩，并對(duì)氣室充入合格SF6氣體，氣體壓力及微水均合格。

吊開(kāi)GIS氣室，對(duì)被試變壓器的高壓套管表面和GIS氣室內(nèi)壁進(jìn)行外觀檢查，套管表面未見(jiàn)明顯放電灼黑痕跡，但在GIS氣室內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)放電灼黑點(diǎn)狀痕跡。

經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，GIS氣室內(nèi)壁放電點(diǎn)與均壓罩表面的距離相等，因此初步判斷是試驗(yàn)均壓罩對(duì)GIS內(nèi)壁發(fā)生了放電。

2.2 放電原因分析

以下分析柱狀均壓罩對(duì)氣室內(nèi)壁絕緣距離情況。要分析油氣套管頂部GIS氣室內(nèi)壁放電原因，只需要復(fù)核均壓罩對(duì)氣室內(nèi)壁的絕緣距離是否大于SF6擊穿強(qiáng)度即可。

查詢(xún)廠(chǎng)家資料，可以得知柱狀均壓罩的半徑r1=9.5 cm，高度為h1=7 cm，GIS氣室的半徑為R2=15 cm，SF6的絕緣強(qiáng)度為75 kV/cm，試驗(yàn)電壓取U1=539.84 kV；該氣室的絕緣距離記為L(zhǎng)(單位：cm)，則有：L=U1/75(kV/cm)=7.19 cm，即均壓罩到氣室內(nèi)壁的距離大于7.19 cm，即可滿(mǎn)足絕緣要求，不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)放電現(xiàn)象。

對(duì) 于 柱 狀 均 壓 罩：R2-r1=15-9.5=5.5 cm＜7.19 cm，即試驗(yàn)電壓下均壓罩對(duì)氣室內(nèi)壁的絕緣距離不滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。而且該均壓罩由于制造工藝的偏差，均壓罩表面不可能完全光滑，導(dǎo)致其表面的電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻，從而更易造成對(duì)GIS內(nèi)壁的放電。

綜上所述，現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)均壓罩選型不當(dāng)。

3 均壓罩優(yōu)化

根據(jù)以上述判斷，要求變壓器廠(chǎng)家提供一個(gè)絕緣距離符合試驗(yàn)要求的均壓罩。廠(chǎng)家提供的優(yōu)化均壓罩為球冠狀均壓罩。球冠底面半徑r2=6.5 cm，球 冠 高 度h2=9 cm，球 半 徑R1=17.5 cm。R2-r2=15-6.5=8.5 cm＞7.19 cm，均壓罩的絕緣距離滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

4 優(yōu)化均壓罩試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)更換為球冠狀均壓罩，再次試驗(yàn)。試驗(yàn)前，對(duì)GIS氣室和試驗(yàn)裝置進(jìn)行充分清潔，同時(shí)對(duì)變壓器本體進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，測(cè)量介質(zhì)損耗和電容量，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與局部放電前的數(shù)據(jù)作對(duì)比，結(jié)果表明第一次局部放電試驗(yàn)后變壓器的絕緣特性并未受到影響。

同時(shí)對(duì)高壓套管頂部氣室內(nèi)SF6氣體進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 第二次局部放電試驗(yàn)前SF6氣體試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由上述試驗(yàn)可以確認(rèn)，采用球冠狀均壓罩后，變壓器的絕緣和SF6氣體的微水、壓力均滿(mǎn)足感應(yīng)耐壓帶局放試驗(yàn)要求。2014-04-11，對(duì)2號(hào)廠(chǎng)用變壓器進(jìn)行第二次繞組連同套管長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗(yàn)，在的電壓下，未發(fā)現(xiàn)明顯放電聲音；在的電壓下持續(xù)60 min時(shí)，高壓繞組局部放電量如表2所示，A，B，C三相的局部放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，滿(mǎn)足交接試驗(yàn)協(xié)議要求。

表2 變壓器局部放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)

采用相同的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)接線(xiàn)，在1號(hào)廠(chǎng)用變壓器上進(jìn)行繞組連同套管長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)順利通過(guò)，表明現(xiàn)場(chǎng)改用球冠狀均壓罩的試驗(yàn)裝置是正確可行的。

5 結(jié)論

工作的順利完成；同時(shí)，為某核電廠(chǎng)500 kV倒送電創(chuàng)造了條件。

(1) 原試驗(yàn)裝置在發(fā)生閃絡(luò)后，分析方向不明確，無(wú)有效手段處理，處理周期長(zhǎng)，且反復(fù)試驗(yàn)存在損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，另外多次請(qǐng)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)需要較高費(fèi)用；采用優(yōu)化后的新試驗(yàn)均壓裝置一次試驗(yàn)成功，節(jié)約大量工期(約20多天)，因此也節(jié)約了成本。

(2) 優(yōu)化后的試驗(yàn)裝置已經(jīng)在某核電廠(chǎng)項(xiàng)目1，2號(hào)機(jī)組輸變電系統(tǒng)(GEV)共計(jì)12臺(tái)500 kV變壓器上成功應(yīng)用，試驗(yàn)中未發(fā)生一起閃絡(luò)現(xiàn)象，局部放電試驗(yàn)均一次順利完成，加快了安裝進(jìn)度；變壓器的局部放電量均控制在100 pC以?xún)?nèi)。

(3) 該試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，質(zhì)量工藝易于控制，安全系數(shù)高，保證了500 kV變壓器局部放電試驗(yàn)