500 kV廠變感應(yīng)耐壓帶局放試驗閃絡(luò)放電分析

黃勝茂，吳新柱

(臺山核電合營有限公司，廣東 臺山 529200)

1 廠用變壓器試驗閃絡(luò)情況

某核電廠廠用變壓器為SFPFZ-130000/500型三相共體式變壓器。2014年2月，在該廠其2號廠用變壓器進行繞組連同套管長時感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗時，出現(xiàn)如下情況：

2 故障查找及原因分析

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

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關(guān)設(shè)備。它是由斷路器、母線、隔離開關(guān)、接地開關(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)備采用直連方式對接，試驗前將套管與GIS連接直連段拆除，在高壓套管頂部氣室內(nèi)安裝試驗用的臨時柱狀均壓罩，并對氣室充入合格SF6氣體，氣體壓力及微水均合格。

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

經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，GIS氣室內(nèi)壁放電點與均壓罩表面的距離相等，因此初步判斷是試驗均壓罩對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)核均壓罩對氣室內(nèi)壁的絕緣距離是否大于SF6擊穿強度即可。

查詢廠家資料，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的絕緣強度為75 kV/cm，試驗電壓取U1=539.84 kV；該氣室的絕緣距離記為L(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，即可滿足絕緣要求，不會發(fā)生閃絡(luò)放電現(xiàn)象。

對 于 柱 狀 均 壓 罩：R2-r1=15-9.5=5.5 cm＜7.19 cm，即試驗電壓下均壓罩對氣室內(nèi)壁的絕緣距離不滿足試驗要求。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)致其表面的電場強度分布不均勻，從而更易造成對GIS內(nèi)壁的放電。

綜上所述，現(xiàn)場的試驗均壓罩選型不當(dāng)。

3 均壓罩優(yōu)化

根據(jù)以上述判斷，要求變壓器廠家提供一個絕緣距離符合試驗要求的均壓罩。廠家提供的優(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足試驗要求。

4 優(yōu)化均壓罩試驗結(jié)果

通過更換為球冠狀均壓罩，再次試驗。試驗前，對GIS氣室和試驗裝置進行充分清潔，同時對變壓器本體進行絕緣電阻試驗，測量介質(zhì)損耗和電容量，并將試驗數(shù)據(jù)與局部放電前的數(shù)據(jù)作對比，結(jié)果表明第一次局部放電試驗后變壓器的絕緣特性并未受到影響。

同時對高壓套管頂部氣室內(nèi)SF6氣體進行測試，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 第二次局部放電試驗前SF6氣體試驗數(shù)據(jù)

由上述試驗可以確認，采用球冠狀均壓罩后，變壓器的絕緣和SF6氣體的微水、壓力均滿足感應(yīng)耐壓帶局放試驗要求。2014-04-11，對2號廠用變壓器進行第二次繞組連同套管長時感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗，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，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數(shù)據(jù)合格，滿足交接試驗協(xié)議要求。

表2 變壓器局部放電試驗數(shù)據(jù)

采用相同的試驗裝置和試驗接線，在1號廠用變壓器上進行繞組連同套管長時感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗，試驗順利通過，表明現(xiàn)場改用球冠狀均壓罩的試驗裝置是正確可行的。

5 結(jié)論

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

(1) 原試驗裝置在發(fā)生閃絡(luò)后，分析方向不明確，無有效手段處理，處理周期長，且反復(fù)試驗存在損壞設(shè)備的風(fēng)險，另外多次請專業(yè)機構(gòu)試驗需要較高費用；采用優(yōu)化后的新試驗均壓裝置一次試驗成功，節(jié)約大量工期(約20多天)，因此也節(jié)約了成本。

(2) 優(yōu)化后的試驗裝置已經(jīng)在某核電廠項目1，2號機組輸變電系統(tǒng)(GEV)共計12臺500 kV變壓器上成功應(yīng)用，試驗中未發(fā)生一起閃絡(luò)現(xiàn)象，局部放電試驗均一次順利完成，加快了安裝進度；變壓器的局部放電量均控制在100 pC以內(nèi)。

(3) 該試驗裝置簡單實用，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