110kV变压器局部放电试验分析_刘宏亮

收稿日期:2008

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作者简介:刘宏亮(1980-),男,助理工程师,主要从事高电压试验研究工作。

110kV 变压器局部放电试验分析

Test Analysis on 110kV Transformer Partial Discharge (PD)

刘宏亮

(河北省电力研究院,石家庄 050021)

摘要:介绍110kV 变压器局部放电试验电源类型及容量的选择,分析现场试验接线方式、干扰抑制措施等,结合实例说明开展110kV 变压器局部放电试验的必要性。关键词:变压器;局部放电;变频电源;故障诊断

Abstract:T he cho sen of pow er supply ty pe and capability of 110kV transformer PD test are presented,then line co nnec -t ion mode and r est raining measures of interfer nfial dur ing test are analy zed,at last,the necessary of t he t est is ex -pla ined w ith examples.

Key words:transfor mer ;part ial dischar ge (P D);frequency co nv ersio n pow er supply;fault diagnosis 中图分类号:T M 621.8文献标志码:B

文章编号:1001-9898(2008)04-0043-03

局部放电试验是检测变压器绝缘的较理想试验

项目,它属于非破坏性试验,一般不会对绝缘造成损伤。目前局部放电试验已成为检查变压器内部绝缘缺陷质量的重要手段,新安装和大修后的220kV 及以上电压等级变压器,必须通过局部放电试验才可以投入运行。随着对局部放电试验认知度的提高,IEC 已经将110kV 变压器的局部放电试验列为交接和大修后试验,但目前国内仅有部分网省公司开展110kV 变压器局部放电试验。自2004年开始,河北省电力研究院已经对河北省南部电网(简称/河北南网0)数十台110kV 变压器进行了现场局部放电试验。

1 试验电源

1.1 试验电源的获取

局部放电电源主要有3种:中频发电机组、方波变频电源和正弦波变频电源。由于110kV 变电站用变压器容量小,一般无法提供中频发电机组所需的启动电流,因此中频发电机组在110kV 变压器局部放电试验中较少采用;而方波变频电源会产生

干扰信号,也不能满足现场局部放电试验的要求;标准正弦波变频电源是由低频大功率晶体管组成的线性矩阵放大网络,工作在线性放大区,可获得与信号源一致的标准正弦波形,由于其内部电路均没有工

作在开关状态下,不会产生严重的干扰信号,因此标准正弦波变频电源适合作为局部放电试验的电源。

变频电源的工作电源取自380V 三相交流电源,经真空断路器送入三相桥式整流电路,变为脉动直流电源,经滤波电路将脉动直流电源变为平滑的直流电源,供给功放电路。由于滤波电路中滤波电容的电容值达数万L F,直接合闸时充电电流较大,可能造成低压总电源开关跳闸,因此在装置中增加预合闸回路,先经小电流向滤波电容充电,待电容充电电流较小时再合闸,避免启动电流的冲击。

经变频柜输出的电压需要通过励磁变压器升压,使用的励磁变压器为双绕组结构,低压与高压之间、低压与铁心之间放置静电屏,高、低压绕组之间只有磁的联系,无电的联系。为满足变频柜最佳输出条件以及现场多种试验电压组合的要求,设计低压侧为带抽头的单绕组结构,输入电压为0~400V (设300V 和350V 2个抽头),额定容量为75kVA ;高压侧为4个独立的绕组,全绝缘,可串、并联使用。

通过改变高、低压侧的接线方式,可实现励磁变压器输出10kV 、20kV 、30kV 、60kV 电压。1.2 变频电源容量的选择

110kV 等级容量为50MVA 的变压器试验时所需电源有功功率与频率的关系见表1[1]。

由表1可看出,进行110kV 变压器局部放电试验所需有功功率随频率升高而降低。在电源频率为100H z 时,变压器有功功率最大为59kW,而且进行变压器感应耐压及局部放电试验时,变频电源容量应大于有功功率,因此选取容量为65kVA 的变频电源。

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表1 50MVA 变压器所需电源有功功率

与频率的关系(单相试验)

电源频率/H z 变压器有功功率/kW

1.9倍电压 1.8倍电压 1.62倍电压 1.55倍电压1005953433915045413330200383428252503430252330031262120350

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2 试验方法

2.1 试验接线

110kV 变压器局部放电试验接线示意见图1

。

图1 110kV 变压器局部放电试验接线示意

试验时,先进行空载升压试验,以校准试验电压,然后接被试品,将频率调节至150H z,合闸后,将电压升至20V 左右,调节频率,观察输出电流的变化。先启动/频率粗调0,当输出电流减小,表明频率调节的方向正确,按照此方向调节,在接近试验频

率时,启动/频率细调0,直至电流最小,此时的频率即为试验频率(一般试验频率不低于100H z),然后升压到试验电压。在进行调频时,当输出电流没有明显变化时,可以将试验频率设为130~150H z 。2.2 现场干扰及抑制措施2.2.1 高压电晕放电干扰

高压电晕产生的干扰是变压器局部放电测试中的主要干扰源之一。采用感应加压方式时,为了保证施加正常电压不产生大的电晕放电,视频变压器低压侧感应加压电源的连接线应采用电缆线,并确保与接地体之间的距离满足要求,同时在电源输出套管被试变压器输入套管上加装屏蔽罩。2.2.2 悬浮电位放电干扰

对110kV 变压器进行局部放电试验时,施加电压达109kV ,周围的不接地或虚接地金属体将产生悬浮电位,并可能发生悬浮放电现象,干扰局部放电测试。消除悬浮放电干扰的措施有:将被试变压器连接母线断开后,远离被试变压器的套管端部,并使其可靠接地(有时只需闭合接地开关即可),防止变压器附近存在不接地引线;应确保变压器附近的避雷器等电气设备、施工工具和变压器上的一切配件良好接地。2.2.3 仪器电源干扰

局部放电测试仪的电源应采取抗干扰措施。通过隔离变压器,电容、电感滤波等措施,一般可以有效消除来自电源的高频干扰信号。2.2.4 地线干扰[2]

来自地线的高频干扰信号,最为复杂和难以消除。传统理论认为,局部放电试验回路应采用可靠的单点接地,接地线尽量粗,而且要结成放射状,避免形成回路和串接方式。此外,局部放电试验电源、局部放电测试仪的接地要分开,必要时局部放电测试仪取消接地。

3 实例分析

3.1 黄河变电站2号主变压器

黄河变电站2号主变压器(型号为SFZ10-40000/110)投运后2h 即发生瓦斯动作,变压器退

出运行并吊罩检查,由于低压引出线过长造成相间距离过短而放电,随后对变压器进行大修,大修后对变压器进行局部放电试验。

测试结果表明被试变压器三相局部放电量超标,U 相放电量最大,达10000pC,局部放电起始电压为69.86kV,放电量增长成阶跃型,放电量稳定并不随电压升高而升高;V 相局部放电分两个阶段,第一阶段放电起始电压为59.8kV,放电量升至1600pC,第二阶段放电起始电压为79.8kV,放电量从1600pC 升高到7000pC,放电量增长成阶跃型,随后放电量稳定,不随电压升高而升高;W 相放电量最小,放电起始电压为76.47kV,放电量为1000pC 。

初步确定变压器内部存在放电缺陷。由于变压器刚完成大修,且投运前局部放电试验不合格,为此决定将变压器返厂,返厂大修结果表明U 相套管存在缺陷。

3.2 邯郸电厂1号主变压器

该变压器已经投运20年左右,变压器大修后,其他电气试验全部合格,对其进行局部放电试验,局部放电量为1000pC,三相结果基本一致。试验人员排出外部干扰因素后,对变压器进行了检查,最终确定:由于变压器结构不合理,高压套管尾端高度与变压器油箱中部持平,在变压器大修后注油较少,油箱内油面低于套管底部法兰口,内部淤积气泡,造成

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