朱文兵，辜 超，陳玉峰，許 偉，杜修明

（山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

局部放電是指絕緣介質(zhì)在高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，發(fā)生在電極之間但并未貫通的放電。局部放電雖然能量較小，但由于它長(zhǎng)時(shí)間存在，會(huì)對(duì)絕緣材料產(chǎn)生破壞作用，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。實(shí)踐表明，許多變壓器的損壞都是由于長(zhǎng)期在工作電壓下的局部放電造成的。

作為電力變壓器的最重要的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目，局部放電試驗(yàn)?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)常規(guī)試驗(yàn)無法發(fā)現(xiàn)的變壓器內(nèi)部絕緣固有缺陷和因制造安裝工藝不良造成的局部隱患等?！禛B 50150電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》及《DLT 596電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求220 kV或120 MVA以上變壓器在投運(yùn)前或大修后必須進(jìn)行局部放電試驗(yàn)[1]。

近幾年來，山東電力研究院通過現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了數(shù)起變壓器缺陷及故障，有力地保障了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 1號(hào)變壓器局放試驗(yàn)

1號(hào)變壓器返廠大修后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)[2]。該變壓器型號(hào)：SFSZ10-180000/220，接線組別為YNyn0d11。試驗(yàn)接線如圖1所示。

圖1 變壓器局部放電試驗(yàn)接線圖（A相為例）

山東電力研究院進(jìn)行局放試驗(yàn)的電源采用300 kW變頻電源（Vs）。變頻電源輸出電壓經(jīng)勵(lì)磁變（T）升壓后由被試變壓器（Tr）低壓側(cè)勵(lì)磁，由高壓側(cè)套管末屏處所接測(cè)量阻抗測(cè)量局放信號(hào)。圖中，Lc為補(bǔ)償電抗，Pm為分壓器，用于測(cè)量低壓側(cè)電壓。

為了確定缺陷位置，改用支撐法進(jìn)行試驗(yàn)，接線圖如圖2。

圖2 支撐法局部放電試驗(yàn)接線圖（A相為例）

采用支撐法的主要目的是保持被試?yán)@組線端電壓不變的同時(shí)降低繞組匝間電壓。因?yàn)榇藭r(shí)非被試相也承擔(dān)了約1/3的電壓，所以，當(dāng)端電壓不變時(shí)，被試?yán)@組的匝間電壓只有原來的2/3，此時(shí)低壓側(cè)電壓也降為原來的2/3。

重新開始加壓后，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電壓達(dá)到28 kV時(shí)，開始出現(xiàn)放電信號(hào)，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電壓達(dá)到38.33 kV時(shí)，高壓側(cè)達(dá)到測(cè)量電壓，此時(shí)放電量仍在2 000 pC以上，由此可以初步確定缺陷應(yīng)該在繞組首端即套管引線部位。

同時(shí)，采用了測(cè)量傳遞比的方法確定放電部位。校準(zhǔn)時(shí)，在A相高壓繞組首端注入500 pC校準(zhǔn)脈沖時(shí)，高壓側(cè)測(cè)得放電量為500 pC，中壓側(cè)測(cè)得放電量為180 pC。試驗(yàn)時(shí)，在測(cè)量電壓下，高壓側(cè)局放量為2 100 pC，中壓側(cè)測(cè)得的放電量為700 pC左右，這與校準(zhǔn)時(shí)的傳遞比基本一致。充分證明了放電位置在A相高壓繞組首端。

設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)變壓器進(jìn)行放油檢查，檢查發(fā)現(xiàn)局放量超標(biāo)的原因是由于安裝時(shí)由于安裝工藝不當(dāng)造成A相套管引線絕緣層有磨損。對(duì)此處用絕緣布帶進(jìn)行了綁扎后重新抽真空注油。

靜置48 h后重新進(jìn)行局放試驗(yàn)，試驗(yàn)合格，三相局放量均為100 pC左右。

2 2號(hào)變壓器局放試驗(yàn)

2號(hào)變壓器安裝完成后進(jìn)行局部放電現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)。變壓器型號(hào)為SFZ10-100000/220，接線組別為YNd11。試驗(yàn)接線如圖3所示。

圖3 變壓器局部放電試驗(yàn)接線圖（A相為例）

對(duì)變壓器重新注油并靜置后重新進(jìn)行試驗(yàn)，但這次試驗(yàn)三相均出現(xiàn)強(qiáng)烈局部放電，放電量在7 000 pC左右，且三相放電波形非常相似，如圖4所示。

圖4 放電波形圖

圖5 接線圖

對(duì)變壓器有載分接開關(guān)、套管末屏、CT二次接線等位置進(jìn)行的檢查，均沒有發(fā)現(xiàn)問題。為排除試驗(yàn)回路自身故障導(dǎo)致的放電，利用試驗(yàn)變壓器的套管末屏對(duì)試驗(yàn)變壓器進(jìn)行了局放，局放量小于50 pC，然后重新連接好試驗(yàn)回路，2號(hào)主變局放量仍為7 000 pC。保持試驗(yàn)回路不變將檢測(cè)阻抗接到試驗(yàn)變壓器末屏上，如圖5所示，此時(shí)測(cè)得的局放量為1 500 pC左右，但放電波形與變壓器本體放電波形非常相似，說明是由主變耦合過來的放電信號(hào)。由此可以排除試驗(yàn)回路本身的放電，證明2號(hào)主變存在嚴(yán)重局部放電。

由于三相放電量大致相等且放電波形相似，由此判斷此次的故障位置應(yīng)在三相共同的回路位置如中性點(diǎn)引線處。變壓器廠家重新放油進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)引線絕緣紙磨破，將此處處理后重新進(jìn)行真空注油。靜置后再次進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格。

3 3號(hào)變壓器局部放電試驗(yàn)

3號(hào)變壓器為換流變壓器。其型號(hào)為ZZDFPZ-386000/500-330。額定電壓為515/（27+3）×1.25%/263.7/kV。試驗(yàn)接線如圖6所示。

圖6 換流變局放試驗(yàn)接線圖

圖7 放電波形圖

圖8 局放超聲信號(hào)

采用超聲定位系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，在變壓器網(wǎng)側(cè)高壓套管升高座處測(cè)得明顯放電信號(hào)，經(jīng)過反復(fù)移動(dòng)超聲探頭，最終確定了信號(hào)最強(qiáng)的位置，此位置在套管末端與變壓器出線裝置連接法蘭處。經(jīng)過討論，決定將套管連同上部升高座吊起檢查處理。

將套管吊起后檢查發(fā)現(xiàn)，套管末端與變壓器出線裝置連接頭處都有放電發(fā)黑現(xiàn)象見圖9、10。套管內(nèi)部用于拉緊套管的拉桿中部的連接螺絲松開，廠家人員用膠固定該連接螺絲并對(duì)連接頭發(fā)黑處打磨處理后將變壓器套管重新就位并注油。

圖9 變壓器出線位置

圖10 套管尾部

當(dāng)日下午重新進(jìn)行局放試驗(yàn)，當(dāng)閥側(cè)電壓達(dá)到80 kV左右時(shí)，再次出現(xiàn)劇烈放電現(xiàn)象，當(dāng)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)放電量為50 000 pC。利用超聲探頭監(jiān)測(cè)仍在上次位置測(cè)得明顯的放電信號(hào)。

降壓后重新升壓，放電起始電壓逐漸升高，同時(shí)，隨著電壓施加時(shí)間延長(zhǎng)，放電量逐漸減小，當(dāng)加壓時(shí)間到達(dá)半小時(shí)左右時(shí)，放電量已經(jīng)比較小，放電量約為300 pC，但每隔半分鐘至1分鐘左右會(huì)出現(xiàn)一次2 000 pC左右的較大放電，持續(xù)時(shí)間很短。討論決定靜放1夜后重新試驗(yàn)。

第二天上午重新試驗(yàn)，當(dāng)電壓達(dá)到1.1倍電壓時(shí)，出現(xiàn)一次較大放電，但隨即消失。繼續(xù)升壓至1.3倍電壓，放電量基本維持在220 pC左右，仍然會(huì)偶爾出現(xiàn)一次400 pC左右放電，但每次出現(xiàn)相隔的時(shí)間越來越長(zhǎng)，直到最后基本不再出現(xiàn)。重新升壓至1.3倍電壓并維持1 h，放電量基本維持在220 pC左右。因此判斷局部放電試驗(yàn)合格。

分析整個(gè)試驗(yàn)過程，第一次進(jìn)行局放試驗(yàn)時(shí)局放量嚴(yán)重超標(biāo)，是由于套管拉桿螺絲松動(dòng)造成套管與變壓器出線處連接不良而造成放電，吊開套管的檢查充分說明了這一點(diǎn)。處理之后進(jìn)行的局部放電試驗(yàn)開始時(shí)局放量仍然超標(biāo)，這應(yīng)該是由于處理后注油時(shí)在升高座某處殘存有氣泡，在持續(xù)電場(chǎng)作用下，氣泡有可能被擊穿從而放電量越來越小，放電起始電壓也越來越高。靜置一夜后重新試驗(yàn)，放電量已經(jīng)非常小，也證明了這一推測(cè)。

4 結(jié)語

為了提高變壓器質(zhì)量，設(shè)備生產(chǎn)廠家除了重視變壓器在廠內(nèi)的設(shè)計(jì)、材料、工藝外，還應(yīng)高度重視變壓器的現(xiàn)場(chǎng)安裝工作，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝人員的培訓(xùn)，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝流程，并嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行安裝。很多變壓器都是出廠試驗(yàn)時(shí)合格，但在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)因?yàn)楣に嚥灰?guī)范或未按工藝要求進(jìn)行安裝而導(dǎo)致交接試驗(yàn)不合格。

局部放電試驗(yàn)之前必須嚴(yán)格保證靜止時(shí)間，并且常規(guī)試驗(yàn)合格?，F(xiàn)場(chǎng)如果出現(xiàn)局部放電試驗(yàn)結(jié)果超標(biāo)，應(yīng)首先排除各種可能干擾因素。包括CT二次繞組是否短接好，非被試相末屏是否可靠接地，套管法蘭是否可靠接地，必要時(shí)還可以對(duì)有載分接開關(guān)進(jìn)行多次切換。排除這些因素之后，如果仍然超標(biāo)，可以采用測(cè)量傳遞比或支撐法初步判斷故障位置，并可以利用局放超聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行局放定位。