王貽平， 王慶軍， 朱太云， 楊道文， 秦金飛

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230022)

電廠特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)技術(shù)研究

王貽平， 王慶軍， 朱太云， 楊道文， 秦金飛

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230022)

介紹了在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電廠1 000 kV特高壓變壓器局放測(cè)量試驗(yàn)技術(shù)與實(shí)施情況，采用變頻電源裝置加補(bǔ)償電抗器的方法能很好地解決現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)所需電源容量大的難題，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同干擾采取相應(yīng)抗干擾措施，效果明顯。

特高壓變壓器；局部放電；抗干擾；測(cè)量

0 引 言

隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的發(fā)展,我省特高壓電網(wǎng)也進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期,發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)出口電壓直接升至特高壓也在我省實(shí)現(xiàn)。我省某電廠DFP-400000/1100升壓變是國(guó)內(nèi)外首臺(tái)由發(fā)電機(jī)出口電壓27 kV直接升至1 000 kV的特高壓大容量變壓器,與常規(guī)特高壓站用1 000 kV變壓器相比,其繞組變比更大。變壓器現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局放測(cè)量試驗(yàn)是變壓器現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)中最為復(fù)雜和難度最大的試驗(yàn)[1]。采用變頻電源裝置加補(bǔ)償電抗器對(duì)變壓器進(jìn)行局放測(cè)量試驗(yàn),因具有重量輕、體積小、試驗(yàn)所需電源容量小等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用[2]。近年來(lái)隨著無(wú)局放變頻諧振裝置技術(shù)的發(fā)展及檢測(cè)儀器抗干擾能力的提高,為現(xiàn)場(chǎng)局放檢測(cè)實(shí)施提供了有利條件。

1 變壓器局放檢測(cè)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)方案設(shè)計(jì)

1.1 被試變壓器基本參數(shù)

額定電流:629.8/14 814.8 A; 額定空載損耗:157 kW; 額定空載電流:0.09%。

1.2 試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)的估算

該變壓器出廠試驗(yàn)時(shí),補(bǔ)償電感為0.2 H,試驗(yàn)頻率為200 Hz,從而得到被試變壓器低壓端的入口電容[3]為

(1)

現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)時(shí),選擇6只5 H,100 kV/22 A的電抗進(jìn)行補(bǔ)償,將6只電抗全部并聯(lián),則其等效電感為L(zhǎng)=0.83 H。

忽略變壓器本身的感性無(wú)功補(bǔ)償,則試驗(yàn)頻率為

(3)

流過電抗器的電流值13 A,小于其額定電流22 A,容量滿足要求。

滿足諧振條件時(shí),無(wú)功電流基本被電抗器補(bǔ)償,主要的損耗為變壓器空載損耗,變壓器的鐵心采用冷軋硅鋼片時(shí)[5],其空載損耗為

P∝=f1.6B1.9

(4)

(5)

此時(shí),變壓器低壓側(cè)所需的有功電流為

(6)

1.3 試驗(yàn)裝置的選擇

根據(jù)估算的有功損耗、無(wú)功損耗情況,同時(shí)考慮一定裕量[6]。試驗(yàn)時(shí),電源采用2臺(tái)450kW變頻電源裝置并聯(lián)使用,輸出功率為900kW,輸出電壓范圍為0～350V,總輸出最大電流為1 285A,頻率變化范圍為20～300Hz。勵(lì)磁變壓器采用2臺(tái)250kVA勵(lì)磁變并聯(lián)運(yùn)行,高壓側(cè)額定電壓40kV,額定總電流12.5A,低壓側(cè)額定電壓320V,額定總電流1 562A,滿足有功功率和有功電流的需要。補(bǔ)償電抗器采用6臺(tái)電感量為5H的100kV/22A空心電抗器并聯(lián)的方式,能夠承受的最高電壓為100kV,最大電流為132A。試驗(yàn)設(shè)備的基本參數(shù)如表1所列。

表1 試驗(yàn)裝置基本參數(shù)

2 試驗(yàn)接線及加壓程序

2.1 試驗(yàn)接線

試驗(yàn)采用單邊加壓的方式,試驗(yàn)接線原理圖[7]如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)接線原理示意圖

2.2 加壓程序

根據(jù)文獻(xiàn)[8]中的有關(guān)技術(shù)要求,試驗(yàn)加壓程序如圖2所示。

圖2 被試變壓器局部放電試驗(yàn)加壓程序示意圖

系統(tǒng)最高電壓Um=1 100 kV

T=6 000/試驗(yàn)頻率,但不小于15 s。

3 現(xiàn)場(chǎng)抗干擾措施

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局放放電測(cè)試中,干擾是一個(gè)突出的問題。各種干擾通過測(cè)試回路反映到示波器和測(cè)試儀表中,干擾信號(hào)和局放信號(hào)混雜在一起,給局放信號(hào)的觀察和測(cè)量帶來(lái)困難,干擾的存在會(huì)降低檢測(cè)靈敏度,影響測(cè)量結(jié)果的正確性。抑制干擾的措施有消除干擾源、切斷干擾途徑和干擾的后處理等方法[9]。

各種各樣的干擾很多,其放電圖譜也各不相同。如接觸噪音、懸浮電位、尖端電暈、可控硅元件、異步電機(jī)、無(wú)線電干擾等都可能對(duì)局放測(cè)量產(chǎn)生影響[10]。僅對(duì)這次局放試驗(yàn)中遇到的幾個(gè)比較突出的問題采取了如下措施:

(1) 首先控制試驗(yàn)電源本身的局放量在額定電壓下小于20 PC。

(2) 勵(lì)磁變壓器、電抗器和被試變壓器連接導(dǎo)線采用高壓絕緣導(dǎo)線或無(wú)暈擴(kuò)徑導(dǎo)線,盡量縮短各高壓引線的長(zhǎng)度,減少引線本身的電暈干擾。

(3) 被試變壓器高、低壓套管頂部裝上試驗(yàn)專用均壓罩,均壓罩與導(dǎo)電桿可靠連接,防止套管尖端電暈放電。

(4) 被試變壓器全部套管式電流互感器二次端子均短接接地。

(5) 局放試驗(yàn)前,放掉被試變壓器各側(cè)套管法蘭及散熱器頂端等處沉積的氣體。

(6) 為消除接地網(wǎng)中雜散電流對(duì)測(cè)試的影響,要檢查地線連接,堅(jiān)持局部放電試驗(yàn)測(cè)試回路一點(diǎn)接地的原則。同時(shí),所有的接地線采用帶有絕緣護(hù)套的地線,并將試驗(yàn)電源、勵(lì)磁變壓器和補(bǔ)償電抗器外殼接地線分別引至被試變壓器油箱的接地引下線上,防止地線環(huán)流產(chǎn)生干擾[11]。

(7) 被試變壓器附近的圍欄、油箱等可能電位懸浮的導(dǎo)體均應(yīng)可靠接地,防止因雜散電容耦合而產(chǎn)生懸浮電位放電。

(8) 仔細(xì)檢查試驗(yàn)回路,對(duì)可能引起電場(chǎng)較大畸變的部位,進(jìn)行適當(dāng)處理。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及結(jié)果

變壓器內(nèi)部的放電信號(hào)會(huì)通過不同的途徑傳輸,可以在變壓器每一個(gè)出線端子和地之間均接上大小不同的阻抗來(lái)抽取信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。盡管可以進(jìn)行多端測(cè)量,但局放儀是不能直接給出視在放電量大小的,所以必須進(jìn)行多端校正。

用已知大小的脈沖注入被試品測(cè)量端子的兩端,在試品每個(gè)出線端與地之間分別校正。在此值得注意的是:

(1) 當(dāng)在被試品兩端進(jìn)行校正時(shí),注入電容與高壓出線端子的連線應(yīng)盡可能短,否則引線太長(zhǎng),其雜散電容的影響會(huì)使注入電容值發(fā)生改變,從而改變了注入脈沖電荷量。

(2) 各測(cè)點(diǎn)的測(cè)量阻抗應(yīng)根據(jù)耦合電容量的大小,阻抗允許流過的電流值合理選擇,以提高測(cè)量靈敏度以及避免燒壞測(cè)量阻抗。

(3) 變壓器內(nèi)部的局放信號(hào)經(jīng)各種途徑傳輸?shù)綔y(cè)量位置,其局放信號(hào)已有所衰減,所以在測(cè)量位置測(cè)得的局放量,往往已不是其內(nèi)部放電點(diǎn)的真實(shí)放電量水平[12]。因此,在局放試驗(yàn)前后,都取油樣進(jìn)行色譜分析,綜合判斷變壓器的狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中,經(jīng)過仔細(xì)調(diào)諧,試驗(yàn)回路實(shí)際諧振頻率在108.9 Hz附近,大于估算的98 Hz,這是因?yàn)槌鰪S試驗(yàn)采用發(fā)電機(jī)組,被試變壓器處于過補(bǔ)償狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用兩臺(tái)大功率變頻電源裝置并聯(lián),選擇合適的補(bǔ)償電抗器作為試驗(yàn)電源,不但可以滿足電廠1 000 kV特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn),而且還可以進(jìn)行其他需要大容量試驗(yàn)電源裝置的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目。

利用變頻電源柜頻率大小連續(xù)可調(diào)的特性能實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)功補(bǔ)償,使得變頻電源裝置僅輸出有功功率,充分發(fā)揮了變頻電源的輸出能力。

表2 電廠1 000 kV特高壓升壓變壓器的局部放電測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果

采用多端校正,多端測(cè)量法和一系列行之有效的抗干擾措施能很好地解決現(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)量干擾大的難題。

[1] 趙永志,劉克民,馮爭(zhēng)人,等.用變頻電源完成1 000 kV特高壓發(fā)電機(jī)變壓器感應(yīng)耐壓及局部放電試驗(yàn)[J].變壓器,2013,50(8):29～32.

[2] 江蘇省電力公司.電氣試驗(yàn)技能培訓(xùn)教材[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.

[3] 西南電業(yè)管理局試驗(yàn)研究所.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京:水利水電出版社,1984.

[4] Q/GDW 1966-2013. 1 000 kV交流特高壓變壓器局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則[S].

[5] 朱太云,楊道文,丁國(guó)成,等.500 kV超大容量變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)技術(shù)研究[J].變壓器,2012,49(7):35～37.

[6] 胡曉岑,賀 虎,連建華,等.1 000 kV變壓器帶局部放電測(cè)量的長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(10):34～37.

[7] 張永躍.變壓器現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)的幾種接線方式[J].上海電力,2001,38(9):26～30.

[8] DL/T 309-2010，1 000 kV交流系統(tǒng)電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則[S]．

[9] 呂家圣,吳德貫,余忠田,等.閥側(cè)角接換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓帶局放試驗(yàn)[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2014,8(5):15～19.

[10] 周錫忠.大型電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)中新技術(shù)的運(yùn)用[J].電力設(shè)備,2003,4(6):75～76.

[11] 李麗君,薄長(zhǎng)處,張崇德.電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)技術(shù)研究[J].電工技術(shù),2012,23(3):22～23.

[12] 伍志榮,聶德鑫,陳江波.特高壓變壓器局部放電試驗(yàn)分析[J].高電壓技術(shù),2010,36(1):54～61.

2016-10-28；修改日期：2016-10-31

王貽平(1965-)，男，安徽岳西人，碩士，國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院高級(jí)工程師．

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