江棟才，黃譜章

（湖南水電公司檢修中心，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引 言

為了滿足遠(yuǎn)距離輸送大規(guī)模電能的需求，換流變壓器設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)特高壓變電站，主要起到了對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換以及隔離交流和直流電場(chǎng)的作用。但是相比較普通電力變壓器，換流變壓器對(duì)工作的環(huán)境要求，尤其是絕緣性的要求較高，而局部放電試驗(yàn)又是檢測(cè)換流變壓器絕緣性能的重要測(cè)試項(xiàng)目之一。因此，研究分析800 kV特高壓換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 特高壓換流變壓器的概述

1.1 特高壓直流系統(tǒng)

為了解決電能遠(yuǎn)距離運(yùn)輸過(guò)程中存在的電壓高、容量大等難題，特高壓直流系統(tǒng)可以利用換流器變壓器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后將其輸送至指定的用電客戶端，最后通過(guò)完成直流電與交流電的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了電能大容量高電壓的長(zhǎng)距離輸送。相比較交流輸電方式，直流輸電具有線路電能損耗小、可以實(shí)現(xiàn)靈活控制等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于優(yōu)化我國(guó)的能源配置，實(shí)現(xiàn)西電東送具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 特高壓換流變壓器

作為一種特殊類(lèi)型的變壓器，換流變壓器一段連接交流系統(tǒng)，一段連接換流閥，是整個(gè)特高壓直流輸電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備。在交流電網(wǎng)中，換流變壓器實(shí)現(xiàn)了直流線路與交流電網(wǎng)的協(xié)調(diào)連接，并完成了電能從兩個(gè)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換傳遞，其主要作用體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。

（1）利用換流變壓器兩側(cè)的繞組，實(shí)現(xiàn)了功率的傳遞，一方面將交流系統(tǒng)中的電功率輸送至了整流器，另一方面接收來(lái)源于逆變器的電功率，將其輸送至接收端的交流系統(tǒng)中，并完成了電絕緣和直流、交流隔離的作用，避免在功率傳輸過(guò)程中，因?yàn)榻拥貙?dǎo)致的短路等安全事故[1]。

（2）完成了對(duì)電壓的變換，確保位于換流變壓器兩側(cè)的交流母線能夠控制在額定電壓的要求范圍內(nèi)，同時(shí)容許直流側(cè)的電壓出現(xiàn)一定程度的偏移，并能夠有效地抑制換流變壓器的來(lái)源于交流電網(wǎng)的過(guò)電壓。

1.3 局部放電試驗(yàn)

局部放電試驗(yàn)就是將作為絕緣介質(zhì)的電器進(jìn)行放電試驗(yàn)，來(lái)判斷設(shè)備的絕緣性能。雖然局部放電現(xiàn)象并不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能下降，但是可能會(huì)破壞局部的放電介質(zhì)，如果不能采取有效的措施進(jìn)行治理，勢(shì)必導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)擊穿等后果，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)換流變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，一方面可以及時(shí)掌握換流變壓器當(dāng)前的絕緣性能情況，另一方面能幫助相關(guān)工作者確定絕緣故障發(fā)生的原因以及對(duì)設(shè)備的影響程度，從而采取相對(duì)應(yīng)的措施來(lái)解決問(wèn)題，提高換流變壓器的工作性能[2]。

2 800 kV特高壓換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)

以某±800 kV的特高壓直流輸電工程為例，該工程的線路全長(zhǎng)1 679 km，途徑5個(gè)省，完成了電力資源從四川到浙江的輸送。本文重點(diǎn)對(duì)本工程的換流變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備的絕緣性能。表1為換流變壓器的性能參數(shù)表。

2.1 局部放電試驗(yàn)連線

本次現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)采用了所需設(shè)備少且操作簡(jiǎn)便的變頻電源進(jìn)行加壓，結(jié)合試驗(yàn)對(duì)象換流變壓器的聯(lián)結(jié)方式不同，所采用的局部放電試驗(yàn)連線方式也有所不同。對(duì)于采用Y/Y方式和Y/Δ實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)的換流變壓器，其接線方式如圖1（a）和圖1（b）所示，兩者的差異在于閥側(cè)的接地、加壓勵(lì)磁方式不同[3]。其中，G為變頻電源；T為試驗(yàn)變壓器；L為補(bǔ)償電抗；T1為被試換流變壓器；Z為檢測(cè)阻抗。

表1 換流變壓器的性能參數(shù)表

圖1 Y/Y方式和Y/Δ換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)接線示意圖

2.2 試驗(yàn)加壓方式

本次試驗(yàn)過(guò)程中在對(duì)環(huán)流變壓器網(wǎng)側(cè)繞組對(duì)地的加壓方式應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行。

（1）當(dāng)電壓未超過(guò)U2/3時(shí)，接通加壓的電源，進(jìn)行加壓，直到電壓上升到，保持該電壓5 min再進(jìn)行加壓。

（2）待電壓繼續(xù)上升，當(dāng)U2的取值等于時(shí)，保持該電壓約5 min再進(jìn)行加壓。

（3）待電壓繼續(xù)上升，當(dāng)U1的取值等于時(shí)，對(duì)此時(shí)的電壓頻率進(jìn)行測(cè)定，如果得到的試驗(yàn)電壓頻次不超過(guò)額定頻率的2倍，那么局部放電試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)當(dāng)為1 min；反之，如果試驗(yàn)電壓頻次超出了額定頻率的2倍，那么局部放電試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)當(dāng)不低于15 s，但不超過(guò)6 000/試驗(yàn)頻率。

（4）局部放電試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)立刻降低電壓，待電壓下降至?xí)r，保持該電壓60 min后再繼續(xù)降低電壓直到電壓為，并保持在該電壓狀態(tài)下5 min，最后將電壓下降至低于U2/3，斷開(kāi)加壓電源后，整個(gè)試驗(yàn)結(jié)束。

3 現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)最終得到的結(jié)果可知，采用Y/Y方式連接的換流變壓器的三相實(shí)驗(yàn)頻率均在170 Hz左右，試驗(yàn)采用了10 A的補(bǔ)償電抗器，最終得到的三相放電量計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 Y/Y方式連接的換流變壓器局部放電試驗(yàn)結(jié)果

3.2 試驗(yàn)中存在的問(wèn)題

（1）由于換流變壓器的套管升高，導(dǎo)致其底座的螺絲無(wú)法有效接地，導(dǎo)致脈沖出現(xiàn)成對(duì)出現(xiàn)且間隔相同的情況。通過(guò)短接不良接地的螺絲，該故障現(xiàn)場(chǎng)消失。

（2）對(duì)于換流變壓器，它的網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)都設(shè)置有均壓帽，在進(jìn)行吊裝過(guò)程中，由于吊環(huán)沒(méi)有及時(shí)摘取，導(dǎo)致其放置在均壓帽上，在局部放電試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了尖端放電的故障。采用銅線連接了均壓帽與導(dǎo)電桿，可以消除這一故障。

（3）在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)注意檢查導(dǎo)線之間的連接是否牢固，一旦出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，勢(shì)必因?yàn)殡妶?chǎng)的集中產(chǎn)生電暈等現(xiàn)象。同時(shí)為了消除因?yàn)殡s散電流對(duì)局部放電試驗(yàn)的影響，還需要對(duì)所有的接地線路進(jìn)行必要的檢查。不僅要確保接地線有效的接地，而且要使用帶有絕緣保護(hù)的接地連接線，以防止地線環(huán)流等干擾因素的產(chǎn)生。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)，對(duì)800 kV特高壓換流變壓器的絕緣性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，同時(shí)還結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所出現(xiàn)的問(wèn)題分析了影響局部放電試驗(yàn)的關(guān)鍵因素。相關(guān)工作者應(yīng)當(dāng)重視對(duì)換流變壓器的絕緣性能檢測(cè)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，保障電能資源的高效運(yùn)輸，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。