1000kV特高压电力变压器试验标准比较分析

颜楠楠， 周 琴， 杨建平， 李 骏

（1.国网上海市电力公司 检修公司，上海200120；2.上海电机学院 电气学院，上海200240；3.上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240）

皖电东送工程的沪西站是落地在上海的第一个1000kV交流特高压变电站，于2013年底正式投入运行。与晋东南—南阳—荆门特高压交流工程的晋东南变电站、荆门变电站相比，沪西站具有更大的电力传输能力，其一期新建2组3×1 000MV·A主变压器，其中一组3台单相油浸式自耦变压器由西安西电变压器有限责任公司生产，另一组3台单相变压器由山东电力设备有限公司生产。而荆门站只有一组3 000MV·A主变压器，由特变电工沈阳变压器集团有限公司生产，晋东南站的1组主变压器是由天威保定变压器有限公司生产的[1-2]。

1000kV变压器作为交流特高压变电站的核心设备，因其具有特高电压、特大容量以及超大尺寸等特点[3-5]，与 以 往 的500kV 变 压 器 在 状 态 检修、预防性试验和诊断性试验等方面的标准要求上存在一定差异[6-7]。本文分析了1000kV与500kV变压器预防性试验标准的不同点，分别比较了1000kV变压器相关标准对长时交流感应耐压带局部放电试验（Long Duration Inducted Voltage Test，ACLD）要求的差异性，且对1000kV与500kV变压器就ACLD标准进行对比与讨论，最后介绍了沪西站首台1000kV变压器ACLD现场情况，为特高压变压器的检修试验工作提供了参考性依据。

1 预防性试验标准的比较

《1000kV交流电气设备预防性试验规程》（GB／Z 24846—2009）和《电力设备预防性试验规程》（DL／T 596—2005）是电力设备进行日常预防性试验的主要依据[8-9]，标准实施以来已得到广泛应用。依据上述标准，1000kV与500kV变压器在预防性试验规程方面主要存在以下差异：

（1）试验对象。1000kV变压器的预防性试验分为主体变压器、调压补偿变压器及变压器整体试验3个部分；而500kV变压器的预防性试验则是对变压器整体试验。这主要是由变压器的结构特点决定的，1000kV变压器是由3台单相变压器组成，而每台单相变压器又由主体变压器和2台调压补偿变压器连接而成，故在“GB／Z 24846—2009”中将1000kV变压器的预防性试验对象分为3个部分。

（2）试验项目。1000kV变压器的预防性试验项目中新增加了对主体变压器的绕组频率响应分析，分别在投运前、大修后、必要时进行。绕组频响试验主要是考察变压器绕组是否因遭受机械力而发生横向或轴向的尺寸变化，从而造成内部结构松动，间接影响到绝缘，危害变压器的安全运行。由于1000kV变压器尺寸大，绕组结构复杂，电压等级高，运行中将承受较大的机械力，故在预防性试验中增加了该项目。

（3）试验要求。针对不同试验项目，“GB／Z 24846—2009”也有一些特别要求，具体差异如表1所示。由表1可见，1000kV变压器的主体变压器在油中溶解气体分析乙炔含量注意值、短路阻抗、局部放电测量等试验项目上有更高的标准要求，这主要是由于主体变压器的运行电压较高，使得相应的绝缘水平要求也较高。

表1 1000kV与500kV变压器预防性试验要求主要差异Tab.1 Main differences of preventive test requirement between 1000kV and 500kV

2 ACLD试验标准

ACLD是检验变压器主绝缘和纵绝缘电气强度最为重要的手段，同时也是变压器各标准和规范中考察绝缘强度最为严格的试验项目[10-12]。因此，变压器在型式试验、出厂例行试验以及交接试验中都要进行ACLD试验。

2.1 1000kV变压器标准中ACLD试验规定

涉及1000kV变压器ACLD试验的标准主要有《电力变压器 第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》（GB 1094.3—2003）、《1000kV单相油浸式自耦电力变压器技术规范》（GB／Z 24843—2009）、《1000kV 系统用油浸式变压器技术规范》（Q／GDW 312—2009）以及《1000kV电气装置安装工程电气设备交接试验规程》（Q／GDW 310—2009）等，而这些标准规范对ACLD试验要求存在一定的差异[13-16]。按照不同试验目的，本文分别对局部放电水平和试验方法、例行试验、型式试验以及现场交接试验4种情况下各标准中的差异进行比较分析。

（1）局部放电水平和试验方法。ACLD试验加压的时间顺序如图1所示，图中，U1为预加电压；U2为测量电压；1.1Um为相对地允许最高运行电压，其中，Um为系统最高允许电压为试验时合闸或切断电压；施加电压时间tA、tB、tE均为5min；tC为U1的施压时间，tD为测量局部放电时U2的施压时间，均为60min。试验过程如下：在不大于的电压下接通电源；电压上升到，保持5min；上升到U2，保持5min；上升到U1，持续试验时间tC；试验后，使电压立刻不间断地降低到U2，保持60min，并测量局部放电量；降低到U3，保持5min；当电压降低到以下时，方可切断电源。

图1 ACLD试验施加试验电压时间顺序Fig.1 Voltage rising procedure in ACLD test

对于ACLD的试验加压时间顺序，各标准均引用“GB 1094.3—2003”中对 ACLD的试验要求，不同之处在于1000kV变压器相关标准“GB／Z 24843—2009”、“Q／GDW 312—2009”和“Q／GDW 310—2009”在局部放电量上做了特别要求，即在U2下的长时试验期，高压、中压侧和低压侧局部放电量的连续水平分别不大于100pC、200pC和300pC。

（2） 例 行 试 验。“GB／Z 24843—2009”和“Q／GDW 312—2009”中规定变压器出厂例行ACLD试验的预加电压U1＝Um＝1 100kV，持续时间需进行频率换算，即

（3）型式试验。依据“GB／Z 24843—2009”，预加电压U1＝Um＝1 100kV，时间为5min，在电压U1下持续时间5min，不进行频率换算，只在首台进行。比较各标准可见，在做型式试验时，ACLD的试验要求最为严苛。

（4）现场交接试验。“Q／GDW 310—2009”要求预加电压U1＝1.5Um＝953kV，U2＝＝826kV。当试验电压频率等于或小于200%的额定频率时，试验持续时间应为60s；当试验频率超过200%的额定频率时，试验持续时间应为

但不少于15s。而“Q／GDW 312—2009”中，则按“GB 1094.3—2003”规定进行，试验电源频率不小于100Hz，施加电压时间60min。由此可见，各标准要求的差异在U1和U2的取值上。由于现场交接试验属于重复性绝缘试验，多次进行ACLD试验会对设备的绝缘性能造成一定影响，故考虑变压器已经通过了出厂例行检验（检验时，施加电压，时间60min），建议ACLD现场交接试验依据“Q／GDW 310—2009”进行。

2.2 1000kV与500kV变压器ACLD标准比较

表2为1000kV与500kV变压器ACLD试验标准的对比情况。由表可见：①1000kV变压器标准的要求非常全面，涵盖了型式试验、例行试验及交接试验3种试验类型，且在绝缘考核时，施加的电压非常严格；② 不同于1000kV变压器，500kV变压器U2的施加时间为30min，且例行试验和交接试验施加的电压均为Ul＝；③ 标准和规范中，要求1000kV变压器高、中、低绕组的局部放电量分别是100pC、200pC和300pC，而500kV变压器的局部放电量要求是500pC，相比较而言，1000kV变压器的标准要求更为严格。

表2 1000kV变压器与500kV变压器ACLD试验参数对比Tab.2 Test parameters in ACLD of 1000kV and 500kV transformers

2.3 1000kV变压器ACLD

2013-03-12，沪西站现场进行了首台1000kV变压器的主体变压器ACLD，如图2所示。其中试验电源由电动机（400kW／400V）和中频发电机组成，发电机的额定频率为200Hz，有功输出500kW。

试验采用单边加压方式：电源由发电车引出，经中间变压器升压后，施加到主体变压器的低压侧，在高压侧感应出相应的试验电压。局部放电测量时，信号从高压、中压、低压侧套管的末屏端子获得；低压侧电压测量信号取自中间变压器测量绕组输出端子。在中间变压器和主变压器低压侧之间并入补偿电抗器，用以调整系统呈感性；阻波器与中间变压器串联连接，以滤除干扰信号。

试验严格按照“Q／GDW 310—2009”执行，变压器各端子的加压情况如表3所示。依据标准要求，试验结果合格，满足以下要求：

（1）试验期间未发生贯串性放电和击穿，电压、电流未发生异常的急剧变化；

图2 现场ACLD系统Fig.2 On site ACLD test system

表3 ACLD加压时变压器各端子电位Tab.3 Potentials at different terminals in ACLD

（2）在U2的长时试验期间，1000kV端子局部放电量的连续水平不大于100pC，500kV端子局部放电量的连续水平不大于200pC，110kV端子局部放电量的连续水平不大于300pC，局部放电不呈现持续增加的趋势，偶然出现较高幅值的脉冲以及明显的外部干扰脉冲，可忽略不计；

（4）试验后的绝缘油色谱分析结果合格，试验前后绝缘油色谱试验的结果无明显差异。

3 结 语

本文比较了1000kV和500kV变压器预防性试验标准。与500kV相比，1000kV变压器预防性试验的对象分别是主体变压器、调压补偿变压器及变压器整体，并增加了对主体变压器绕组频率响应分析，此外，对具体试验项目与试验周期的要求也有所不同；比较分析了1000kV与500kV变压器的相关标准的ACLD要求的差异性，建议“GB 1094.3—2003”作为1000kV变压器试验的指导性依据，而在具体试验方案要求上，遵照“GB／Z 24843—2009”和“Q／GDW 312—2009”，ACLD应按照“Q／GDW 310—2009”进行；最后，介绍了沪西站首台1000kV变压器的ACLD情况，可为其他特高压设备的ACLD提供参考依据；同时，对1000kV变压器的试验标准进行了比较分析，为变压器的检修试验工作提供参考。

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