特高压泉城站主变压器现场局部放电试验技术研究

朱文兵，周加斌，许　伟，刘洪正，陈玉峰

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南　250003）



特高压泉城站主变压器现场局部放电试验技术研究

朱文兵，周加斌，许伟，刘洪正，陈玉峰

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003）

摘要：介绍特高压泉城站局部放电试验技术，主要包括试验程序、试验接线、试验参数计算、现场抗干扰措施等，通过现场试验验证了计算参数的正确性及所采取抗干扰措施的有效性。

关键词：特高压变压器；局部放电试验；试验参数计算；抗干扰措施

0　引言

锡盟—山东特高压交流工程是“特高压入鲁”第一工程，是国网特高压建设工程“东纵”重要组成部分。特高压泉城站是该工程在山东的落点站，规划安装4台3 000 MVA主变压器。

特高压变压器是特高压工程的核心设备之一，为考核其在制造、运输和安装后的绝缘性能，根据GB/T 50832—2013《1 000 kV系统电气装置安装工程电气设备交接试验标准》等标准的相关要求，特高压变压器在现场安装完成后必须进行绕组连同套管的感应电压试验带局部放电试验，局部放电试验是考核变压器绝缘状况的重要试验。

与其他较低电压等级变压器相比，特高压变压器局部放电试验有以下特点：1）特高压变压器采用分体式结构，现场需分别对主体变压器和调压补偿变压器进行局部放电试验；2）特高压变压器试验电压高、单台容量大、空载损耗大，所需补偿容量大、试验设备容量大；3）交接试验标准要求高，特高压主体变压器要求在不开窗的情况下局部放电量不超过100 pC，这就对试验装置的局放量控制以及现场干扰的抑制提出了更高的要求［1］。

1　泉城站变压器概况

特高压泉城站一期工程安装1号、2号主变压器及其备用相。分别由特变衡阳变压器有限公司和山东电力设备有限公司生产。

两个厂家生产的主变压器均采用单相分体的自耦变压器结构，中性点无励磁调压。由主体变压器和调压补偿变压器两部分组成，其绕组连接方式如图1所示。特变衡阳变压器有限公司生产的主变压器本体采用单相五柱式铁芯即3个主柱和2个旁轭，每个主柱上套高、中、低压线圈后3柱线圈并联，单柱容量334 MVA，本体容量1 000 MVA。山东电力设备有限公司的产品采用2个主柱和2个旁轭结构，单柱容量500 MVA。采用两柱结构的变压器空载损耗相对较低。

变压器主要技术参数如下：

设备型号：ODFPS-1000000/1000

额定容量：1 000 MVA/1 000 MVA/334 MVA

额定电流：1649.6 A/3 299.1 A/3 036.3 A

图1　1 000 kV变压器绕组接线

绝缘水平：

高压线路端子：SI-1800 / LI-2250 / AC-1100 （5 min）kV

中压线路端子：SI-1175/LI-1550/AC-630kV

中性点：LI-325/AC-185 kV

低压线路端子：LI-650/AC275 kV

冷却方式：OFAF

联接组别：Ia0i0

空载损耗：179kW（1号主变）、149kW（2号主变）

空载电流：0.085%（1号主变）、0.058%（2号主变）

2　试验加压程序及试验接线

2.1试验加压程序［3～5］

依据GB 1094.3—2003《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/T 50832—2013《1 000 kV系统电气装置安装工程电气设备交接试验标准》等相关技术标准要求，特高压变压器主体变及调补变现场局部放电试验时，试验电压及其加压程序如图2所示。

对于主体变压器，系统最高运行电压Um=1100kV

对于调补变压器，系统最高电压Um=126 kV

图2　主体变及调补变局部放电试验加压程序

2.2试验接线

试验采用GB 1094.3—2003和DL/T 1275—2013标准规定的试验接线，主体变压器采用低压励磁、单边加压的方式，同时在高压、中压、低压处检测局部放电，试验接线如图3所示。

图3　主体变压器试验接线

图中：L为补偿电抗器；C为电容分压器；PD为局放仪；C1、C2、C3为耦合电容（套管电容）；ZK1、ZK2、ZK3为检测阻抗；a1、x1为低压绕组首末端；A为高压端；Am为中压端；X1为中性点。

调补变压器进行试验时，连接绕组X2-X3端，在被试变压器X3-X侧加压，利用被试变压器a2-x2、X3-X侧套管的主电容作为耦合电容，从套管末屏处抽取信号测量局部放电。局部放电试验接线如图4所示。

图4　调补变局部放电测量试验接线

图中：C为电容分压器；PD为局放仪；C1、C2为耦合电容（套管电容）；ZK1、ZK2为检测阻抗；X、X2为调压绕组；a2、x2为调压励磁绕组；X、X3为补偿励磁绕组；x、x2为补偿绕组。

3　主体变压器试验参数计算

3.1被试变压器各端电压

局部放电试验时主体变压器各端计算电压数值表1所示。

表1　主体变压器各端电压　kV

3.2试验频率

1号主变主体变低压侧的入口等效电容C=0.23 μF。现场试验时，采用电感量为5 H的补偿电抗器，两节串联后再并联，等效电感L=5 H，则完全补偿时的试验频率

2号主变主体变低压侧的入口等效电容C=0.18 μF。按照同样补偿方式，则完全补偿时的试验频率为167.8 Hz。

3.3试验功率

1号主变及2号主变试验时功率及电流如表2所示。

3.4检测阻抗的选择

表2　试验功率及电流计算

4　现场采取的抗干扰措施

现场采用1 000 kW柴油发电机为试验系统供电，有效避免了站用电源的干扰。

试验过程中，被试变压器周围的电焊、行车等设备对试验影响较大，这些设备通过电网会在试验回路中产生较大的干扰信号，为减少试验干扰，尽量避开在这些设备运行的时段进行试验。

被试变压器高、中、低压套管顶部均装上均压罩，且均压罩与导电杆连接可靠，防止套管尖端电晕放电；对试验变压器、补偿电抗器、分压器等试验设备的高电位处加装尺寸合适的均压罩并可靠连接；对被试变压器上和周围的地电位、可能引起电场畸变较大的部位，采用金属软管或均压罩进行屏蔽，消除电晕放电、地电位放电对局放测量的影响。

整个试验测试回路坚持一点接地的原则，采用带有绝缘护套的接地线、放射性连接、缩短接地线长度等措施抑制来自接地回路的干扰；同时将变频电源、励磁变压器和补偿电抗器外壳接地线分别引至被试变压器油箱的接地引下线上，防止地线环流产生干扰；尽量缩短局放检测阻抗的信号传输线的布置长度，检测阻抗应就近接地，减小空间干扰对测量阻抗的影响。

被试变压器、电抗器连接导线均采用直径200 mm金属波纹管内穿绝缘载流线以避免电晕干扰。

试验过程中，使用紫外成像仪对试验回路和被试变压器进行监测，发现电晕放电后采取相应屏蔽措施；使用超声检测仪对被试变压器进行辅助监测，以判断放电部位和来源［2］。

5　泉城站2号主变局部放电试验情况

根据泉城站施工进度，山东电科院于2015年12月—2016年3月完成了泉城站2号主变压器的局部放电试验，试验数据如表3、表4所示。

2号主变主体变压器及调补变压器局部放电量满足相关规程要求，试验合格。

表3　2号主变主体变压器局部放电试验数据

表4　2号主变调补变压器局部放电试验数据

从试验情况来看：1）变频电源、励磁变压器、补偿电抗器等设备电流均在额定电流以下，所选用的检测阻抗在试验过程中未产生饱和情况，因此所采用的特高压局部放电试验系统完全能够满足特高压主变压器局部放电试验要求；2）采取的均压环、无晕线、一点接地等各种抗干扰措施效果良好。在2号主变A相试验过程中，通过紫外成像仪发现高压套管法兰、低压加压线与储油柜之间存在较强烈电晕放电，采取了相应的措施进行了处理。通过上述各种措施，将试验回路的背景噪声控制在了较低的水平；3）试验方案计算结果与实际试验数据基本一致。

6　结语

山东电科院顺利完成了山东电网首台特高压变压器局部放电试验，实践证明，采用的特高压局部放电试验系统完全能够满足特高压主变压器局部放电试验要求，试验方案计算结果与实际试验数据基本一致。

特高压局部放电试验与常规变压器局放试验相比，对抗干扰方法等都提出了更高的要求，应认真分析各类干扰来源，严格执行各项抗干扰措施，降低背景噪声水平，保证测量结果的真实性。

参考文献

［1］罗维，吴云飞，沈煜.特高压变压器现场局部放电试验技术研究［J］.湖北电力，2009，33（S1）：16-19.

［2］伍志荣，聂德鑫，陈江波.特高压变压器局部放电试验分析［J］.高电压技术，2010，36（1）：54-60.

［3］GB 1094.3—2003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［S］.

［4］GB/T 50832—2013 1 000 kV系统电气装置安装工程电气设备交接试验标准［S］.

［5］DL/T 309—2010 1 000 kV交流系统电力设备现场试验实施导则［S］.

Partial Discharge Measuring Technology of Power Transformers in UHV Quancheng Substation

ZHU Wenbing，ZHOU Jiabin，XU Wei，LIU Hongzheng，CHEN Yufeng
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Abstract:The partial discharge test technology，including testing procedure，testing scheme，parameter calculation，antiinterference measures and so on，for power transformers in UHV Quancheng substation was researched. The correctness of the calculated parameter and the effectiveness of anti-interference measures were proved by field tests.

Key words:UHV power transformer；partial discharge test；parameter calculation；anti-interference measures

中图分类号：TM41

文献标志码：A

文章编号：1007-9904（2016）05-0001-04

收稿日期：2016-04-03

作者简介：

朱文兵（1980），男，高级工程师，从事变压器技术方面研究。