110kV电压互感器工频自激法局部放电试验探讨

(浙江电力变压器有限公司，浙江 温州 325000)

1 引言

日前，由于工作需要，需对一台110kV分级绝缘的电磁式电压互感器进行局部放电试验，而试验现场不具备倍频试验电源的条件，仅能提供工频试验电源。

试验现场的试验设备有GL-3kVA隔离滤波变压器，JTKZ交流耐压试验系统控制箱，XD5102Y电脉冲局部放电检测仪。

2 试验标准及参数确定

2.1 试验标准的差异之处

对于110kV分级绝缘的电磁式电压互感器的局部放电试验，一般都推荐采用倍频电源进行试验。参考国家和行业标准，以及大量的技术文献，未找到使用工频电源进行试验的方法。因此本文借鉴倍频电源试验方法，根据局部放电原理，自己制定使用工频电源进行试验的方法。

有关电磁式电压互感器局部放电试验的标准有几个，互相存在异处。

(1)关键参数：110kV设备的设备最高电压Um为126kV，额定短时工频耐受电压为200kV。按现场被试电压互感器的情况，局部放电允许水平为不大于20pC。

(2)GB1207-2006《电磁式电压互感器》规定了两种试验程序：

(4)DL 417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》规定了两种试验程序：

(5)JB/T 5357-2002 《电压互感器试验导则》规定同GB 1207-2006《电磁式电压互感器》。

(6)GB /T 7354-2003《局部放电测量》规定了两种试验程序：

程序A，不预加电压。从某一低值逐步将电压增加到规定值并保持规定时间，测量局部放电量。

程序B，预加电压。将试验电压从低于规定局放试验电压的某一值增加到某一超过规定试验电压的电压规定值，然后将电压保持规定时间，然后逐步降低到局放试验电压。在这一电压水平下，保持规定的时间，读取局部放电量。没有规定预加电压的具体数值。

2.2 试验程序的选择

上述标准中的试验程序分两大类。一类为不预加电压，一类为预加电压。所有标准都提供了预加电压的试验程序，而仅有GB /T 7354-2003《局部放电测量》提供了不预加电压的试验程序。工程实际中，预加电压的试验程序为大家普遍接受。所以，我决定选取预加电压的试验程序。

2.3 预加电压值的确定

上述标准中的预加电压值存在不同，有以下几种：

(1) 感应耐压电压200kV；

(2)感应耐压值的80%，即预加电压值为200×80%=160kV；

(3)预加电压0.7*1.3Um=114.6kV；

(4) 根据设备情况适当施加预加电压。

前面三种预加电压(200kV，160kV，114.6kV)超过电压互感器的正常工作电压，如果采用工频电源，铁心可能出现饱和，励磁电流变得很大，可能损坏被试电压互感器。为了防止励磁电流过大，预加电压时，通常采用150Hz或其他倍频试验电源。可试验现场只有工频试验电源，为了不使铁心饱和，只能降低预加电压值。

由于这是现场试验，没有相应的试验设备来测被试电压互感器的铁心饱和曲线，也不知道其设计磁通密度，为了防止铁心饱和，根据现场试验经验，初步选取预加电压为87*1.1=95kV，并根据试验的电压升高情况适当调整预加电压的值。在试验过程中，要密切关注被试电压互感器的情况，密切注意声音的异常，密切监视试验仪表的度数，防止铁心饱和。在没有异常现象的情况下，预加电压值可以超过95kV；如果发现异常，预加电压值可以低于95kV。

2.4 预加电压持续时间的选择

上述标准中预加电压持续时间有至少保持60s和保持10s两种。由于选定的预加电压值95kV接近于DL 417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》中程序A规定的114kV，所以决定选择该标准中的预加电压持续时间，为保持10s。

2.5 局部放电测量电压持续时间的选择

上述标准中局部放电测量电压持续时间有30s和至少1分钟两种。考虑到预加电压持续时间按DL 417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》选择，所以局部放电测量电压压持续时间也按此标准选择，为至少1分钟。

2.6 局部放电测量电压值的确定

2.7 最终确定的局部放电试验程序

试验时，在不大于1/3 局部放电测量电压下接通电源，电压升至预加电压95kV，保持10s，然后不间断地将电压降至局部放电测量电压87kV，在至少1分钟内读取局部放电水平。

3 试验接线

3.1 被试品特点及加压方法

被试的JDCF-110 电压互感器是110kV分级绝缘的电磁式电压互感器，采用两级串级式结构，有一个铁心，一次绕组分成匝数相同的两部分，分别套装在铁心的上下两个铁心柱上，这两部分一次绕组串联连接。为了加强这两部分一次绕组的磁耦合，在铁心柱上配置了平衡绕组，同时平衡这两部分一次绕组所分配的电压。铁心和一次绕组的中点连接，铁心对地电位为工作电压的一半。由于一次绕组被分成两部分，每部分对铁心的绝缘水平降低，方便了绕组的主绝缘设计。但正因为这样，串级式电压互感器不能采用外施高压的方式进行试验，只能进行感应加压方式进行试验，即在电压互感器的二次绕组方进行加压，一次侧感应出相应的试验电压，进行局部放电测量。

3.2 二次绕组选择

3.3 耦合电容的选择

由于被试的JDCF-110 电压互感器杂散电容较大，完全可以代替局部放电试验时所需的耦合电容器，因此，不用配备专门的耦合电容器。

3.4 高压侧试验电压的测量

理想的情况下，应该在高压侧直接进行试验电压的测量，但这需要测量球隙、分压器或者静电电压表。可试验现场并无这些试验设备，因此，只能采用测量低压侧电压，通过换算，计算出高压侧电压。

局部放电试验时，被试品表现为容性阻抗，JTKZ交流耐压试验系统控制箱在容性阻抗负载的情况下，由于电容电流在JTKZ交流耐压试验系统控制箱和GL-3kVA隔离滤波变压器的漏抗上产生电压降，使得被试品电压升高，施加在被试品上的实际电压大于由低压侧电压乘以变比得到的电压的，即发生容升现象。如果采用150Hz 试验电源，必须考虑容升电压，对于110kV的试验电压，容升电压可达5%。但考虑到此次试验采用工频电源，试验回路中的漏抗阻抗很小，可以忽略不计，因此，容升电压也不用考虑了。所以，可以采用读取低压侧电压进行换算得到高压侧电压的方法。

4 试验接线原理图

图1 试验接线原理图

5 编制的试验规程

5.1 交底

5.1.1 工作交底

工作任务是110kV电磁式电压互感器工频自激法局放试验。

5.1.2 安全交底

①要核对被试验设备名称，防止走错间隔；

②检查仪器设备的金属外壳接地可靠，试验引线尽量短；

③要与带电部位保持足够的安全距离；

④接线和更改试验接线时，加压端必须先放电并挂好接地线；

⑤试验完毕，必须立即将被试设备对地放电；

⑥试验人员必须站在绝缘垫上进行试验操作；

⑦使用的绝缘工具应经试验合格；

⑧试验人员要高声呼唱即将执行的试验范围和内容，以便相互配合和监护；

⑨工作范围为xxx。

5.1.3 技术交底

①利用工频自激法测量110kV电磁式电压互感器的局部放电。

②试验依据是GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

③两组二次绕组串联激磁。

④根据设备情况适当施加预加电压95kV，持续10s；

⑤局部放电测量电压，即87kV，持续1分钟，允许局放量<20PC；

⑥测量局部放电起始电压和局部放电熄灭电压。

5.1.4 工作分工

xxx作为工作负责人，工作班成员为xxx。

5.2 工作流程

①记录环境温度、湿度；

②核对被试验设备名称；

③加压端放电并挂好接地线；

④接线并检查接线；

⑤汇报说：“接线检查完毕，外观检查正常，油位正常”;

⑥方波校准；50pc校准;

⑦电压零位确定；悬浮金属距离地10cm，太高有可能电晕太小;

⑧放电接地，合上闸刀，不加压，测背景噪音，并记录；

⑨加到预加电压95kV，持续10s，回到87kV，持续1分钟，读取局放量；

6 试验实测

根据上述的试验接线和试验规程，我对JDCF-110 电压互感器进行了工频自激法局部放电试验，试验获得成功。试验过程中重点关注了预加电压95kV，根据试验实际操作的情况，95kV的取值是完全合理的，我曾试图继续提高预加电压，试验中声音明显增大。

图2是实际试验中关键部位的接线图。

图2 试验中关键部位的接线图