±500 kV换流变压器交流耐压试验放电超标分析

潘东省，黄代宽，杨洋

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局，云南 大理 671000）

0 前言

电气设备的交流耐压试验是反映该设备绝缘状况的有效手段。交流耐压试验反映电气设备耐受过电压的能力和正常运行情况下的电压耐受水平[1]。对换流变压器而言，交流耐压试验能有效发现换流变压器的绝缘缺陷，对保证换流变压器的安全运行有重要意义[2]。换流变压器阀侧绕组交流耐压试验及局部放电测量用以考核阀侧绕组对网侧绕组和地的交流耐压强度和交流耐压下的绝缘性能[3,4]。因此，有必要对换流变压器交流耐压试验中遇到的问题进行分析研究，给出处理办法。

某直流输电工程金官站YY型换流变压器由天威保变生产，型号为ZZDFPZ-317600/500[5]。本文针对金官换流站YY5换流变出厂试验过程中交流耐压试验放电超标的情况进行了故障原因分析，并给出了处理意见。

1 试验简介

换流变阀侧交流外施耐压试验。试验电压为598 kV，当试验电压加至约450 kV时，放电量值为2690pC，合同要求放电量值≤100pC，试验结果不合格。

1.1 试验接线

为方便观察，仅画出关键部位接线。

图1 试验接线

图中DΙV是1200 kV电容分压器，图中未画出部分包含1 200 kV/6 A串联谐振试验系统，TWPD-2D局部放电测量仪，额定容量为31 500 kVA的试验中间变压器。

1.2 试验方法及顺序

1）试验前，检查变压器油面高度，放出升高座及套管内的残留气体。

2）在阀侧端子接入分压器，整个试验过程中监视试验电压值。

3）在阀侧绕组测量端子上注入500 pC方波，校准局部放电测试系统。

4）合闸后，监视峰值电压表及电流表，逐步升至试验电压值，保持60分钟，然后迅速降低至1/3试验电压以下，并切断电源。

5）详细记录整个试验过程中的各种现象，记录线路的背景干扰水平，记录放电起始及熄灭电压，并每隔5 min记录一次局部放电量。

1.3 结果判断

1）在加压过程中，电压不突然下降，电流指示不摆动，没有放电声。

2）测得的局部放电量小于300 pC，且试验过程中无明显上升趋势，则试验合格。

3）PD并无连续上升趋势[6]。

2 事故诊断

在发现放电量超标后，现场立即开始查找事故原因。更换测量线重新进行试验仍存在放电超标现象，改变接线位置再测问题仍旧存在。

2.1 色谱分析

电力变压器的大多数内部故障可以根据对变压器油中的溶解气体的分析来判断[7]，为验证此次交流耐压试验中确实存在放电现象，对换流变绝缘油进行油色谱分析，数据如下：

表1 换流变油色谱分析结果（µL/L）

通过油色谱分析，可判定绝缘内部存在放电现象。

2.2 超声探测

变压器的内绝缘发生局部放电时，由于释放的能量较大，会产生机械震荡波，该震荡波以球面声波的形式经绝缘介质向外传播[8]。如图将超声传感器吸附在油箱壁上，就可以探测到内部放电点的位置。经过超声探测，此次放电点定位为换流变内部网侧线圈下角。

图2 超声探测示意图

2.3 换流变解体检查

1）器身脱油后检查外部，未发现异常；

2）解体柱2整体线圈，拆除阀侧线圈外部纸板、屏蔽、撑条、上下端部角环，未发现异常；

3）拔出阀侧线圈，对线圈各部位进行仔细检查，未发现异常；

4）继续解体柱2整体线圈，拆除网侧线圈外部纸板、撑条、角环、端圈等绝缘件，拆解至下部项31正角环，发现角环内径侧有放电痕迹，且放电位置与局部放电超声定位位置结果一致；

5）为保证检查过程没有遗漏，对整体线圈进行了进一步解体，拆除网侧线圈外部绝缘件并拔出网侧线圈，对线圈及绝缘件进行了逐一检查，未见异常；

6）网侧线圈内径侧绝缘及调压线圈不再解体检查，原因是：①本次故障是在进行阀侧交流外施耐压试验时发生放电，此时变压器网侧绕组首末端连同调压绕组均可靠接地，因此，网侧与调压绕组之间以及绕组对地均处于等电位（零电位）状态，无发生放电的可能；②在进行阀侧交流外施耐压试验前，变压器已经完成了长时感应耐压试验（绝缘试验前），试验过程对网侧与调压绕组之间的绝缘进行了考核，试验合格。

3 原因分析与处理建议

3.1 原因分析

将表面有放电痕迹的角环解剖检查发现，角环夹层有明显的爬电痕迹，且夹层爬电痕迹与表面爬电痕迹比较有两个特点：一是夹层爬电痕迹要重于表面，夹层的爬电面积大于表面；二是夹层内有两条明显的树枝状爬电痕迹，而表面只有一条树枝状爬电痕迹。继续向深层解剖角环，在削除约0.3 mm厚绝缘层后，放电痕迹消失。

综合解体检查结果和试验情况，有爬电痕迹的项31角环处是此次局部放电超标的故障点。如因非角环质量缺陷引起的放电，则应沿角环表面爬电或击穿角环，不应在夹层内爬电。因此，根据角环夹层的树枝状爬电痕迹特点和角环内径侧相关的撑条、密封环上无异常等情况，可以判定导致本次放电故障的原因是由于项31角环本身存在质量缺陷所致。

3.2 处理建议

更换部分绝缘件，新更换的角环在到厂后全部进行X光检测，合格后用于装配；按照新产品要求进行变压器回装和各项工艺处理；复试所有出厂试验项目。

4 结束语

本文采用超声探测、绝缘油色谱分析、换流变压器解体检查等手段对换流站YY5出厂试验中的交流耐压试验局部放电超标现象进行了分析，确定了引起放电超标的原因为角环生产厂家提供的产品存在质量不良的情况，针对故障原因提出了处理方法。