電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗方法

1、電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗方法金慶華（云南省送變電工程公司調試所）摘要:電力變壓器的常規(guī)絕緣試驗很難發(fā)現(xiàn)變壓器內部絕緣局部受損或局部匝間短路缺陷問題，測試變壓器的局部放電特性關鍵在于檢查變壓器絕緣內部是否存在弱點和缺陷。本文根據(jù)現(xiàn)場調試經驗，給出試驗結果，簡要介紹電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗方法。關鍵詞：【變壓器】、【局部放電】一、引言：電力變壓器作為變電所最重要的高壓電氣設備，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關重要，如運行發(fā)生故障，其檢修難度大、時間長、經濟損失嚴重。隨著電力變壓器電壓等級不斷提高、容量增大，常規(guī)絕緣試驗很難發(fā)現(xiàn)變壓器內部絕緣局部受損或局部匝間短路缺陷問題，

2、而進行變壓器交流耐壓試驗在一定程度上損傷絕緣，影響到設備以后的運行性能。因此，通過變壓器的局部放電試驗是檢查變壓器絕緣內部是否存在弱點和缺陷的最好方法之一。局部放電是指發(fā)生在電極之間但并未貫穿電極的放電，它是由于設備絕緣內部存在弱點或生產過程中造成的缺陷，在高電場強度作用下發(fā)生重復擊穿和熄滅的現(xiàn)象，表現(xiàn)為絕緣內氣體的擊穿、小范圍內固體或液體介質的局部擊穿或屬表面的邊緣及尖角部位場強集中引起局部擊穿放電等。若電器設備絕緣在運行電壓下不斷出現(xiàn)局部放電，這些微弱的放電將產生累積效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴大，最后導致整個絕緣擊穿。電力變壓器主要采用油紙絕緣結構，由電工紙層和絕緣油交錯

3、組成，大型變壓器結構復雜、絕緣分布很不均勻，設計不當時容易造成局部場強過高，或由于工藝不良等因素造成內部缺陷時，在變壓器內部必然會產生局部放電現(xiàn)象，并逐漸發(fā)展，最后造成變壓器損壞。二、電力變壓器須進行局部放電試驗的幾種類型：（1）新安裝的電力變壓器：投運前檢查變壓器出廠后在運輸、安裝過程中有無絕緣損傷； （2）大修或改造后的變壓器：判斷經修理后的絕緣情況。 （3）運行過程中懷疑有絕緣故障的變壓器作：油中氣體色譜分析有放電性故障現(xiàn)象、涉及到絕緣其他異常情況； （4）作為預防性試驗項目或在線檢測內容，監(jiān)測變壓器運行中絕緣情況。 三、現(xiàn)場試驗及應用：本文以云南省500kV墨江變電所500kV #1主

4、變局部放電試驗為例，介紹現(xiàn)場試驗方法及應用情況。1、試驗合格標準：依據(jù)電氣設備交接試驗標準電力變壓器局部放電試驗標準：1.5Um /試驗電壓下，高壓繞組局部放電量 < 500pC 、中壓繞組局部放電量 < 500pC； 1.3Um /試驗電壓下，高壓繞組局部放電量 < 300pC 、中壓繞組局部放電量小于300pC 。2、試驗前應具備條件：（1）、局部放電試驗前變壓器全部常規(guī)試驗完成，結論合格；絕緣油色譜分析試驗，結論合格；（2）、試驗前變壓器各側套管式CT二次繞組短路接地；（3）、變壓器真空注油后靜置72小時以上；（4）、局放試驗前各側套管法蘭、散熱器頂端等處排放沉積氣體；

5、（5）、變壓器高壓、中壓及低壓套管頂端加裝均壓罩；變壓器外殼及鐵芯須可靠接地。3、試驗電壓及加壓程序：結合該變壓器的實際狀況，現(xiàn)場局部放電試驗時，高壓側對地的試驗電壓及其加壓程序見圖1所示。 預加電壓 U1=525 kV 測量電壓 U2=1.5Um/= 455kV或1.3Um/=394kV Um 為500kV系統(tǒng)最高電壓525kV。 圖 1 局部放電試驗加壓程序示意圖施加試驗電壓時，變壓器局放試驗按IEC標準進行（Um=525 kV），對變壓器預加電壓1.5Um/= 455kV，保持5分鐘，然后將電壓升至525 kV，保持5秒，再降至455 kV，并在此電壓下保持30分鐘，試驗期間，連續(xù)觀察并

6、記錄局放量，高壓線端局放量應小于500pC。4、試驗接線及試驗參數(shù)計算：1、試驗接線方法：試驗采用低壓勵磁、對稱加壓接線方式，圖2所示。圖 2 主變局部放電試驗接線Tr單相中頻試驗變壓器（400kVA、110kV/350V、100Hz）；L 補償電抗器； CT1、CT2、CT3電流互感器（鉗形電流表）；Z1、Z2、Z3、Z4局部放電檢測阻抗； V 測量繞組接電壓表a、x低壓繞組兩端 A高壓端 Am中壓端 O-中性點2、試驗電壓計算：局部放電測量電壓按1.5Um / 計算，試驗開始前中壓側分接開關檔位置于第1分接位置。中壓側電壓為: 241.6/ = 139.5kV被試變壓器的各側電壓計算如下：

7、高、中壓電壓比： K1 = 525/ / 139.5= 2.17高、低壓電壓比： K2 = 525 / / 34.6 = 8.76中、低壓電壓比： K3 = 241.6 / / 34.6 = 4.03當高壓A相線端試驗電壓為：UA = 1.5Um / = 1.5×525/ = 455kV時低壓ax相間試驗電壓為：Uax = UA / K2 =455 / 8.76 = 51.94 kV中壓UAm相線端試驗電壓為：UAm = 1.5Um /=218 kV3、變頻電源工作點的估算：試驗時，補償電抗器采用2個一串共兩串并聯(lián)。單個電抗器電感量為3H，故電抗器支路總電感量為：2×3/2

8、=3H主變壓器HV、MV-LV及地電容量為：21.75nF估算該變壓器高壓側入口電容集中參數(shù)值為21.75/3=7.25nF變壓器高壓對低壓變比為：k=525 / / 34.6 = 8.76高壓側電容量換算到低壓側電容量為：7.25×k2=7.25×8.762=556.398 nF低壓對地電容為： =(26.6-21.75+32.65)/2=18.75 nF這樣低壓側對地總電容為：18.75+556.398=575.148 nF因此變頻電源諧振頻率為：f=1/2××=121 Hz4、電抗器補償容量估算：變頻電源諧振時，電抗器補償容量應與此時變壓器側容性無

9、功相等。試驗頻率下容性無功功率估算如下： Qc=U2c=(1.5×525/×103)2×2×3.14×121×7.25×10-9=1140.5k Var試驗時電抗器的視在容量為：S=2400 kVar電抗器補償效率為：=1140.5/2400=47.5%5、 升壓變壓器變比選擇：試驗中間變壓器抽頭選用2×35/0.4kV抽頭，升壓變變比為2×35/0.4kV=175 當試驗電壓為1.5Um /時升壓變低壓側電壓為297V，當試驗電壓為預加電壓時升壓變低壓側電壓為342V。6、被試變壓器在試驗頻率(121

10、Hz)下的有功損耗計算：變壓器空載損耗，由上式可得：P121/P50=(121/50)1.3×(B121/B50)2P121=2.421.3 ×(k/2.42)2×P50 =2.421.3×(1.44/2.42)2×268.56 =3.15×0.354×268.56=299.5 kW式中，k=Umax/Un=1.5×525/8.76/36=1.44; P50、P121分別為變壓器在額定電壓（303kV）、額定頻率（50Hz）和試驗電壓(455kV)、試驗頻率（121Hz）下的空載損耗。7、變頻柜電流計算：被試變壓器低壓側有功電流為：I=P121/Umax=299.5/60=4.99 A此時變頻柜輸出側（即勵磁變壓器低壓側）電流為：4.99×175=873.25 A變頻柜輸出功率為主變此時的實際損耗約300kW,變頻柜的效率約為75%,因此變頻柜輸入端需提供容量300/0.75=400 kVA電源輸入電流應為：400000/3