1000kv現(xiàn)場(chǎng)接地試驗(yàn)的重要性

1000kv現(xiàn)場(chǎng)接地試驗(yàn)的重要性

0現(xiàn)場(chǎng)銜接試驗(yàn)發(fā)展特高壓電網(wǎng)技術(shù)是中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的必然前提。晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗(yàn)示范工程是國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)特高壓電網(wǎng)骨干網(wǎng)架戰(zhàn)略的示范工程，也是世界上首條投入商業(yè)運(yùn)行的1000kV輸變電工程。特高壓變壓器是特高壓輸變電工程最關(guān)鍵的設(shè)備之一，受電壓高、容量大以及運(yùn)輸限值等影響，特高壓變壓器設(shè)計(jì)和制造難度大，現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝要求高?，F(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)是驗(yàn)證特高壓變壓器生產(chǎn)、安裝質(zhì)量，確保其安全投運(yùn)的重要技術(shù)手段。在特高壓變壓器所有交接試驗(yàn)項(xiàng)目中，帶局部放電測(cè)量的長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(longdurationinducedACvoltagewithstandtest,ACLD)是難度最大、考核最嚴(yán)格、對(duì)變壓器內(nèi)部絕緣缺陷反應(yīng)最靈敏的試驗(yàn)，是衡量電力變壓器質(zhì)量的重要檢測(cè)手段。針對(duì)特高壓變壓器的特點(diǎn)，本文研究了特高壓變壓器ACLD試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)設(shè)備選擇等關(guān)鍵技術(shù)，提出了ACLD試驗(yàn)監(jiān)控方法和抗干擾措施，總結(jié)了ACLD試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施。1變壓器主柱式結(jié)構(gòu)晉東南變電站特高壓變壓器為單相、油浸式、無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓自耦變壓器，由單獨(dú)的調(diào)壓變壓器進(jìn)行電壓調(diào)整，并且在調(diào)壓變壓器中設(shè)置補(bǔ)償器。圖1為1000kV變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。該變壓器采用單體、單相5柱式結(jié)構(gòu)(3個(gè)主柱，2個(gè)旁軛)，單柱容量334MVA，單體容量1000MVA；額定電壓(1050/3)/(525/3)±4×25%/110kV；變壓器絕緣水平為：高壓線路端子SI-1800kV/LI-2250kV/AC-100kV，中壓線路端子SI-1175kV/LI-1550kV/AC-630kV，中性點(diǎn)LI-325kV/AC-140kV，低壓線路端子LI-655kV/AC-275kVㄢ2高壓acld的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)2.1變壓器施加電壓根據(jù)特高壓交流試驗(yàn)示范工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，主體變壓器和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器ACLD試驗(yàn)分別按照?qǐng)D2的順序、時(shí)間及電壓值施加電壓。圖2中：高壓繞組Um=1100kV，中壓繞組Um=550kV，低壓繞組Um=126kV；調(diào)壓補(bǔ)償變壓器U1=1.7Um/3，主體變壓器U1=1.5Um/3；調(diào)壓補(bǔ)償變壓器U2=1.5Um/3，主體變壓器U2=1.3Um/3,U3=1.1Um/3；調(diào)壓補(bǔ)償變壓器t1=5s,t2=1800s，主體變壓器t1=30s,t2=3600sㄢ2.2acld試驗(yàn)晉東南變電站特高壓變壓器出廠試驗(yàn)時(shí)采用單邊加壓方式，局放檢測(cè)電壓為1.5Um/3，主體變壓器的中壓繞組和低壓繞組的同名端間的電壓差為UAm-1a=303.4kV。若采用對(duì)稱(chēng)加壓方式，測(cè)試電壓為1.3Um/3時(shí)，UAm-1a=337.9kV，較出廠試驗(yàn)的電壓差增加了34.5kV，增幅11.4%。在長(zhǎng)達(dá)60min的試驗(yàn)過(guò)程中，電壓差增加34.5kV對(duì)特高壓變壓器的絕緣性能將是很大的考驗(yàn)。因此，ACLD試驗(yàn)同樣采用單邊加壓方式。試驗(yàn)電壓分別在主體變壓器低壓繞組1a-1x端和調(diào)壓補(bǔ)償變2X(3X)-X端施加，分別在主體變壓器A、Am端和調(diào)壓補(bǔ)償變1a、2a端測(cè)量局部放電量。主體變壓器采用中頻發(fā)電機(jī)組作為試驗(yàn)電源，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器采用變頻電源柜作為試驗(yàn)電源，并采用相應(yīng)的電抗器補(bǔ)償無(wú)功。試驗(yàn)原理如圖3、4所示。2.3變壓器視局部放電量的連續(xù)水平施加感應(yīng)電壓過(guò)程中，被試變壓器內(nèi)部應(yīng)無(wú)擊穿現(xiàn)象和異常放電聲，試驗(yàn)電壓不應(yīng)突然下降。在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的試驗(yàn)電壓作用下，主體變高壓端視在局部放電量的連續(xù)水平應(yīng)不大于100pC，中壓端視在局部放電量的連續(xù)水平應(yīng)不大于200pC，低壓端視在局部放電量的連續(xù)水平應(yīng)不大于300pC，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器視在局部放電量的連續(xù)水平應(yīng)不大于300pCㄢ3試驗(yàn)電源及變壓器晉東南變電站特高壓變壓器出廠試驗(yàn)時(shí)，電源頻率200Hz，施加1.5Um/3電壓時(shí)，主體變壓器輸入電流為45A左右；施加1.7Um/3電壓時(shí)，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器輸入電流為3A左右；主體變壓器在工頻110kV電壓下的空載損耗為152.7kW。出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備選擇的依據(jù)。為增強(qiáng)可比性，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)電源采用200Hz中頻發(fā)電機(jī)組，與出廠試驗(yàn)電源頻率相同，該電源具有負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。受移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組重量、運(yùn)輸條件以及技術(shù)可行性的限制，選用的中頻發(fā)電機(jī)組中，電動(dòng)機(jī)功率為400kW，發(fā)電機(jī)容量為1000kVA，能夠提供被試變壓器的有功損耗并具有較好的無(wú)功負(fù)載能力。中間變壓器選擇2000kVA/200kV試驗(yàn)變壓器，變壓器高壓端最大可輸出電流為10A，完全滿(mǎn)足試驗(yàn)容量的要求。為補(bǔ)償被試變壓器的無(wú)功功率，需在試驗(yàn)回路中增加補(bǔ)償電抗器。串聯(lián)2臺(tái)3900kvar/87kV補(bǔ)償電抗器，補(bǔ)償主體變壓器的容性電流，在172.9kV試驗(yàn)電壓作用下可提供補(bǔ)償電流44.8A，基本可以全補(bǔ)償被試變壓器的無(wú)功電流；選擇400kVA/40kV電抗器對(duì)調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的容性電流進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償電抗器的合理選用大大增強(qiáng)了試驗(yàn)的可行性和試驗(yàn)接線的可靠性。4acld試驗(yàn)為了在試驗(yàn)過(guò)程中準(zhǔn)確掌握試驗(yàn)設(shè)備和被試變壓器的狀況，需采取相應(yīng)的監(jiān)控技術(shù)措施：1）利用紅外熱成像檢測(cè)設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)組、中間變壓器、補(bǔ)償電抗器及試驗(yàn)引線進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，防止設(shè)備過(guò)熱導(dǎo)致?lián)p壞。2）利用紫外成像技術(shù)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)接線和被試設(shè)備以及周邊環(huán)境的電暈發(fā)生情況，為消除局部放電干擾提供技術(shù)支持。3）在箱壁上安裝超聲探頭，監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部放電的位置。4）在ACLD試驗(yàn)前后對(duì)被試變壓器進(jìn)行油中溶解氣體的色譜分析，為判斷內(nèi)部放電提供輔助手段。5）為準(zhǔn)確掌握特高壓變壓器試驗(yàn)電流的變化，在中間變壓器高壓繞組接地端、高壓補(bǔ)償電抗器接地端以及被試驗(yàn)變壓器加壓繞組接地端布置電流互感器，監(jiān)測(cè)電流，跟蹤發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況。5測(cè)試注意事項(xiàng)在特高壓變壓器ACLD試驗(yàn)中，高壓套管端部電壓將達(dá)952kV，標(biāo)準(zhǔn)要求的高壓端局部放電量不大于100pC，遠(yuǎn)小于對(duì)500kV變壓器要求的500pC?？刂圃囼?yàn)現(xiàn)場(chǎng)干擾是決定試驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵之一，試驗(yàn)中采取了以下抗干擾措施[9,10,11,12,13,14,15,16]：1）試驗(yàn)設(shè)備布置盡量簡(jiǎn)潔、整齊，間隔距離足夠遠(yuǎn)，避免干擾。2）在出線套管端部加裝均壓環(huán)(帽)，1000kV端的均壓環(huán)直徑達(dá)3m，可有效防止試驗(yàn)中套管端部電暈放電對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。3）單邊加壓方式下，主體變低壓端172.9kV的試驗(yàn)電壓由1條引線承擔(dān)。為了消除加壓引線的電暈，引出線采用直徑160mm的無(wú)暈導(dǎo)線。4）在發(fā)電機(jī)出口加裝寬頻濾波器，在高壓補(bǔ)償電抗器和變壓器低壓端之間加裝阻波器，消除電源系統(tǒng)電壓波形畸變對(duì)局部放電測(cè)量的影響。5）被試變壓器周?chē)慕饘贅?gòu)件均可靠接地，尖端部位采取屏蔽措施。6）試驗(yàn)回路的所有接地均通過(guò)被試變壓器箱體的接地點(diǎn)接地，避免形成環(huán)流，測(cè)量系統(tǒng)單獨(dú)接地。嚴(yán)格執(zhí)行上述抗干擾措施，將試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的局部放電測(cè)量背景控制在50pC以下，滿(mǎn)足特高壓變壓器局部放電量測(cè)量背景的要求。進(jìn)行特高壓變壓器ACLD試驗(yàn)時(shí)，晉東南變電站500kV設(shè)備已帶電，因此試驗(yàn)過(guò)程中必須考慮其影響。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)500kV設(shè)備帶電前后的背景噪聲的變化，發(fā)現(xiàn)帶電的500kV設(shè)備對(duì)特高壓變壓器ACLD試驗(yàn)并沒(méi)有明顯的不利影響。10