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35kV及以下干式变压器的局部放电试验方法研究及其应用

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2014年第4期 上海电力 35 kV及以下干式变压器的局部放电试验方法 研究及其应用 陶 健,姚利萍 (上海久隆电力(集团)有限公司,上海200072) 摘要:干式变压器的应用已经日益广泛,但其在固体浇注式绝缘往往更易潜伏工艺性的局部缺陷。这些缺 陷是一般的交流耐压试验无法检测到的,而不少于式变压器被设置在十分狭小和隐蔽的地点,致使现场局部 放电试验几乎不可能进行,导致不利于及时发现和消除隐患,以致酿成事故,给安全运行带来了隐患。通过对 局部放电试验的产生的原因、试验的意义以及现场开展干式变压器的难点进行介绍,并对便携式装置的参数、 试验方法及试验实例进行分析。 关键词:干式变压器;局放试验;交流耐压试验 中图分类号:TM835 文献标志码:B 0 引言 缺陷两端的场强达到一定数值时,就会发生局部 放电;凡是电场集中的部位容易产生局部放电。 固体浇注绝缘的干式电力变压器(简称干式 局部放电不形成贯穿性通道,但它所产生的 变压器),因具有结构紧凑、无油污、有利防火等优 电的热的和化学的各种因素综合的结果,使绝缘 点而应用日益广泛,尤其已在用户35 kV及以下 内部造成不可恢复的损伤,若逐步扩大,可能使整 变电站中被普遍采用。但固体浇注式绝缘往往更 个绝缘击穿或爆炸。 容易潜伏工艺性的局部缺陷。局部放电测试是绝 固体绝缘劣化对寿命的影响很复杂,一般认 缘局部缺陷的有效检测手段之一。因此,对35 为局部放电与气隙的大小及位置有关,而放电能 kV的固体绝缘互感器等,局部放电试验早已作 量与绝缘劣化有关,寿命不仅取决于放电量的大 为现场试验中的规定项目。然而对干式变压器则 小,而且取决于放电的部位,单纯的以放电量绝对 因考虑到试验条件的,以往一般都不进行现 值来评价其绝缘状况是不全面的。 场局部放电试验,从而不能全面有效地检测和判 断绝缘的局部缺陷情况,不利于及时发现和消除 2开展干式变压器局部放电的难点 隐患,以致酿成事故。 局部放电测试是绝缘局部缺陷的有效检测手 为此,上海市电力公司Q/SDJ1011—2O04 段。因此,对35 kV的固体绝缘互感器等,局部放 《电力设备交接和预防性试验规程》已把干式变压 电试验早已作为现场试验中的规定项目。然而对 器现场局部放电试验列为规定项目,但由于目前 固体绝缘电力变压器则因考虑到试验条件的, 有条件做变压器局放试验单位的试验装置非常庞 以往都不进行局部放电的现场试验,从而不能全面 大,很难满足现场试验的条件,为此,拟对于式变 有效地检测判断变压器绝缘的局部缺陷情况,不利 压器的局部放电试验做一些调查。 于及时发现和消除隐患。为此,上海电力公司在新 l 局部放电的产生原因及与设备寿命的 颁布的o_/SDJ 1011—2OO4《电力设备交接和预防 性试验规程》中对35 kV干式变压器交接时必须做 关系 局部放电试验作了明确规定(第6.1条17款)。35 局部放电的产生原因主要有:高压电气设备 kV油浸式变压器与35 kV干式变压器的性能比对 绝缘结构内部不可避免地存在缺陷,如固体绝缘 如表1所示。由表1可看出,干式变压器的试验项 中的空气隙,液体绝缘中的气泡、油膜等,当这些 目较之油浸式变压器的试验项目少。 0一 上海电力 2014年第4期 表1 35 kV油浸式变压器与35 kV千式 变压器的性能比对 35 kV油浸式变压器 35 kV干式变压器 绕组绝缘电阻、吸收比、极化指数 绕组绝缘电阻、吸收比、极化指数 绕组连同套管的直流电阻 绕组连同套管的直流电阻 油中溶解气体色谱分析 绕组连同套管的tg 绝缘油 交流耐压试验 交流耐压试验 铁芯(有外引接地线的)绝缘电阻 铁芯(有外引接地线的)绝缘电阻 绕组泄漏电流 绕组所有分接的电压比 绕组所有分接的电压比 极性 极性 低电压短路阻抗 /(220 kV及以上才需进行局放) 局部放电试验 但是,目前干式变压器在现场进行局部放电 试验还不具备条件,原因为:许多变电站内的变压 器安装在楼层或地下层,而现有的局放试验装置 和供电电源设备非常庞大,无法到达试验现场;现 场环境差、干扰大。 3 试验接线 要进行干式变压器的局部放电试验,采用的 便携式的设备主要有如下几个设备:隔离变压器、 变频电源、中间变压器、电阻分压器、耦合电容器、 多通道局放仪。 3.1 rb ̄ll 35/10.5 kV干式变压器局放试验接线 Dynl1干式变压器现场局放试验接线方式如 图1所示。 图1 Dynl1干式变压器现场局放试验接线方式 3.2 YNdl1 35/10.5 kV干式变压器局放试验接 线 Dynl1干式变压器现场局放试验接线方式如 图2所示。 图2 YNdl1干式变压器现场局放试验接线方式 一6— 3.3 YNyn0 35/lo.5 kV干式变压器局放试验接 线 YNyn0 35/10.5 kV干式变压器局放试验接 线如图3所示。 图3 YNyn0干式变压器现场局放试验接线方式 3.4 Dynl1 35/0.4 kV或lo/o.4 kV干式变压 器局放试验接线 Dynl1 35/o.4 kV或lo/o.4 FkV干式变压 器局放试验接线如图4所示。图4中,VF为变 频电源;T 、T。为中间变压器(Z1、Z2一一在T1、 T2内部);CO为补偿电容器;R ~R 为电阻分压 器;T 为被试变压器;CKA、C 、CK 、CK为耦合 电容器;Z A、Z 、Zmc、Z 为检测阻抗;M为局放 一 图4 Dynl1 1o/o.4 kV干式变压器局放试验接线方式 仪;T。、T 、T 为隔离变压器。 3.5 干式变压器单相自激法局放试验接线 干式变压器单相自激法局放试验接线如表2 所示。 表2 干式变压器单相自激法局放试验接线 图l、图4 图2 图3 低压侧加压端子 bn Cn ba cb an bn Cn 高压侧测量端子 A、B B、C C、A A B C A B C 高压侧接地端子 N N N N N N 4试验时采用的技术标准 试验时可以采用的技术标准有Q/ SDJ1011—2oo4《电力设备交接和预防性试验规 程》;GB1094.1l~2o07《电力变压器第l1部分: 干式变压器》GB1094.3—2OO3《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/T7354--2003《局部放电测量》;DL/T417— 2006 ̄电力设备局部放电现场测量导则》。具体的 试验标准为:10 kV干式变压器30 pC,交接和运 行中标准相同。35 kV干式变压器50 pC,交接和 运行中标准相同。 2014年第4期 上海电力 35kV干式变压器交接试验时现场应测量局部放 电量,预加电压和试验电压根据绕组连接方式确 定,试验电压一般在星形连接的绕组一侧直接测 量。 5 试验要求 1)被试品外绝缘表面应清洁、干燥。 2)被试变压器高低压绕组端子必须拆开,并 保持局放试验所需要的距离,在拆开的另一端妥 试验程序如5所示。图5中,U 为预加电 善接地。 3)局放试验应在额定分接下进行。当被试 变压器带有载分接开关时,变压器局放量包括有 载分接开关放电量。 压,规定为1.8U,或1.8U,/√3u 为局放试验电 压,规定为1.3U 或1.3U /√3。U 为设备额定 电压。试验要求按订货合同规定,如订货合同无 明确规定时,应按上海市电力公司企业标准Q/ 4)10~35 kV干式变压器局放试验采用单 相自激法,通常加在变压器不带分接的绕组两端 之间(一般为低压侧),高压侧感应出试验电压。 局放试验应在全部绝缘试验完成后进行。变压器 中其余的绕组,如为星形联结,应将其中性点 接地,如为三角形联结,应将其中的一个端子接 地。 5)试验接线正确无误,高压引线采用专用绝 缘导线,在满足安全距离的前提下应尽量缩短,所 有带电部分应互相隔开,被试品应在试验人员的 正面。 6)回路方波校准按GB/T7354--2003<<局部 放电测量》的校准方法,根据试验需要,在被试绕 组两端注入一方波脉冲量(一般为1O~50 pC)经 检测阻抗在测量仪器上获得信号传递比例。 7)根据需要升压回路可接入合适的补偿电 容器,保证升压过程中不发生谐振现象。在试验 过程中电压控制平稳,如电压突然发生异常现象 时,应立即停止升压,并迅速降压,切断电源后,放 电接地,然后进行检查分析。 8)在接入被试变压器之前,应先进行无高压 的背景噪声测量及全回路升压至预加电压和试验 电压下的空试背景噪声测量,并做好记录。 9)试验结束后,试验人员应拆除自装的短路 线、接地线,试验负责人会同试验人员进行复查, 并清理现场,清点工器具不遗漏。 10)试验记录。对试验报告上需要填写的铭 牌资料齐全,测量数据、气候条件及试验Ft期均应 详细记录,发现问题经处理合格后,仍需在试验报 告的备注栏内写明。 6试验方法 按上海市电力公司企业标准Q/SDJ 1011— 2004<<电力设备交接和预防性试验规程》规定, SDJ1Ol1—2O04《电力设备交接和预防性试验规 程》补充规定执行。 U】 图5试验程序 7分析与判断 1)按上海市电力公司企业标准Q/SDJ 1011—2OO4《电力设备交接和预防性试验规程》补 充规定附录的要求,在局放试验电压下3 min内 局放量35 kV干式变压器不大于50 pC,10 kV 干式变压器不大于30 pC,并且不呈现持续增长 的趋势为合格,偶然出现的较高幅值脉冲可以不 计入。 2)当购货合同或技术协议中对现场交接试 验局部放电量有明确规定时,按购货合同或技术 协议规定判断。 3)出厂试验报告可以作为参考。 4)对Dynl1联结的干式变压器单相加压时 应取两个局部放电量中较大的一个值作为该相的 局放量。 5)试验过程中,应对发生局部放电区段在电 源电压上的相位关系和局部放电波形进行识别, 正确区分正常局部放电信号和干扰信号,防止误 判断。 2013年上半年对虹桥某变电站的3台35 kV 干式变压器进行了现场局放试验,试验情况如下: —— ,7—— 上嗨电力 7.1变压器基本参数 变压器基本参数:型号为SCZIO一12500/35/ 1O.5;容量为125 00kVA;额定电压为35 000/10 2014年第4期 量如表4所示。试验时的背景噪声为5 pC。 表4 3台干式变压器局部放电试验的放电量 局部放电量/pC 500 V;相数为3相;额定电流为206/687 A;联结 方式为Dynl1;空载电流为0.155~0.164( ); 空载损耗为l6 kW;有载分接开关型号为MR公 设备名称 A B C 1号主变厂号20082937 2号主变厂号20083064 1O l2 9 1l 12 11 司3XVT15O0—40.5-09090;制造厂为顺特电气有 限公司。 7.2试验采用的接线原理图 试验采用的接线原理图如图6所示。 、图6试验采用的援线原理图 7.3施加电压及试验程序 执行GBJ094.1l一2OO7《电力变压器函 第11 部分:干式变压器》标准,试验程序按22.4.1.1。 预加电压为1.8U (U,为额定电压),加压时间为 30 S。然后不切断电源,将试验电压降至1。3己, , 保持3 min。在此期间应进行局部放电测量。局 部放电试验施加电压程序图如图7所示。 图7局部放电试验施加电压程序图 预加电压U 一1.8U /30 S,试验电压U2— 1.3U /3 min。U 为额定电压,被试变压器的变 比为5.773,则其相应的1o kV侧输入电压如表3 所示。 表3相应的10 kV侧输入电压 预加电压:L, 一1.8U =1.8×35 kV=63 kV,10 kV侧输入相 电压U =63/5.773=10.9 kV 试验电压:U 一1.3 U =1.3×35 kV=45.5 kV,10 kV侧输入 相电压U =45.515.773:7.9 kV 7.4局部放电测试数据记录 对3台干式变压器进行局部放电试验,放电 一8一 3号主变厂号20083125 12 6 7 7.5局部放电图谱分析 在试验过程中,由于该站是新装交接试验,且 在试验时,我们根据以前进行互感器局放试验时 的特点,要求安装等单位将切割机等具有干扰的 设备停役了下来,因此,试验效果较理想,背景干 扰最小为5 pC,实测量为6~12 pC,满足<5O pC 的国标要求。 但在现场我们曾尝试人为的增加了干扰,尖 端放电的干扰如表5所示,用匝丝在高压部分人 为形成尖端放电。 表5尖端放电的干扰 干扰源 典型干扰波形 干扰波形的电压特性 i ==Ip = 平 Q ——、 辎 i 瓠 ) \ 硝带/ ……无穷远大地 Ip 起始放电后电压上升,放 针尖对平板或大 电量保持不变,唯脉冲密 地的气体介质 度向两边扩散、放电频率 增加,但尚能分辨;电压再 升高,放电脉冲频率增至 逐渐不可分辨 7.6现场局部放电测量应注意的问题 1)局放试验应在变压器所有绝缘试验项目 完成后进行。 2)干式变压器局放试验采用单相自激法,通 常加在变压器低压侧,高压侧感应出试验电压,逐 相进行。高低压侧接线及短路情况见表6。 表6高低压侧接线及短路情况 低压侧加压端 低压侧短路端 高压侧测量端 口n 6。 取A、B两相较大者为A相局放量 bn  |取B、C两相较大者为B相局放量 Cn ab 取C、A两相较大者为C相局放量 3)试验电压波形应尽可能是正弦波,且试验 频率应高于额定频率,一般为200~250 Hz,以免 试验期间励磁电流过大。 4)回路方波校准,按GB/T7354--2003《局 部放电测量》的校准方法,根据试验需要,在被试 (下转第14页) 上海电力 1)阐述有源电力滤波器的工作原理,解释各 2014年第4期 [10]李晓如,夏向阳,李正国.一种新型有源电力滤波器的谐波 个模块的内容。 2)对谐波电流检测方法进行分析,简单介绍 抑制应用[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2006,21 (2):12一l4. 瞬时无功功率理论,着重分析基于瞬时无功功率 的谐波检测法,同时,对于单相有源电力滤波器的 谐波检测构造虚拟三相,使之能够运用三相无功 [¨]殷自力,叶雷.有源电力滤波器在谐波治理中的应用[J].长 江大学学报(自然科学版),201I,8(12):108—1li. /-1 2]Z.Sun,N.C.Wang.Novel Multiple—Loop Composite Control Strategy for Active Power Filter.Chizhou city: 功率理论。 3)对电流跟踪控制电路进行分析,详细介绍 Chizhou College.Nanjing city:Southeast University. [1 3]G.D.Marques,P.Verdelho.Control of an Active Power 采用滞环比较器的瞬时值比较方式。 4)对直流侧电压控制进行分析,研究PI控 Filter Based on Input—Output Linearization[J].Lisboa,, Portugal:SecqBo de Maquinas Electricas e Electr6nica de Potencia. 制器在有源电力滤波器中发挥的作用。 5)详尽描写Matlab建模与仿真的实际操作 过程。 参考文献: [1]沈翠凤.单相有源电力滤波器及其MATLAB软件仿真研 究EJ].电工电气,2009(05):17-20. [2]周方圆,唐朝晖.有源电力滤波器的研究现状与发展动向 [J].电气时代,2006(05):122—124. [14]Fabiana Pottker,Ivo Barhi.Power Factor Correction of Non—Linear Loads Employing a Single Phase Active Power Filter:Control Strategy,Design Methodology and Ex— perimentation.Federal University of Santa Catarina,Depart— ment of Electrical Engineering.Power Electronics Institute. [15]D.Y.Li,J.Tian.A Novel Active Power Filter for the Voltage—Source Type Harmonic Source.Wuhan:Depart— ment of Electrical Machines and Drives,Huazhong Univer— sity of Science and Teehnolog. [3] 雷鹏.基于瞬时无功功率理论的单周控制三电平有源电力 滤波器研究[D].重庆:重庆大学,2006. [16]ZHENG J.k.,MENG C.,LI P..The Study of Transfor— merless Shunt Hybrid Active Power Filter Compensation [4]黄飚.基于MATLAB的并联型有源电力滤波器的仿真 [R].新邵:湖南新邵电力局. E5]袁平路,赵莉华,黄念慈.一种单相有源电力滤波器谐波检 测方法口].四川I电力技术.2006。29(5):52-75. for Unbalanced Load.Xiamen:Xiamen University. [17]H.一L.Jou,J.一C.Wu,Y.一J.Chang.New active power filter and control method.IEE Proc.一Electr.Power.2005. 152(2):175-181. [6]戴增辉.基于MATLAB的有源电力滤波器谐波检测EJ]. 中国科技信息,2010。(24):124-125. [18]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿Ez].北京: 机械工业出版社:2012. [73张代润.电压逆变器型单相有源电力滤波器性能分析[J]. 四川大学学报(工程科学版),2000,32(1):48-54. [19]罗安,章兢,付青.新型注入式并联混合型有源电力滤波器 [J].电工技术学报.2005,20(2):51-68. [2o]李旷,肖国春,王兆安.稳定直流电源用串联型有源电力滤 波器研究[J].电气传动自动化.2003,25(2):10一i3. [8] 时丽君,赵建国.有源电力滤波器在电能质量控制中的应用 [J].电力系统及其自动化学报,2002,14(1):67—71. Eg]卓放,胡军飞,王兆安.采用多重化主电路实现的大功率有 源电力滤波器[J].电网技术,2000,24(8):5-7. (收稿日期:2014—06—10) 作者简介:苏可心(1991-),女,本科,从事用电检查工作。 [2] 陈化钢.电力设备预防性试验试验方法及诊断技术[M].北 京:中国科学技术出版社,2001. (上接第8页) 绕组两端注入一方波脉冲量(一般为1O~50 pC) 经检测阻抗在测量仪器上获得信号传递比例。 5)在接人被试变压器之前。应先进行无高 压背景噪声测量及全回路升压至预加电压和试验 [3] 中国电机工程学会城市供电专业委员会.电气试验,供用电 工人技能手册[M].北京:中国电力出版社2008. [4] 中国电力企业联合会.GB50150—2Oo6电气装置安装工程 电力设备交接试验标准[s].北京:中国计划出版社,2006. [5] 中国电力出版社.DL/T596—1996电力设备预防性试验规 程Is].北京:中国电力出版社,1 997. [6]上海市电力公司.Q/sDJ10l1—2Oo4电力设备交接和预防 性试验规程Is].北京:中国电力出版社,2006. 电压下的空试背景噪声测量,并做好记录。 局部放电试验能够发现交流耐压试验等不能 发现的局部绝缘缺陷,且通过实例证明对12 500 kVA/35 kV干式变压器进行的现场局部放电试 验,利用便携式装置进行局放试验,其效果是理想 的,背景干扰最小为5 pC,实测量为6~12 pC。 参考文献: [1]蓝之达.电气绝缘试验[M].北京:中国电力出版社,1997. 一(收稿日期:2014—06—15) 作者简介:陶 健(1981一),男,工程师,主要从事电气调试 工作、项目管理及其研究;姚利萍(1982一),女,电气工程 师,主要从事电气调试、安全管理工作及其研究。 1 4一 

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