呂景順，孫亞明，王成生，馬建海，溫定筠，江峰，范迪銘

(甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州730050)

從2005年9月份750 kV官亭—蘭州東示范工程投運(yùn)到現(xiàn)在，西北各省750 kV輸變電工程已大量建設(shè)和投運(yùn)，750 kV電壓等級(jí)電網(wǎng)已成為我國(guó)西北地區(qū)電網(wǎng)主網(wǎng)架。750 kV變壓器是電網(wǎng)最重要的設(shè)備之一，但是近年來，現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后或投入運(yùn)行后,出現(xiàn)多起嚴(yán)重絕緣損壞事故，返廠重新處理，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。帶有局部放電測(cè)量的長(zhǎng)時(shí)間感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(ACLD)，是檢驗(yàn)成品變壓器主絕緣和縱絕緣電氣強(qiáng)度最為重要的手段，同時(shí)其標(biāo)準(zhǔn)也是變壓器絕緣設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。750 kV變壓器的技術(shù)規(guī)范和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也是在2005年示范工程投運(yùn)前制定的，可參考的文獻(xiàn)和資料有限，國(guó)內(nèi)沒有這一電壓等級(jí)的制造資料和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過5年多的實(shí)踐，并結(jié)合我國(guó)1 000 kV特高壓電網(wǎng)建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，有必要對(duì)750 kV變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)方法或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和探討。

1 變壓器絕緣的檢驗(yàn)

變壓器設(shè)計(jì)的基本思想是在最為經(jīng)濟(jì)的條件下，使該設(shè)備能夠滿足其在電網(wǎng)中承載各種電壓和電流的能力。承載能力的具體體現(xiàn)是各類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范又是產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到投入運(yùn)行各環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的依據(jù)。變壓器不同階段的絕緣狀況，常采用型式試驗(yàn)、例行試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。型式試驗(yàn)主要檢驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路和理念；例行試驗(yàn)主要檢驗(yàn)產(chǎn)品的材質(zhì)和制造工藝；現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)主要考核產(chǎn)品在運(yùn)輸和安裝過程中是否受損或處理不當(dāng)；預(yù)防性試驗(yàn)是在產(chǎn)品投運(yùn)后開展的診斷性試驗(yàn)[1-4]。

如果標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷或不完善的地方，往往導(dǎo)致產(chǎn)品事故。近年來750 kV變壓器出現(xiàn)多起嚴(yán)重的絕緣事故，有必要對(duì)750 kV變壓器規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于絕緣考核最為嚴(yán)厲的試驗(yàn)項(xiàng)目“帶有局部放電測(cè)量的長(zhǎng)時(shí)間感應(yīng)耐壓試驗(yàn)”的參數(shù)和試驗(yàn)方法進(jìn)行討論。

2 750 kV變壓器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)討論

2.1 750 kV變壓器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中ACLD試驗(yàn)規(guī)定

750kV變壓器設(shè)計(jì)的主變技術(shù)依據(jù)是Q/GDW 103-2003《750 kV變壓器系統(tǒng)用主變壓器技術(shù)規(guī)范》，其中對(duì)ACLD試驗(yàn)的具體規(guī)定如下。

1)局部放電試驗(yàn)方法符合GB 1094.3-2003。ACLD試驗(yàn)施加試驗(yàn)電壓的時(shí)間順序見圖1[5-9]。

圖1 ACLD施加試驗(yàn)電壓時(shí)間順序

2)局部放電水平。高壓繞組端承受下述試驗(yàn)電壓：U2(5 min)—U1(5 s)—U2(1 h)，其中U1=800 kV，U2=，在最后1 h持續(xù)時(shí)間內(nèi)，局部放電量不大于300 pC[5]。

3)例行試驗(yàn)。ACLD試驗(yàn)：U1為預(yù)加電壓，其值為800 kV；U2為測(cè)量電壓，其值為在施加試驗(yàn)電壓的整個(gè)期間，應(yīng)監(jiān)視局部放電，在最后60 min持續(xù)時(shí)間內(nèi)視在放電量應(yīng)不大于300 pC[5]。

交接試驗(yàn)的依據(jù)是Q/GDW 157-2007《750 kV電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，其中對(duì)ACLD試驗(yàn)的具體規(guī)定如下。

現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)中ACLD試驗(yàn)加壓程序按GB 1094.3-2003中施加電壓時(shí)間順序進(jìn)行，但其試驗(yàn)電壓為：

2.2 1 000 kV變壓器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中ACLD試驗(yàn)規(guī)定

1）局部放電水平和試驗(yàn)方法。變壓器應(yīng)在GB1094.3規(guī)定的試驗(yàn)電壓和程序下，高壓繞組的視在放電量不應(yīng)大于100 pC，中壓繞組的視在放電量不應(yīng)大于200 pC，低壓繞組的視在放電量不應(yīng)大于300 pC[6]。

2）型式試驗(yàn)。ACLD試驗(yàn)中預(yù)加電壓U1為Um=1 100 kV，時(shí)間為5min，不進(jìn)行頻率換算，只在首臺(tái)進(jìn)行[6]。

3）例行試驗(yàn)。ACLD試驗(yàn)中預(yù)加電壓U1為Um=1 100 kV，時(shí)間為5 min。在電壓U1下持續(xù)時(shí)間5 min需進(jìn)行頻率換算[6]。

4）現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)。ACLD試驗(yàn)中的參數(shù)如下。

2.3 750 kV與1 000 kV變壓器ACLD試驗(yàn)比較

表1中列出了750 kV變壓器與1 000 kV變壓器ACLD試驗(yàn)從型式試驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比情況。

表1 750 kV變壓器與1 000 kV變壓器ACLD試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比

由表1和2.1、2.2中的論述，可以看出：1）1000 kV變壓器型式試驗(yàn)、例行試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)進(jìn)行的ACLD試驗(yàn)項(xiàng)目，各自檢驗(yàn)的目標(biāo)明確，施加電壓的幅值和時(shí)間對(duì)于變壓器絕緣的考核非常嚴(yán)格，且符合產(chǎn)品不同階段的質(zhì)量檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。2）750 kV變壓器標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)型式試驗(yàn)沒有做出明確技術(shù)規(guī)定。例行試驗(yàn)預(yù)加電壓時(shí)間較短，加之制造企業(yè)多采用200 Hz試驗(yàn)電源，實(shí)際施加電壓時(shí)間只有30 s。3）現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)受制于標(biāo)準(zhǔn)中80%出廠電壓的條款制約，施加電壓值720 kV，只能達(dá)到絕緣水平的80%，而1 000 kV變壓器達(dá)到了87%。4）在現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)中，預(yù)加電壓U1與局放測(cè)量電壓U2之間的比值，對(duì)于500 kV及以下變壓器均為1.15，1 000 kV變壓器為1.15，而750 kV變壓器只有1.04，不利于變壓器絕緣缺陷導(dǎo)致的局部放電激發(fā)，致使某種缺陷被掩蓋。5）標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對(duì)于變壓器局部放電量的要求，1 000 kV變壓器高、中、低繞組分別是100 pC、200 pC和300 pC，而750 kV變壓器只對(duì)高壓繞組提出了300 pC的要求（交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的要求還是500 pC），中、低壓繞組均沒有提出具體要求，相比而言尺度太寬松。

表2匯總了我國(guó)110～1 000 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)交接特殊試驗(yàn)中ACLD試驗(yàn)項(xiàng)目電壓之間及與其他電壓之間的關(guān)系。由表2可以看出，750 kV等級(jí)變壓器現(xiàn)場(chǎng)ACLD試驗(yàn)中的局部放電測(cè)量電壓U2略顯偏高，預(yù)加電壓U1無(wú)論與1 000 kV還是500 kV相比均顯得偏低,不利于絕緣缺陷的發(fā)現(xiàn)。

表2 110～1000 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)ACLD試驗(yàn)各電壓關(guān)系

3 甘肅電網(wǎng)3臺(tái)750 kV變壓器絕緣事故簡(jiǎn)述

3.1 750 kV甲 變電站2號(hào)主變A相事故

2010年2月2日23：09，甘肅電網(wǎng)750 kV甲變電站2號(hào)主變A相差動(dòng)保護(hù)及重瓦斯動(dòng)作，開關(guān)跳閘，壓力釋放器噴油，變壓器退出運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)圍屏破裂，并有明顯放電痕跡，返廠處理。

該變壓器2009年12月初完成現(xiàn)場(chǎng)安裝，常規(guī)試驗(yàn)檢查數(shù)據(jù)無(wú)異常。12月22日完成ACLD試驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)。2010年1月31日投入運(yùn)行，投運(yùn)后僅32 h左右，出現(xiàn)事故。ACLD試驗(yàn)中局放量記錄見表3。

表3 2號(hào)主變ACLD試驗(yàn)局部放電記錄

該變壓器在進(jìn)行ACLD特殊交接試驗(yàn)過程中，預(yù)加電壓為720 kV(900 kV×80%)，52 s(115 Hz)通過。在693進(jìn)行局部放電測(cè)量，電壓加至25 min后，間斷性地出現(xiàn)放電脈沖，最大量30 000 pC左右，至40 min消失。

3.2 750 kV甲變電站事故備用相

由于750 kV甲變電站2號(hào)主變A相絕緣故障，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修復(fù)，決定以備用相替代其運(yùn)行。在移位前進(jìn)行各種常規(guī)實(shí)驗(yàn)，均符合規(guī)程規(guī)定，其后于2010年2月4日進(jìn)行ACLD試驗(yàn)。試驗(yàn)中變壓器順利通過720 kV耐壓，降至局放測(cè)量電壓693 kV，在45 min內(nèi)高壓端放電量基本穩(wěn)定在750 pC左右，中壓端放電量呈穩(wěn)定在900 pC左右，接近50 min時(shí)，高壓端局放量快速增加，變壓器局部出現(xiàn)連續(xù)放電聲，試驗(yàn)電源跳閘。事故后，油化驗(yàn)結(jié)果存在乙炔，放油后檢查未發(fā)現(xiàn)明顯放電部位，但現(xiàn)場(chǎng)已無(wú)法修復(fù)，返廠處理。返廠后，解體發(fā)現(xiàn)了高壓端部圍屏有明顯放電痕跡。

3.3 750 kV乙變電站3號(hào)主變C相事故

750 kV乙變電站3號(hào)主變于2010年11月初現(xiàn)場(chǎng)安裝完成，常規(guī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)異常，11月22日進(jìn)行特殊交接試驗(yàn)ACLD試驗(yàn)，電壓加至508時(shí)，高壓端局放量約150 pC，5 min后，升壓接近693時(shí)，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)明顯的連續(xù)放電聲，停止試驗(yàn)。色譜分析乙炔含量已達(dá)26 μL/L，放油檢查發(fā)現(xiàn)圍屏刷狀放電痕跡明顯，返廠處理。

4 綜合分析

從以上的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范討論及事故實(shí)例記錄可以看出，我國(guó)750 kV變壓器從設(shè)計(jì)、選材、制造和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等方面存在很多需要改進(jìn)的地方，其中絕緣試驗(yàn)中的ACLD試驗(yàn)相比1 000 kV變壓器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范過于寬松，也許是導(dǎo)致750 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)事故的重要因素。為保證電網(wǎng)安全，減少損失，結(jié)合750 kV電網(wǎng)5年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)該對(duì)750 kV變壓器絕緣試驗(yàn)中的ACLD試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行修改，使得產(chǎn)品按較嚴(yán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并以較嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)在制造企業(yè)完成檢驗(yàn)并達(dá)到合格；使產(chǎn)品的質(zhì)量問題更多暴露在制造和出廠環(huán)節(jié)，避免大型設(shè)備運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)又返廠修復(fù)造成巨大損失。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)，無(wú)論是常規(guī)試驗(yàn)還是特交接試驗(yàn)，只起到運(yùn)輸和安裝過程的質(zhì)量把關(guān)作用而已。

5 結(jié)論

1）按照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行750 kV變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，在測(cè)得的局部放電量并不很大的情況下，變壓器絕緣有可能發(fā)生擊穿。

2）為了保證750 kV變壓器安全可靠運(yùn)行，對(duì)于750 kV變壓器技術(shù)規(guī)范和交接試驗(yàn)規(guī)程中，帶有局部放電測(cè)得長(zhǎng)時(shí)間感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，除加壓程序按GB 1094.3-2003執(zhí)行外，具體的電壓和時(shí)間參數(shù)作以下幾點(diǎn)建議：①在750 kV變壓器技術(shù)規(guī)范型式試驗(yàn)中增加長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)試驗(yàn)內(nèi)容，且采用預(yù)加電壓U1為800 kV，施加時(shí)間為3 min，不進(jìn)行頻率換算，其余參數(shù)不變。②出廠例行試驗(yàn)，采用預(yù)加電壓U1為800 kV，施加電壓3 min，進(jìn)行頻率換算。③現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)，采用預(yù)加電壓U1為施加時(shí)間1 min，進(jìn)行頻率換算，但不少于15 s。局放測(cè)量電壓這時(shí)，U1/U2=1.15，便于絕緣缺陷中的局部放電激發(fā)。④無(wú)論哪種試驗(yàn)，高壓、中壓和低壓繞組的視在放電量應(yīng)分別不大于100 pC、200 pC和300 pC，且從局放測(cè)量開始，不應(yīng)有穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

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