王貽平+朱太云+秦金飛++楊道文++宋東波

摘 要：闡述了電廠1 000 kV特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)感應(yīng)耐壓及局放測(cè)量試驗(yàn)技術(shù)，詳細(xì)介紹了試驗(yàn)電源的頻率、試驗(yàn)時(shí)有功損耗和無(wú)功損耗的估算方法，計(jì)算了補(bǔ)償電抗的數(shù)值，進(jìn)而選擇了試驗(yàn)所需的勵(lì)磁變壓器和變頻電源，制定了試驗(yàn)方案，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明該方法能很好地解決現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所需電源容量大的難題。

關(guān)鍵詞：特高壓變壓器；感應(yīng)耐壓；局部放電；變壓器

中圖分類號(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.156

隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，發(fā)電機(jī)出口電壓直接升至特高壓也成為現(xiàn)實(shí)。某電廠DFP-400000/1100升壓變是國(guó)內(nèi)外首臺(tái)由發(fā)電機(jī)出口電壓27 kV直接升至1 000 kV的特高壓大容量變壓器，與常規(guī)特高壓站用1 000 kV變壓器相比，其繞組變比更大，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的要求更高。

變壓器現(xiàn)場(chǎng)感應(yīng)耐壓及局放測(cè)量試驗(yàn)是變壓器現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)中最為復(fù)雜和難度最大的試驗(yàn)，也是對(duì)變壓器絕緣考核最為嚴(yán)格的試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)采用變頻電源加補(bǔ)償電抗器對(duì)變壓器進(jìn)行感應(yīng)耐壓及局放測(cè)量試驗(yàn)，其因具有重量輕、體積小、試驗(yàn)所需電源容量小等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，基本原理是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算方法正確估算變壓器低壓側(cè)的入口等效電容，依據(jù)試驗(yàn)頻率范圍，確定所需的補(bǔ)償電抗器的大小，當(dāng)入口等效電容與補(bǔ)償電抗器滿足并聯(lián)諧振條件時(shí)，試驗(yàn)所需的無(wú)功全由補(bǔ)償電抗器提供，大大減小了對(duì)試驗(yàn)裝置容量的要求，且被試變壓器在試驗(yàn)電壓和頻率下的空載損耗為試驗(yàn)中主要的功率損耗，根據(jù)有功損耗大小，即可選擇所需變頻電源與勵(lì)磁變壓器的容量。

1 試驗(yàn)電源及補(bǔ)償電抗器的選擇

1.1 被試變壓器基本參數(shù)

被試變壓器基本參數(shù)如下：

變壓器型號(hào)：DFP-400000/1100；

額定電壓： ；

額定電流：629.8/14 814.8 A；

額定空載損耗：157 kW；

額定空載無(wú)功功率：330 kVar；

高壓繞組對(duì)地的電容CH-E：7.269 nF；

低壓繞組對(duì)地的電容CL-E：33.659 nF；

高壓繞組對(duì)低壓的的電容CH-L：9.251 nF；

高壓套管的電容CT：0.771 nF。

1.2 試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)計(jì)算

1.2.1 變壓器感性功率的計(jì)算

在變壓器鐵心不飽和的情況下，變壓器的空載感性功率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比關(guān)系，所以感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，被試變壓器的感性功率為：

. （1）

式（1）中：UL為試驗(yàn)電壓；f為試驗(yàn)頻率。

1.2.2 變壓器容性功率的計(jì)算

感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，采用單邊加壓，利用功率積分法可以求得變壓器容性功率：

式（2）中：w=2πf .

1.2.3 變壓器低壓側(cè)入口電容

從功率的角度，將變壓器模型等效為可變電阻R和可變電容C并聯(lián)。則被試變壓器低壓側(cè)的等效入口電容為：

1.3 試驗(yàn)電源及補(bǔ)償電抗的選擇

感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，將被試變壓器低壓側(cè)的等效電容量代入

諧振頻率計(jì)算公式 ，可以得到諧振頻率與補(bǔ)償電感

的關(guān)系：

式（4）中：L為補(bǔ)償電感；UL為試驗(yàn)電壓。

當(dāng)L固定時(shí)，諧振頻率隨著電壓的增加而單調(diào)遞減，所以如果在UL達(dá)到最大試驗(yàn)電壓40.5 kV時(shí)的諧振頻率滿足要求，則其他施加電壓時(shí)的諧振頻率都能滿足要求。為了使被試變壓器隨著試驗(yàn)電壓的增加不發(fā)生磁飽和，根據(jù)頻率與磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比這一規(guī)律，在最大試驗(yàn)電壓下，要使變壓器鐵心不發(fā)生飽和，試驗(yàn)頻率必須滿足f≥1.5×50=75 Hz，所以補(bǔ)償電感應(yīng)滿足：0

選擇電感值5 H，額定電壓100 kV，額定電流22 A的電抗器6臺(tái)并聯(lián)使用，可以得到電抗器并聯(lián)后的補(bǔ)償電感值為0.83 H。

在UL=40.5 kV時(shí)，試驗(yàn)頻率 Hz。

感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)有功功率公式 ，

取m=1.6，n=1.9，在UL=40.5 kV時(shí)，有功功率P=280 kW。

所以考慮裕量電源采用2臺(tái)450 kW變頻電源裝置并聯(lián)使用，輸出功率為900 kW，輸出電壓范圍為0～350 V，輸出最大電流為1 285 A，頻率變化范圍為30～300 Hz。中間變壓器采用2臺(tái)250 kVA勵(lì)磁變，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，高壓側(cè)額定電壓40 kV，額定電流12.5 A；低壓側(cè)額定電壓320 V，額定電流1 562 A。

2 試驗(yàn)接線及加壓程序

2.1 試驗(yàn)接線

試驗(yàn)采用單邊加壓的方式，試驗(yàn)接線原理圖如圖1所示。

2.2 加壓程序

根據(jù)《1 000 kV交流系統(tǒng)電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則》（DL/T 309—2010）中的有關(guān)技術(shù)要求，試驗(yàn)加壓程序如圖2所示。

系統(tǒng)最高電壓Um=1 100 kV，預(yù)加電壓U1=1.5Um/ =1.5×1 100/ =952.6 kV。測(cè)量電壓U2=1.3Um/ =1.3×1 100/ =825.6 kV，U3=1.1Um/ =1.1×1 100/ =698.6 kV。T=6 000/試驗(yàn)頻率，但不小于15 s。

3 局放測(cè)量方法及結(jié)果

變壓器內(nèi)部的放電信號(hào)會(huì)通過(guò)不同的途徑傳輸，可以在變壓器每一個(gè)出線端子和地之間均接上大小不同的阻抗來(lái)抽取信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。這就是變壓器局放的多端測(cè)量法。盡管我們可以進(jìn)行多端測(cè)量，但局放儀是不能直接給出視在放電量大小的，所以必須進(jìn)行多端校正。用已知大小的脈沖注入被試品測(cè)量端子的兩端，應(yīng)在試品每個(gè)出線端與地之間分別校正。在此值得注意的是：①當(dāng)在被試品兩端進(jìn)行校正時(shí)，注入電容與高壓出線端子的連線應(yīng)盡可能短，否則引線太長(zhǎng)，其雜散電容的影響會(huì)使注入電容值發(fā)生改變，從而改變了注入脈沖電荷量。②各測(cè)點(diǎn)的測(cè)量阻抗應(yīng)根據(jù)耦合電容量的大小，合理選擇阻抗允許流過(guò)的電流值，以提高測(cè)量靈敏度，避免燒壞測(cè)量阻抗。③變壓器內(nèi)部的局放信號(hào)經(jīng)各

種途徑傳輸?shù)綔y(cè)量位置，其局放信號(hào)已有所衰減，所以我們?cè)跍y(cè)量位置測(cè)得的局放量往往已不是其內(nèi)部放電點(diǎn)的真實(shí)放電量水平。因此，我們不但要進(jìn)行多端測(cè)量，而且要在局放試驗(yàn)前后截取油樣進(jìn)行色譜分析，綜合判斷被試變壓器狀況。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，該電廠特高壓升壓變壓器A，B，C三相局部放電量分別為70 pC、95 pC和86 pC。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電廠1 000 kV特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)感應(yīng)耐壓及局放測(cè)量技術(shù)的介紹，可以得出以下結(jié)論：①采用兩臺(tái)大功率變頻電源裝置并聯(lián)，選擇合適的補(bǔ)償電抗器作為試驗(yàn)電源，不但可以滿足現(xiàn)場(chǎng)1 000 kV變壓器感應(yīng)耐壓及局放測(cè)量試驗(yàn)需求，而且還可以進(jìn)行其他需要大容量試驗(yàn)電源裝置的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目；②利用調(diào)節(jié)頻率的大小來(lái)達(dá)到完全的無(wú)功補(bǔ)償，使得變頻電源柜僅提供有功輸出，充分發(fā)揮了變頻電源的輸出能力，在現(xiàn)場(chǎng)是可行的好辦法；③采用多端校正、多端測(cè)量法和一系列行之有效的抗干擾措施能很好地解決現(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)量干擾大的難題。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕