伊 鋒 ，梁 健 ，許 偉 ，高志新 ，馬國(guó)慶

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.國(guó)網(wǎng)智能科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

0 引言

大型變壓器作為變電站的核心設(shè)備之一，為保證其在長(zhǎng)期工作電壓下能夠安全可靠運(yùn)行，根據(jù)國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在投運(yùn)前須考核其在運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)組裝后的絕緣性能，變壓器在現(xiàn)場(chǎng)組裝完成后須進(jìn)行繞組連同套管的感應(yīng)電壓試驗(yàn)帶局部放電試驗(yàn)，局部放電試驗(yàn)是考核變壓器絕緣狀況的重要手段［1-2］。近年來，隨著變壓器整體質(zhì)量不斷提升，現(xiàn)場(chǎng)局部放電量考核也越來越嚴(yán)格。從工程實(shí)際出發(fā)，以500 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)局部放電量超標(biāo)分析與處理過程為例，給出了局部放電試驗(yàn)異常的定性、定位流程，分析現(xiàn)場(chǎng)局部放電產(chǎn)生的原因并給出了處理措施，為500 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電處理提供一定的借鑒。

1 試驗(yàn)背景及方法介紹

1.1 試驗(yàn)背景

山東某500 kV變電站是新建智能變電站，本期規(guī)劃安裝一組1 000 MVA組變壓器。其主要技術(shù)參數(shù)包括：設(shè)備型號(hào)為ODFS-334000／500；額定容量為334／334／100 MVA；額定電壓為±2×2.5%）／36 kV；聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為 Ia0i0。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)按照國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。為有效降低試驗(yàn)裝置成本及工作難度，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)一般采用對(duì)稱加壓的方式［3-4］，對(duì)稱加壓如圖1所示。圖1中，L為補(bǔ)償電抗器，C為電容分壓器，PD為局部放電儀，C1、C2為耦合電容 （套管電容），ZK1、ZK2為檢測(cè)阻抗，a、x為低壓繞組首末端，A為高壓端，Am為中壓端，A0為中性點(diǎn)。

圖1 對(duì)稱加壓接線方式

2 局部放電缺陷情況

變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)試于2019年7月份開始，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，其中Ur為額定電壓。

表1 局部放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1可知，B相主變高壓側(cè)和中壓側(cè)放電量均達(dá)到800 pC，不滿足國(guó)網(wǎng)公司相關(guān)技術(shù)要求，局部放電試驗(yàn)不合格［5-7］。

發(fā)現(xiàn)故障后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查：

1）重新對(duì)該變壓器A相進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)合格，排除試驗(yàn)設(shè)備的干擾；

2）重新對(duì)B相試驗(yàn)接線、二次端子及變壓器周圍試驗(yàn)環(huán)境重新進(jìn)行檢查確認(rèn)未發(fā)異常情況；

3）在B相進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，使用紫外成像儀對(duì)試驗(yàn)回路和被試變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)使用超聲檢測(cè)儀進(jìn)行輔助檢測(cè)，未見異常。

通過排查，可基本排除外部干擾造成局部放電超標(biāo)的可能。

3 缺陷判定過程

3.1 試驗(yàn)過程

再次對(duì)變壓器充分放氣，常規(guī)雙邊加壓進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)前進(jìn)行傳遞比校準(zhǔn)，如表2所示。

表2 雙邊加壓試驗(yàn)前傳遞比校準(zhǔn)

當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電壓升至19 kV時(shí)出現(xiàn)放電信號(hào)，放電現(xiàn)象、放電波形與之前試驗(yàn)相吻合。電壓升高至測(cè)量電壓下，時(shí)間持續(xù)60 min，放電波形與放電量未發(fā)生變化，放電量高壓、中壓均為 800 pC，低壓2 400 pC，不符合傳遞比規(guī)律，局部放電位置不在高壓或者中壓繞組。在此過程中，使用局部放電超聲定位測(cè)試儀，在高壓和中壓升高座位置未測(cè)得局部放電信號(hào)，在低壓升高座處測(cè)得局部放電信號(hào)，如圖2所示。

3.2 定位過程

改變?cè)囼?yàn)接線，改雙邊加壓為單邊加壓，低壓首端加壓，尾端接地。試驗(yàn)接線如圖3所示。

圖2 局部放電定位儀測(cè)得低壓信號(hào)

圖3 首端加壓接線

試驗(yàn)前，進(jìn)行傳遞比校準(zhǔn)，如表3所示。

表3 單邊加壓試驗(yàn)前傳遞比校準(zhǔn)

當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電壓升至14 kV左右時(shí)出現(xiàn)局部放電信號(hào)，電壓升高至20 kV過程中，放電信號(hào)波形隨電壓變化，最終穩(wěn)定，高壓、中壓側(cè)放電量800 pC，低壓側(cè)放電量2 400 pC。局部放電定位測(cè)試儀在高壓、中壓首端，未測(cè)得局部放電信號(hào)，在低壓升高座處測(cè)得局部放電信號(hào)如圖4所示。

圖4 局部放電定位儀測(cè)得低壓信號(hào)

改變?cè)囼?yàn)接線方式，單邊加壓，低壓首端接地，尾端加壓。試驗(yàn)接線如圖5所示。

圖5 尾端加壓接線

低壓側(cè)電壓升至20 kV左右時(shí)未出現(xiàn)放電信號(hào)，電壓升高至25 kV過程中，未出現(xiàn)放電信號(hào)，局部放電超聲定位測(cè)試儀未測(cè)得局部放電信號(hào)。

4 原因分析、處理措施及試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 原因分析

低壓側(cè)局部放電量2 400 pC，高、中壓側(cè)局部放電量800 pC，不符合傳遞比要求；低壓放電波形與高、中壓相似，應(yīng)屬同一放電源，且局部放電定位點(diǎn)在低壓附近，局部放電故障點(diǎn)應(yīng)在低壓繞組處，高壓和中壓側(cè)局部放電屬于傳遞信號(hào)。

改變加壓方式過程中，局部放電的起始電壓與低壓a端的對(duì)地電位有關(guān)，判定局部放電故障點(diǎn)發(fā)生在低壓繞組a端首端位置。

現(xiàn)場(chǎng)局部放電波形如圖6所示，其與典型油紙絕緣放電特征不符，與金屬懸浮放電特征較為類似，初步判定局部放電故障為低壓繞組a端附近的金屬懸浮放電。

圖6 低壓放電波形

低壓引線結(jié)構(gòu)如圖7所示。低壓引線結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，電壓較低，分析造成低壓金屬懸浮放電的原因?yàn)橐€表面可能存在金屬異物或金屬顆粒以及引線距油箱壁距離不合適等。這與發(fā)貨拆除和現(xiàn)場(chǎng)組裝等過程中工藝處理不良有關(guān)。

圖7 低壓引線結(jié)構(gòu)

工藝問題主要是由以下方面原因?qū)е拢?/p>

1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，低壓引線包含4根銅絞線，如圖8所示。每根銅絞線需要冷壓一個(gè)接線端子，端子拆裝過程有產(chǎn)生金屬碎屑的可能性。

2）引線拆裝過程，冷壓位置容易受傷。

3）組裝時(shí)，引線與周圍油箱壁距離不符合設(shè)計(jì)要求。

4）受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制，潔凈程度不達(dá)標(biāo)，操作中存在污染低壓引線絕緣的可能性。

圖8 低壓引線內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4.2 處理措施

變壓器解體后按以下步驟進(jìn)行檢測(cè)與處理：檢查低壓側(cè)潔凈度；檢查低壓引線與周圍油箱的距離，調(diào)整引線與油箱壁的距離；檢查引線冷壓位置；低壓引線首層絕緣層臟污，去除6層絕緣后重新包扎。

4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

處理完成后，再次進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，高壓局部放電量小于40 pC，中壓局部放電量小于80 pC，滿足試驗(yàn)要求，驗(yàn)證了故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性和處理方式的合理性。

5 結(jié)語

以現(xiàn)場(chǎng)500 kV變壓器交接試驗(yàn)時(shí)局部放超標(biāo)的分析判斷與處理過程為例，介紹了變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電判定方法。

當(dāng)出現(xiàn)局部放電信號(hào)時(shí)，首先用紫外成像儀和超聲檢測(cè)儀進(jìn)行輔助檢測(cè)，以判斷局部放電信號(hào)是否來自外部干擾；可應(yīng)用局部放電定位測(cè)試儀判斷大體方位；通過波形傳遞比判斷出現(xiàn)位置；采用傳遞比與局部放電定位測(cè)試儀判斷方位后，通過改變加壓方式來判定局部放電具體方位；在初步判斷放電位置后，將變壓器放油處理，開蓋后確認(rèn)缺陷位置，再次進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)判定準(zhǔn)確性。