須琳 徐晨 汪英倫

摘要：變壓器的安全可靠性主要取決于其絕緣性能，長時(shí)感應(yīng)耐壓（AClongduration，ACLD）帶局部放電測量試驗(yàn)是一項(xiàng)考核其絕緣結(jié)構(gòu)可靠性的重要試驗(yàn)。本文以國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW機(jī)組工程500kV主變壓器為例，具體分析了長時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗(yàn)工作情況與注意事項(xiàng)，以期可供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器;長時(shí)感應(yīng)耐壓;局部放電;試驗(yàn)

1?引言

在電力系統(tǒng)中變壓器占據(jù)核心地位，投運(yùn)前做好相關(guān)試驗(yàn)工作是保證電壓器后期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。長時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗(yàn)是投運(yùn)前試驗(yàn)項(xiàng)目之一，其可有效檢查變壓器絕緣，還可通過局部放電測量及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)、工藝不良以及各種外界因素所致的內(nèi)部缺陷，本文主要圍繞此試驗(yàn)展開詳細(xì)分析。

2?變壓器基本情況

國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW機(jī)組工程500kV主變壓器采用中性點(diǎn)直接接地方式，發(fā)電機(jī)與主變壓器間采用全連式離相封閉母線連接，具體變壓器參數(shù)如下表1所示。

本次對#2主變壓器進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)帶局部放電測量試驗(yàn)，本次試驗(yàn)為變壓器現(xiàn)場安裝后投運(yùn)前進(jìn)行的交接試驗(yàn)，確認(rèn)變壓器絕緣狀況是否良好。

3?試驗(yàn)工作內(nèi)容

3.1試驗(yàn)電壓及加壓程序

結(jié)合相關(guān)規(guī)范與變壓器實(shí)際情況，此次現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)加壓程序如下圖1所示。其中，預(yù)加電壓U1=1.7Um/?=539.84kV;測量電壓U2=1.5Um/=476.33kV;U3=1.1Um/=349.31kV;Um為500kV系統(tǒng)最高電壓550kV。

電壓施加時(shí)，不超過U3/3電壓情況下，接通電源并增至U3，維持5min，讀取放電量值;無異常繼續(xù)增加電壓，增至U2，維持5min，讀取放電量值;無異常繼續(xù)增加電壓，增至U1，開展耐壓試驗(yàn)，耐壓時(shí)間（120×50/f）s;降壓，由U1降至U2，維持60min，實(shí)施局部放電觀測，此階段每5min讀取一次放電量值;60min后，降壓至U3，維持5min，讀取放電量值;降壓，降低至U3/3以下并切斷電源，完成加壓程序。

3.2試驗(yàn)設(shè)備布置

試驗(yàn)設(shè)備布置在被試主變前的巡視道上（見圖2）。

3.3試驗(yàn)接線

本次試驗(yàn)采用低壓勵(lì)磁、對稱加壓接線方式，見圖3所示。

Tr—單相中頻試驗(yàn)變壓器（450kVA、±25kV/350V、30～300Hz）;

L—補(bǔ)償電抗器;MI1—局部放電檢測阻抗;a、x—低壓繞組兩端，

A—高壓端，O-中性點(diǎn)。

3.4各級(jí)電壓計(jì)算與試驗(yàn)設(shè)備選擇

3.4.1各級(jí)電壓計(jì)算

局放試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)局部放電測量電壓按1.7Um/計(jì)，且試驗(yàn)時(shí)高壓分接開關(guān)置于第1分接位置，勵(lì)磁變高壓側(cè)選取X1、Y1檔短接接地，25kV檔對稱輸出，低壓側(cè)選取350V（考慮變頻電源額定輸出為0～350V，若取400V則UA時(shí)不滿足條件），變比為50Kv/350V，變壓器及勵(lì)磁變各側(cè)電壓計(jì)算如下：主變高、低壓電壓比：K1=551.25//27=11.79;勵(lì)磁變高、低壓電壓比：K2=50000/350=142.9。

（1）當(dāng)高壓A相線端試驗(yàn)電壓為：UA=1.7Um/=1.7×550/=539.84kV時(shí)，低壓ax相間試驗(yàn)電壓為：Uax=UA/K1=539.84/11.79=45.78kV;勵(lì)磁變低壓側(cè)電壓為：Uax‘=Uax/K2=45.78/142.9=320.5V。

（2）當(dāng)高壓A相線端試驗(yàn)電壓為：UA=1.5Um/=1.5×550/=476.33kV時(shí)，低壓ax相間試驗(yàn)電壓為：Uax=UA/K1=476.33/11.79=40.40kV;勵(lì)磁變低壓側(cè)電壓為：Uax‘=Uax/K2=40.40/142.9=282.7V。

（3）當(dāng)局部放電測量電壓按1.1Um/計(jì)，變壓器各側(cè)電壓計(jì)算為UA=1.1Um/=1.1×550/=349.31kV時(shí)，低壓ax相間試驗(yàn)電壓為：Uax=UA/K1=349.31/11.79=29.63kV;勵(lì)磁變低壓側(cè)電壓為：Uax‘=Uax/K2=29.63/142.9=207.3V。

試驗(yàn)回路中與試驗(yàn)電壓對應(yīng)的各級(jí)電壓數(shù)值如下表2：

3.4.2升壓變壓器變比選擇

因被試變壓器低壓側(cè)在1.7Um/試驗(yàn)電壓下低壓側(cè)電壓為45.78kV，升壓變壓器使用一臺(tái)即足夠。升壓變壓器高壓側(cè)有5kV、25kV、60kV繞組各兩對;低壓側(cè)繞組兩對，均具有350V、400V、450V抽頭。根據(jù)本次試驗(yàn)情況與變頻柜參數(shù)，升壓試驗(yàn)變壓器高低壓側(cè)電壓選擇兩個(gè)25kV套管輸出額定±25kV，X1、Y1短路接地，其余繞組套管懸空，低壓側(cè)選擇兩個(gè)繞組的0～350V并聯(lián)。

3.5試驗(yàn)回路參數(shù)估算

補(bǔ)償采用四臺(tái)電抗器35kV/8A/6H（或35kV/12A/3H）。

3.5.1變頻電源工作點(diǎn)估算

試驗(yàn)時(shí)，補(bǔ)償電抗器采用4臺(tái)35kV/12A/3H兩串兩聯(lián)，等效值為70kV/24A/3H。

電感量：L=3H。

主變壓器HV-LV及地電容量：24.37nF。

估算該變壓器高壓側(cè)入口電容集中參數(shù)值：24.37/3=8.12nF。

變壓器高壓對低壓變比：k=551.25//27=11.79。

高壓側(cè)電容量換算到低壓側(cè)電容量：8.12×k2=8.12×11.792=1129.18nF。

主變壓器LV-HV及地電容量：55.98nF。

由此可得，低壓側(cè)對地總電容：（1129.18+55.98）/4=296.29nF=0.296uF。

因此變頻電源諧振頻率：f==168.89Hz（L=3H，C=0.296×10-6F）。

3.5.2電抗器補(bǔ)償容量估算及其配置方案

試驗(yàn)頻率下容性無功功率估算如下：Qc=U2ωc=（1.5×550//11.79×103）2×2×3.14×168.89×0.296×10-6=512kVar。

試驗(yàn)時(shí)電抗器的視在容量：S=70×24=1680kVar。

電抗器補(bǔ)償效率：η=512/1680=30.5%。

此時(shí)，升壓變壓器變比：50kV/350V=142.9。

3.5.3變頻柜電流計(jì)算：

變壓器低壓側(cè)有功電流：I=265.8/45.78=5.81A。

此時(shí)變頻柜輸出側(cè)（即勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)）電流：5.81×142.9=830.2A。

變頻柜輸出功率約為主變的空載損耗265.8kW，變頻柜效率約為75%，因此變頻柜輸入端需提供容量265.8/0.75=354.4kVA，電源輸入電流應(yīng)為：354400//380=538.5A。

由此計(jì)算可得，連接升壓變壓器低壓側(cè)與變頻柜電纜截面須在240㎜2以上，變頻柜380V側(cè)與試驗(yàn)電源側(cè)連接電纜截面在120㎜2以上。

3.5.4預(yù)加壓時(shí)間計(jì)算：

根據(jù)換算公式，在試驗(yàn)頻率為168.89Hz下，預(yù)加壓時(shí)間為：T2=6000/168.89=35秒。

4試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)結(jié)果如下表3所示。

4.2試驗(yàn)分析

試驗(yàn)時(shí)，B相電流最小，頻率比A、C低4-5Hz，原因：無功方面：A相整個(gè)磁路長，電容小，容抗大，需要補(bǔ)償?shù)臒o功較小，因此相比B相，電抗器輸出無功較小，因此頻率大;有功方面：磁路長，電阻大，電流小。綜上所述，B相電流較小。但是無功電流較小，對整體電流影響微弱。

5結(jié)語

綜上所述，電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，長時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗(yàn)不僅是產(chǎn)品出廠例行試驗(yàn)之一，還被選為現(xiàn)場交接驗(yàn)收的重要試驗(yàn)。通過科學(xué)開展長時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電測量試驗(yàn)工作，可準(zhǔn)確判斷變壓器的絕緣狀況，有效衡量電力變壓器質(zhì)量，為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障。

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作者簡介：須琳（1981-），男，江蘇無錫人，工程師，本科，研究方向：發(fā)電機(jī)組及變電站調(diào)試，涉網(wǎng)。