750 kV變壓器長時感應耐壓試驗標準探討

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到現在，西北各省750 kV輸變電工程已大量建設和投運，750 kV電壓等級電網已成為我國西北地區電網主網架。750 kV變壓器是電網最重要的設備之一，但是近年來，現場安裝完成后或投入運行后,出現多起嚴重絕緣損壞事故，返廠重新處理，造成了巨大的經濟損失。帶有局部放電測量的長時間感應耐壓試驗(ACLD)，是檢驗成品變壓器主絕緣和縱絕緣電氣強度最為重要的手段，同時其標準也是變壓器絕緣設計的重要依據。750 kV變壓器的技術規范和試驗標準也是在2005年示范工程投運前制定的，可參考的文獻和資料有限，國內沒有這一電壓等級的制造資料和運行經驗。經過5年多的實踐，并結合我國1 000 kV特高壓電網建設的成功經驗，有必要對750 kV變壓器感應耐壓試驗方法或標準進行分析和探討。

1 變壓器絕緣的檢驗

變壓器設計的基本思想是在最為經濟的條件下，使該設備能夠滿足其在電網中承載各種電壓和電流的能力。承載能力的具體體現是各類技術標準和規范，同時這些標準和規范又是產品從設計到投入運行各環節進行質量檢驗的依據。變壓器不同階段的絕緣狀況，常采用型式試驗、例行試驗、現場交接試驗和預防性試驗進行檢驗。型式試驗主要檢驗產品的設計思路和理念；例行試驗主要檢驗產品的材質和制造工藝；現場交接試驗主要考核產品在運輸和安裝過程中是否受損或處理不當；預防性試驗是在產品投運后開展的診斷性試驗[1-4]。

如果標準存在缺陷或不完善的地方，往往導致產品事故。近年來750 kV變壓器出現多起嚴重的絕緣事故，有必要對750 kV變壓器規范和標準中對于絕緣考核最為嚴厲的試驗項目“帶有局部放電測量的長時間感應耐壓試驗”的參數和試驗方法進行討論。

2 750 kV變壓器技術標準討論

2.1 750 kV變壓器標準和規范中ACLD試驗規定

750kV變壓器設計的主變技術依據是Q/GDW 103-2003《750 kV變壓器系統用主變壓器技術規范》，其中對ACLD試驗的具體規定如下。

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

圖1 ACLD施加試驗電壓時間順序

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

3)例行試驗。ACLD試驗：U1為預加電壓，其值為800 kV；U2為測量電壓，其值為在施加試驗電壓的整個期間，應監視局部放電，在最后60 min持續時間內視在放電量應不大于300 pC[5]。

交接試驗的依據是Q/GDW 157-2007《750 kV電氣設備交接試驗標準》，其中對ACLD試驗的具體規定如下。

現場交接試驗中ACLD試驗加壓程序按GB 1094.3-2003中施加電壓時間順序進行，但其試驗電壓為：

2.2 1 000 kV變壓器標準和規范中ACLD試驗規定

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

2）型式試驗。ACLD試驗中預加電壓U1為Um=1 100 kV，時間為5min，不進行頻率換算，只在首臺進行[6]。

3）例行試驗。ACLD試驗中預加電壓U1為Um=1 100 kV，時間為5 min。在電壓U1下持續時間5 min需進行頻率換算[6]。

4）現場交接試驗。ACLD試驗中的參數如下。

2.3 750 kV與1 000 kV變壓器ACLD試驗比較

表1中列出了750 kV變壓器與1 000 kV變壓器ACLD試驗從型式試驗到現場交接試驗參數對比情況。

表1 750 kV變壓器與1 000 kV變壓器ACLD試驗參數對比

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、例行試驗和現場交接試驗進行的ACLD試驗項目，各自檢驗的目標明確，施加電壓的幅值和時間對于變壓器絕緣的考核非常嚴格，且符合產品不同階段的質量檢驗目標。2）750 kV變壓器標準中對型式試驗沒有做出明確技術規定。例行試驗預加電壓時間較短，加之制造企業多采用200 Hz試驗電源，實際施加電壓時間只有30 s。3）現場交接試驗受制于標準中80%出廠電壓的條款制約，施加電壓值720 kV，只能達到絕緣水平的80%，而1 000 kV變壓器達到了87%。4）在現場交接試驗中，預加電壓U1與局放測量電壓U2之間的比值，對于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致的局部放電激發，致使某種缺陷被掩蓋。5）標準和規范中對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變壓器只對高壓繞組提出了300 pC的要求（交接試驗標準中的要求還是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110～1 000 kV變壓器現場交接特殊試驗中ACLD試驗項目電壓之間及與其他電壓之間的關系。由表2可以看出，750 kV等級變壓器現場ACLD試驗中的局部放電測量電壓U2略顯偏高，預加電壓U1無論與1 000 kV還是500 kV相比均顯得偏低,不利于絕緣缺陷的發現。

表2 110～1000 kV變壓器現場ACLD試驗各電壓關系

3 甘肅電網3臺750 kV變壓器絕緣事故簡述

3.1 750 kV甲 變電站2號主變A相事故

2010年2月2日23：09，甘肅電網750 kV甲變電站2號主變A相差動保護及重瓦斯動作，開關跳閘，壓力釋放器噴油，變壓器退出運行。現場檢查發現內圍屏破裂，并有明顯放電痕跡，返廠處理。

該變壓器2009年12月初完成現場安裝，常規試驗檢查數據無異常。12月22日完成ACLD試驗，符合標準。2010年1月31日投入運行，投運后僅32 h左右，出現事故。ACLD試驗中局放量記錄見表3。

表3 2號主變ACLD試驗局部放電記錄

該變壓器在進行ACLD特殊交接試驗過程中，預加電壓為720 kV(900 kV×80%)，52 s(115 Hz)通過。在693進行局部放電測量，電壓加至25 min后，間斷性地出現放電脈沖，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號主變A相絕緣故障，現場無法修復，決定以備用相替代其運行。在移位前進行各種常規實驗，均符合規程規定，其后于2010年2月4日進行ACLD試驗。試驗中變壓器順利通過720 kV耐壓，降至局放測量電壓693 kV，在45 min內高壓端放電量基本穩定在750 pC左右，中壓端放電量呈穩定在900 pC左右，接近50 min時，高壓端局放量快速增加，變壓器局部出現連續放電聲，試驗電源跳閘。事故后，油化驗結果存在乙炔，放油后檢查未發現明顯放電部位，但現場已無法修復，返廠處理。返廠后，解體發現了高壓端部圍屏有明顯放電痕跡。

3.3 750 kV乙變電站3號主變C相事故

750 kV乙變電站3號主變于2010年11月初現場安裝完成，常規試驗數據無異常，11月22日進行特殊交接試驗ACLD試驗，電壓加至508時，高壓端局放量約150 pC，5 min后，升壓接近693時，變壓器內部出現明顯的連續放電聲，停止試驗。色譜分析乙炔含量已達26 μL/L，放油檢查發現圍屏刷狀放電痕跡明顯，返廠處理。

4 綜合分析

從以上的標準和規范討論及事故實例記錄可以看出，我國750 kV變壓器從設計、選材、制造和檢驗標準等方面存在很多需要改進的地方，其中絕緣試驗中的ACLD試驗相比1 000 kV變壓器標準和規范過于寬松，也許是導致750 kV變壓器現場事故的重要因素。為保證電網安全，減少損失，結合750 kV電網5年來的運行經驗，認為應該對750 kV變壓器絕緣試驗中的ACLD試驗參數進行修改，使得產品按較嚴的技術標準設計，并以較嚴的標準在制造企業完成檢驗并達到合格；使產品的質量問題更多暴露在制造和出廠環節，避免大型設備運達現場又返廠修復造成巨大損失。對于現場交接試驗，無論是常規試驗還是特交接試驗，只起到運輸和安裝過程的質量把關作用而已。

5 結論

1）按照現有標準進行750 kV變壓器感應耐壓試驗時，在測得的局部放電量并不很大的情況下，變壓器絕緣有可能發生擊穿。

2）為了保證750 kV變壓器安全可靠運行，對于750 kV變壓器技術規范和交接試驗規程中，帶有局部放電測得長時間感應耐壓試驗，除加壓程序按GB 1094.3-2003執行外，具體的電壓和時間參數作以下幾點建議：①在750 kV變壓器技術規范型式試驗中增加長時感應試驗內容，且采用預加電壓U1為800 kV，施加時間為3 min，不進行頻率換算，其余參數不變。②出廠例行試驗，采用預加電壓U1為800 kV，施加電壓3 min，進行頻率換算。③現場交接試驗，采用預加電壓U1為施加時間1 min，進行頻率換算，但不少于15 s。局放測量電壓這時，U1/U2=1.15，便于絕緣缺陷中的局部放電激發。④無論哪種試驗，高壓、中壓和低壓繞組的視在放電量應分別不大于100 pC、200 pC和300 pC，且從局放測量開始，不應有穩定的增長趨勢。

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