一起變壓器局部放電交接試驗中絕緣缺陷的發現及分析

吳 亮,武 坤

(1.廣東電網公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515041；2. 國網河北省電力公司，河北 石家莊 050021)

一起變壓器局部放電交接試驗中絕緣缺陷的發現及分析

吳 亮1,武 坤2

(1.廣東電網公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515041；2. 國網河北省電力公司，河北 石家莊 050021)

大型電力變壓器在投運前必須進行局部放電交接試驗，介紹了一起220 kV電力變壓器局部放電交接試驗中發現的B相中壓局部放電量超標現象，通過對放電圖譜特征的分析，結合技術定位和變壓器歷史信息，判斷出局部放電原因和位置，經過吊罩檢查找到了放電位置并對缺陷進行了消除。

變壓器；局部放電；交接試驗；引線

0 引 言

大型電力變壓器出廠之前應進行嚴格的出廠試驗考核，但由于長距離運輸中的振動或運行現場重新裝配中工藝控制不良等原因，安裝完成后仍有可能存在內部缺陷，因此技術人員應認真進行每一臺變壓器的交接試驗，確保變壓器無缺陷投入運行。下面介紹了一起220 kV變壓器在交接試驗時發現的局部放電超標缺陷，通過干擾排查、圖譜特征判斷、技術定位，結合診斷設備測量和歷史信息的排查分析，最終判斷出絕緣缺陷的原因和位置。

1 試驗概況

該變壓器為三相三繞組220 kV電力變壓器，型號為SFPSZ9-180 000/220，額定容量為180 000/180 000/60 000 kVA，額定電壓為(220±8×1.25%)

/121/38.5 kV，聯結組編號為YNyn0d11。依據GB 50150-2006《電力裝置安裝規程 電氣設備交接試驗標準》對該變壓器進行局部放電檢測，以變頻電源裝置(400 kW，頻率范圍30～300 Hz)為試驗電源，通過中間試驗變壓器對被試電力變壓器低壓繞組勵磁，中間變壓器輸出電壓為±35 kV，試驗采用低壓雙邊加壓方式對高中壓繞組勵磁，并在高、中壓套管末屏處監測局部放電信號。低壓雙邊加壓方式可以有效降低變壓器低壓套管承受的電壓，并且更好地模擬變壓器的實際運行情況。試驗接線見圖1。

2 試驗分析

該變壓器出廠試驗時三相高、中壓側局部放電量均不大于100 pC，現場安裝完成后其他交接試驗項目均符合規程規定。為確認該變壓器B相中壓局部放電信號產生的原因和位置，試驗人員首先對放電圖譜的特征進行了判斷，并結合試驗環境對各種可能性的干擾信號進行了排查，初步判斷了局部放電產生的位置，結合變壓器在出廠試驗結束后的運輸過程和重新裝配過程中工作內容，找到了該局部放電信號的原因和位置。

圖1 變壓器局部放電試驗接線(以A相為例)

2.1 干擾排查

在安裝現場進行變壓器局部放電試驗時，經常會由于外界的復雜環境引入各種類型的外界干擾，因此在檢測到局部放電信號后，試驗人員首先對各種可能存在的外部干擾進行了排查。

1)通過對B相中壓側附近的所有金屬體進行拆除、接地、清理，局部放電未消失，排除了套管附近環境可能帶來的干擾；

2)相同試驗環境下，對B相與A、C兩相試驗結果進行對比測試，A、C兩相局部放電量均小于100 pC，且未出現放電脈沖，僅B相出現局部放電脈沖信號，排除了試驗電源和試驗設備、試驗接線不良等的干擾；

3)更換均壓環、檢測阻抗、信號線等干擾排除措施后，局部放電未消失，排除了檢測系統和空間信號可能帶來的干擾。

2.2 局部放電圖譜特征

圖2 B相中壓局部放電圖譜(箭頭為旋轉方向)

1)放電信號在同一個周波內對稱分布，具有典型的相位特征；

與標準圖譜相比，該局放特征可能為電極表面的氣隙、介質內部氣隙、懸浮電位放電等類型。由于該變壓器出廠試驗時和本次A、C相試驗時均未檢測到明顯的局部放電，因此可以排除絕緣材料內部氣隙引起放電的可能。同時加壓過程中采用超高頻局部放電測試儀和紫外測試儀對B相中壓套管外部進行檢測，未檢測到放電信號，因此排除了B相中壓套管外部的懸浮放電和尖端放電。可以初步判斷局部放電應位于變壓器的套管內部。

2.3 局部放電定位

為確認放電源的位置，改用非被試相短路接地的中性點支撐法對B相進行局部放電檢測。采用中性點支撐法[1]，當被試相套管端部電壓與中性點接地法一致時，繞組匝間電位差僅為中性點接地法時的2/3，通過對被試相套管端部施加相同的感應電壓,對比放電量的起始熄滅電壓和大小即可對脈沖放電發生的位置進行初步判斷。如果兩種方法下放電量一致，表明脈沖放電信號與繞組匝間電位差無關，脈沖放電發生位置可能為繞組引線至套管端部之間或套管外部。如果中性點支撐法時的放電量小于中性點接地法時，放電產生的部位就可能出現在變壓器繞組中。該變壓器在兩種接線方式下的檢測結果表明，兩種試驗方法下局部放電信號的起始、熄滅電壓及測量電壓下的放電量均一致，因此判斷放電位置應為B相中壓繞組引線抽頭至套管端部之間。

由于該套管為穿纜式結構，且出廠試驗時為同一支套管，運輸和安裝過程中未受到撞擊或損傷，因此排除套管本身的影響。結合重新安裝套管工作流程，判斷該局放可能原因有以下3種：

1)穿纜時B相中壓引線入套管時偏移、與附近距離不足；

2)穿纜時由于卡澀等原因，安裝人員拔引線過程中用力過大，造成B相中壓引線外包絕緣破損；

3)引線壓裝墊塊受力發生位置偏移。

2.4 缺陷處理

2012年3月17日至3月18日，對該變壓器進行了吊套管檢查，檢查內容主要為中壓B相引線入套管位置是否出現偏離、表層絕緣及折彎處絕緣情況是否存在異常、壓裝墊塊是否松動。發現以下兩處問題：

1)B相中壓引線入套管位置偏移，距離套管內部均壓帽距離過近，該處由于高場強的存在可能引起局部放電；

圖3 B相中壓引線入套管位置偏移

2)B相中壓引線外包絕緣破損。B相中壓引線外包絕緣存在3處明顯的破損痕跡，可能在引線穿套管施工過程中造成，破損處若形成氣隙，可能會造成電極表面氣隙放電。

對兩處絕緣缺陷進行處理，剝掉中壓B相引線表層絕緣重新包扎并適當加厚2～3mm，重新安裝套管并檢查引線入套管位置。處理完成后于3月20日重新進行該變壓器局部放電試驗，試驗通過。

圖4 B相中壓引線外包絕緣層破損

3 小 結

電力變壓器由出廠到運行中需經歷長途運輸和重新裝配，因此嚴格的現場交接試驗是對設備是否可以無缺陷投運的重要保障；局部放電缺陷的分析不僅需要圖譜特征，還應結合技術定位和歷史信息，才能準確判斷局部放電的原因和部位；變壓器在設計中應加強引線絕緣的設計，并在現場裝配過程中嚴格把控施工工藝，避免引線長度不當引起位置偏移、施工造成外絕緣破損等原因引起的絕緣缺陷。

[1] 胡啟凡．變壓器試驗技術[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[2] 邱昌榮.高電壓試驗技術基礎[M]．北京：機械工業出版社，1993.

[3] 李云閣，馮玉昌，張祥全，等.750kV變壓器現場工頻感應耐壓和局部放電試驗[J].電網技術，2007，31(10)：64-68.

[4] 張廣東，呂景順，孫亞明，等．感應耐壓接線方式對變壓器線間電壓的影響[J]．變壓器，2012，49(8)：50-54.

[5] 陳楚羽，劉孝為，高宏偉，等.變壓器現場局部放電試驗及其故障判斷[J]．西北電力技術，1998，105(2)：9-14.

[6] 張永躍．變壓器的現場局部放電試驗[J]．電網技術，1997，21(3)：34-38.

[7] 李中元．大型變壓器在現場的局部放電試驗[J]．變壓器，1996(3)：35-38.

[8] 王景林，鄭易谷．者海變電站220kV變壓器局部放電試驗[J]．云南電力技術．1999(1)：34-35.

[9] 張秀成．110kV級殼式電爐變壓器感應耐壓試驗方法[J]．變壓器，2009，46(8)：36-38.

The hand-over test of partial discharge should be done for large-scale power transformers before being put into operation. The phenomenon about excessive partial discharge found in phase B in hand-over test for a 220 kV power transformer is introduced. The discharge waveform is analyzed combined with technique location and historical information of the transformer. After the examination of the transformer, the insulation defect of partial discharge is located and eliminated.

transformer; partial discharge; hand-over test; leading wire

TM403.3

A

1003-6954(2015)03-0027-03

2015-02-11)