電纜進(jìn)線式變壓器安裝及感應(yīng)耐壓試驗(yàn)方法與原理分析

張海榮

摘 要：基于變電站變壓器的安裝和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電纜進(jìn)線式變壓器安裝質(zhì)量控制和感應(yīng)耐壓試驗(yàn)進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析了電纜進(jìn)線式變壓器安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)及感應(yīng)耐壓試驗(yàn)過程中遇到的問題、解決方法以及變壓器感應(yīng)壓試驗(yàn)方法和原理。

關(guān)鍵詞：變壓器；安裝控制；感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

安裝變壓器的過程主要指標(biāo)是質(zhì)量控制、變壓器段間、匝間、層間的參數(shù)，所以我們安排了觀察試驗(yàn)。考慮到試驗(yàn)對(duì)環(huán)境的影響，日常供電變電站越來越多地采用了電纜進(jìn)線式變壓器，標(biāo)準(zhǔn)化制造對(duì)成本控制也非常有利。研究電纜進(jìn)線式變壓器的安裝質(zhì)量控制及感應(yīng)耐壓試驗(yàn)具有獨(dú)特的研究價(jià)值，因?yàn)殡娎|進(jìn)線式變壓器主要采用感應(yīng)法交流耐壓試驗(yàn)，不同于普通的變壓器試驗(yàn)。

一、工程簡述

現(xiàn)在對(duì)某 220千伏變電站改建工程電纜進(jìn)線式變壓器安裝及感應(yīng)耐壓試驗(yàn)進(jìn)行記錄和分析。

變電站改造是隨著城市化供電和工業(yè)供電需求上升，在原變電站基礎(chǔ)上進(jìn)行供電能力升級(jí)的工程。試驗(yàn)中擬將原容量120 MVA的輸出變電站升級(jí)到180 MVA，采用SFSZ11-180000/220 型有載調(diào)壓變壓器，額定電勢(shì)220kV，額定容量為 l80/l80 /90 MVA，阻抗電勢(shì) U1-2為13%、U1-3為44% 、U2-3 為 30% ，單臺(tái)變器的總油重 60. 5 t，充氮運(yùn)輸重為 144. 5 t，總重228 t。

輸出的高壓端口每相電纜油倉設(shè)置“∏”型，電纜終端于“∏”型電纜油倉靠外側(cè)，主裝置連接著由多股軟銅線纜和絕緣包裝組成的引出套管，高壓電纜出線，低壓端口引出采用銅質(zhì)復(fù)合絕緣電纜。變壓器高壓220/110千伏，外部采用聚氯乙烯型鋁波紋防水材料做保護(hù)。

二、安裝過程控制節(jié)點(diǎn)

（1）前期安裝過程和常規(guī)變壓器在方法上區(qū)別不大，可以互相參考。但是進(jìn)行到后期就需要進(jìn)行試驗(yàn)，比如復(fù)“∏”型電纜終端制作工藝及電纜部分。注油、放油，進(jìn)氣、排氣，零部件的拆除與安全防護(hù)，必要的密封性等等功能，都需要進(jìn)行測(cè)試。但后面完成試驗(yàn)后，進(jìn)行的拆除安裝、通電連接、封閉油路、排氣進(jìn)氣等等操作步驟和流程，以及注意事項(xiàng)，都可以參考常規(guī)變壓器的安裝過程。

（2）由于電纜在變壓器運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)是浸沒于電纜油倉中，并且變壓器箱體密封，在外部觀察看不到里面的運(yùn)行狀態(tài)，無法確定接線是否出現(xiàn)問題。所以在變壓器上開口設(shè)置了可拆卸式接地栓，非工作狀態(tài)下接地線路由自身重力保持下垂的接地狀態(tài)，在工作狀態(tài)下內(nèi)部自動(dòng)斷開和地面的連接，確保電勢(shì)不受影響。因此，每次完成操作、檢查及試驗(yàn)后，必須檢查接地銷是否可靠接地，確保無異物存在。

（3） 考慮到裝置在高壓下可能有尖端放電現(xiàn)象，需要在安裝完成后在電纜端加上保護(hù)套，同時(shí)打磨裝置中有毛刺和尖角的地方。

三、變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

變壓器鐵芯的功率在正常的工作狀況下，承受能力已處于滿載狀態(tài)。因此在進(jìn)行主變感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的時(shí)候，不僅要進(jìn)行傳統(tǒng)的感應(yīng)耐壓和局部放電試驗(yàn)，還應(yīng)該設(shè)計(jì)不同方案進(jìn)行變量試驗(yàn)。根據(jù)需要，我們要在耐壓試驗(yàn)的測(cè)試中控制變量，觀察參數(shù)變化

1、主要試驗(yàn)項(xiàng)目

（1）裝置布置之前做好準(zhǔn)備

電纜絕緣層的性能試驗(yàn)；套管的電容和電阻以及高壓下的壽命參數(shù)；對(duì)絕緣油成分的化驗(yàn)和了解以及絕緣程度的了解和記錄；電氣性能分析；檢測(cè)高壓閥門和繼電器的性能

（2）完成本體的安裝后：

分組進(jìn)行連接測(cè)試； 工況中的變比設(shè)置和數(shù)據(jù)記錄； 直流電阻測(cè)試以及高壓保護(hù)電阻阻抗測(cè)試；對(duì)接端口的電勢(shì)比值；電阻吸收和損失功率測(cè)試；接地線路安全性能測(cè)試；變壓器繞組的裹在保護(hù)測(cè)試以及過載變化；正常工況下承受電勢(shì)分布試驗(yàn)和放電試驗(yàn)。

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)

電纜進(jìn)線式變壓器和GIS 均為電纜進(jìn)出線的特性。這和傳統(tǒng)變壓器有很大不同，使試驗(yàn)進(jìn)行有很大難度，具體難點(diǎn)如下：

（1）高壓側(cè)和中壓側(cè)接線端口尺寸不能容納外接線路套管，試驗(yàn)過程中無法參照常規(guī)。

（2）常規(guī)測(cè)試電勢(shì)方法不適合對(duì)封閉的電纜保護(hù)用絕緣氣體進(jìn)行測(cè)試，需要用其他方案獲得參數(shù)。

（3）電纜接口之間距離小，會(huì)產(chǎn)生“爬電現(xiàn)象”，因此通過外加電勢(shì)進(jìn)行測(cè)試的方法測(cè)量不準(zhǔn)。

3、 解決措施以及辦法

經(jīng)各相關(guān)方協(xié)商，在保證功能、壽命和成本的前提下，重新設(shè)計(jì)施工方案和試驗(yàn)方法，從而進(jìn)行電纜進(jìn)線式變壓器的各項(xiàng)試驗(yàn)。

（1）在間隔的電纜終端上安裝阻斷電勢(shì)的專用套管，然后按照要求進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

（2） 在套管包裹的電纜倉內(nèi)，完成變壓器電纜端口測(cè)試，按照傳統(tǒng)變壓站操作要求執(zhí)行，比如微水測(cè)定、人造惰性氣體填充、真空形成以及氣密性檢驗(yàn)等； 變壓器電纜倉內(nèi)，將電纜節(jié)點(diǎn)取下，完成變壓器端的安裝，在真空狀態(tài)下完成油箱安裝。將低壓側(cè)的三相短路處理，對(duì)地短接高壓端口的中性點(diǎn)，試驗(yàn)電壓選定為30 kV。

（3）不斷開高壓電源，由基本低電勢(shì)或接地電勢(shì)開始勻速地上升至超過額定電勢(shì)作為放電勢(shì)進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，最大值為額定電勢(shì)的1.1倍，然后將電勢(shì)逐漸下降到最常用電勢(shì)值或者恢復(fù)到最初電勢(shì)。試驗(yàn)的數(shù)據(jù)一般是反復(fù)進(jìn)行3次然后取平均值，或者反復(fù)試驗(yàn)直到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)為止（要保證局部放電電勢(shì)和終止電勢(shì)都在正常值內(nèi)穩(wěn)定）。

根據(jù)放電聲音、溫度、是否有異常（絕緣油是否冒煙，人造惰性氣體是否泄露或過熱）等等指標(biāo)做出分析和判斷。

4、試驗(yàn)的步驟和計(jì)算分析

1、試驗(yàn)原理和步驟

（1）對(duì)地短接高壓端兩相和接地中壓端兩相，拆除其中性點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電勢(shì)輸入端口相單獨(dú)懸空。

（2）在低壓端 a 和 c 相間施加漸變電勢(shì)，可調(diào)式電勢(shì)開關(guān)置于高壓 檔，施加 17. 85千伏特的電勢(shì)于低壓端口，此時(shí)高中壓繞組接線端的電勢(shì)是出廠試驗(yàn)電勢(shì)的 85% ，中性點(diǎn)電勢(shì)不足試驗(yàn)電勢(shì)的85% 。計(jì)算數(shù)據(jù)如表 1 所示。

（3）倒換相序，重復(fù)1）、2）步后進(jìn)行其他變量的測(cè)試試驗(yàn)。

2、試驗(yàn)方案 2 接線原理圖如圖 2 所示。

（1）斷開中性點(diǎn)引線，將A相接地，可靠實(shí)現(xiàn)兩側(cè)B/C相相單獨(dú)懸空。

（2）在低壓A、C相間接通試驗(yàn)電勢(shì)，可調(diào)式電勢(shì)開關(guān)置于高壓檔，向低壓端施加 12. 77千伏特電勢(shì)，工況正常時(shí)高中壓繞組顯示應(yīng)為10.85千伏特 ，中性點(diǎn)電勢(shì)不足10.85千伏特 ，計(jì)算數(shù)據(jù)如表 2 所示：

（3）倒換相序，重復(fù)1）、2）步后進(jìn)行其他變量的測(cè)試試驗(yàn)。

和感應(yīng)耐壓式變壓器的試驗(yàn)方法不同，電勢(shì)施加在“Δ”型繞組低壓端的電勢(shì)應(yīng)低于另外兩相，剩余相及高壓端口的中性點(diǎn)需進(jìn)行接地，其他試驗(yàn)流程和參數(shù)與傳統(tǒng)變壓器相同。

需注意的是三相磁通的分布由于變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同而不等。

四、 結(jié)語

感應(yīng)耐壓試驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證變壓器絕緣的可靠性。電纜進(jìn)線式變壓器布置結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)變壓器，安裝過程簡單和試驗(yàn)更加安全，數(shù)值更加穩(wěn)定，測(cè)量誤差小，解決了一系列傳統(tǒng)試驗(yàn)的問題。

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