110kV電壓互感器工頻自激法局部放電試驗探討

(浙江電力變壓器有限公司，浙江 溫州 325000)

1 引言

日前，由于工作需要，需對一臺110kV分級絕緣的電磁式電壓互感器進行局部放電試驗，而試驗現場不具備倍頻試驗電源的條件，僅能提供工頻試驗電源。

試驗現場的試驗設備有GL-3kVA隔離濾波變壓器，JTKZ交流耐壓試驗系統控制箱，XD5102Y電脈沖局部放電檢測儀。

2 試驗標準及參數確定

2.1 試驗標準的差異之處

對于110kV分級絕緣的電磁式電壓互感器的局部放電試驗，一般都推薦采用倍頻電源進行試驗。參考國家和行業標準，以及大量的技術文獻，未找到使用工頻電源進行試驗的方法。因此本文借鑒倍頻電源試驗方法，根據局部放電原理，自己制定使用工頻電源進行試驗的方法。

有關電磁式電壓互感器局部放電試驗的標準有幾個，互相存在異處。

(1)關鍵參數：110kV設備的設備最高電壓Um為126kV，額定短時工頻耐受電壓為200kV。按現場被試電壓互感器的情況，局部放電允許水平為不大于20pC。

(2)GB1207-2006《電磁式電壓互感器》規定了兩種試驗程序：

(4)DL 417-2006《電力設備局部放電現場測量導則》規定了兩種試驗程序：

(5)JB/T 5357-2002 《電壓互感器試驗導則》規定同GB 1207-2006《電磁式電壓互感器》。

(6)GB /T 7354-2003《局部放電測量》規定了兩種試驗程序：

程序A，不預加電壓。從某一低值逐步將電壓增加到規定值并保持規定時間，測量局部放電量。

程序B，預加電壓。將試驗電壓從低于規定局放試驗電壓的某一值增加到某一超過規定試驗電壓的電壓規定值，然后將電壓保持規定時間，然后逐步降低到局放試驗電壓。在這一電壓水平下，保持規定的時間，讀取局部放電量。沒有規定預加電壓的具體數值。

2.2 試驗程序的選擇

上述標準中的試驗程序分兩大類。一類為不預加電壓，一類為預加電壓。所有標準都提供了預加電壓的試驗程序，而僅有GB /T 7354-2003《局部放電測量》提供了不預加電壓的試驗程序。工程實際中，預加電壓的試驗程序為大家普遍接受。所以，我決定選取預加電壓的試驗程序。

2.3 預加電壓值的確定

上述標準中的預加電壓值存在不同，有以下幾種：

(1) 感應耐壓電壓200kV；

(2)感應耐壓值的80%，即預加電壓值為200×80%=160kV；

(3)預加電壓0.7*1.3Um=114.6kV；

(4) 根據設備情況適當施加預加電壓。

前面三種預加電壓(200kV，160kV，114.6kV)超過電壓互感器的正常工作電壓，如果采用工頻電源，鐵心可能出現飽和，勵磁電流變得很大，可能損壞被試電壓互感器。為了防止勵磁電流過大，預加電壓時，通常采用150Hz或其他倍頻試驗電源。可試驗現場只有工頻試驗電源，為了不使鐵心飽和，只能降低預加電壓值。

由于這是現場試驗，沒有相應的試驗設備來測被試電壓互感器的鐵心飽和曲線，也不知道其設計磁通密度，為了防止鐵心飽和，根據現場試驗經驗，初步選取預加電壓為87*1.1=95kV，并根據試驗的電壓升高情況適當調整預加電壓的值。在試驗過程中，要密切關注被試電壓互感器的情況，密切注意聲音的異常，密切監視試驗儀表的度數，防止鐵心飽和。在沒有異常現象的情況下，預加電壓值可以超過95kV；如果發現異常，預加電壓值可以低于95kV。

2.4 預加電壓持續時間的選擇

上述標準中預加電壓持續時間有至少保持60s和保持10s兩種。由于選定的預加電壓值95kV接近于DL 417-2006《電力設備局部放電現場測量導則》中程序A規定的114kV，所以決定選擇該標準中的預加電壓持續時間，為保持10s。

2.5 局部放電測量電壓持續時間的選擇

上述標準中局部放電測量電壓持續時間有30s和至少1分鐘兩種。考慮到預加電壓持續時間按DL 417-2006《電力設備局部放電現場測量導則》選擇，所以局部放電測量電壓壓持續時間也按此標準選擇，為至少1分鐘。

2.6 局部放電測量電壓值的確定

2.7 最終確定的局部放電試驗程序

試驗時，在不大于1/3 局部放電測量電壓下接通電源，電壓升至預加電壓95kV，保持10s，然后不間斷地將電壓降至局部放電測量電壓87kV，在至少1分鐘內讀取局部放電水平。

3 試驗接線

3.1 被試品特點及加壓方法

被試的JDCF-110 電壓互感器是110kV分級絕緣的電磁式電壓互感器，采用兩級串級式結構，有一個鐵心，一次繞組分成匝數相同的兩部分，分別套裝在鐵心的上下兩個鐵心柱上，這兩部分一次繞組串聯連接。為了加強這兩部分一次繞組的磁耦合，在鐵心柱上配置了平衡繞組，同時平衡這兩部分一次繞組所分配的電壓。鐵心和一次繞組的中點連接，鐵心對地電位為工作電壓的一半。由于一次繞組被分成兩部分，每部分對鐵心的絕緣水平降低，方便了繞組的主絕緣設計。但正因為這樣，串級式電壓互感器不能采用外施高壓的方式進行試驗，只能進行感應加壓方式進行試驗，即在電壓互感器的二次繞組方進行加壓，一次側感應出相應的試驗電壓，進行局部放電測量。

3.2 二次繞組選擇

3.3 耦合電容的選擇

由于被試的JDCF-110 電壓互感器雜散電容較大，完全可以代替局部放電試驗時所需的耦合電容器，因此，不用配備專門的耦合電容器。

3.4 高壓側試驗電壓的測量

理想的情況下，應該在高壓側直接進行試驗電壓的測量，但這需要測量球隙、分壓器或者靜電電壓表。可試驗現場并無這些試驗設備，因此，只能采用測量低壓側電壓，通過換算，計算出高壓側電壓。

局部放電試驗時，被試品表現為容性阻抗，JTKZ交流耐壓試驗系統控制箱在容性阻抗負載的情況下，由于電容電流在JTKZ交流耐壓試驗系統控制箱和GL-3kVA隔離濾波變壓器的漏抗上產生電壓降，使得被試品電壓升高，施加在被試品上的實際電壓大于由低壓側電壓乘以變比得到的電壓的，即發生容升現象。如果采用150Hz 試驗電源，必須考慮容升電壓，對于110kV的試驗電壓，容升電壓可達5%。但考慮到此次試驗采用工頻電源，試驗回路中的漏抗阻抗很小，可以忽略不計，因此，容升電壓也不用考慮了。所以，可以采用讀取低壓側電壓進行換算得到高壓側電壓的方法。

4 試驗接線原理圖

圖1 試驗接線原理圖

5 編制的試驗規程

5.1 交底

5.1.1 工作交底

工作任務是110kV電磁式電壓互感器工頻自激法局放試驗。

5.1.2 安全交底

①要核對被試驗設備名稱，防止走錯間隔；

②檢查儀器設備的金屬外殼接地可靠，試驗引線盡量短；

③要與帶電部位保持足夠的安全距離；

④接線和更改試驗接線時，加壓端必須先放電并掛好接地線；

⑤試驗完畢，必須立即將被試設備對地放電；

⑥試驗人員必須站在絕緣墊上進行試驗操作；

⑦使用的絕緣工具應經試驗合格；

⑧試驗人員要高聲呼唱即將執行的試驗范圍和內容，以便相互配合和監護；

⑨工作范圍為xxx。

5.1.3 技術交底

①利用工頻自激法測量110kV電磁式電壓互感器的局部放電。

②試驗依據是GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》

③兩組二次繞組串聯激磁。

④根據設備情況適當施加預加電壓95kV，持續10s；

⑤局部放電測量電壓，即87kV，持續1分鐘，允許局放量<20PC；

⑥測量局部放電起始電壓和局部放電熄滅電壓。

5.1.4 工作分工

xxx作為工作負責人，工作班成員為xxx。

5.2 工作流程

①記錄環境溫度、濕度；

②核對被試驗設備名稱；

③加壓端放電并掛好接地線；

④接線并檢查接線；

⑤匯報說：“接線檢查完畢，外觀檢查正常，油位正常”;

⑥方波校準；50pc校準;

⑦電壓零位確定；懸浮金屬距離地10cm，太高有可能電暈太小;

⑧放電接地，合上閘刀，不加壓，測背景噪音，并記錄；

⑨加到預加電壓95kV，持續10s，回到87kV，持續1分鐘，讀取局放量；

6 試驗實測

根據上述的試驗接線和試驗規程，我對JDCF-110 電壓互感器進行了工頻自激法局部放電試驗，試驗獲得成功。試驗過程中重點關注了預加電壓95kV，根據試驗實際操作的情況，95kV的取值是完全合理的，我曾試圖繼續提高預加電壓，試驗中聲音明顯增大。

圖2是實際試驗中關鍵部位的接線圖。

圖2 試驗中關鍵部位的接線圖