220 kV變壓器現場局部放電試驗要點分析

吳添權

（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

0 引 言

GB50150—2016《電氣設備交接試驗標準》中明確規定，110 kV及以上變壓器必須在交接時開展局放試驗[1]，測定其安全性能是否達標。該試驗過程中受設備因素、電源容量等影響，很容易出現由外部干擾造成的操作不達標、結果不準確等問題。因此，必須針對220 kV變壓器交接中的各項要求，做好現場局放試驗方案的設計，精準查找變壓器中的絕緣缺陷。

1 變壓器局部放電試驗的重要性

變壓器在高電場強度作用下很容易出現電極擊穿造成的局部放電，長此以往，很容易加速絕緣老化或引起絕緣損壞，對變壓器安全運行具有非常嚴重的威脅。一般情況下，高電場強度作用下變壓器電極間的放電量很小，現場檢測中很難發現，投入使用后的局放累積效應會造成變壓器絕緣缺陷放大，最終造成絕緣擊穿，引起嚴重變電事故，需全面重視。

局部放電試驗作為變壓器電氣試驗中的典型非破壞性試驗，可以有效檢測變壓器絕緣結構的安全性、可靠性和有效性。該試驗過程中可以通過模擬高壓環境快速確定變壓器的局放量，分析其在不同電壓等級下的安全性能，對變壓器進行有效評級。尤其是新裝變壓器過程中，可通過局部放電試驗查找變壓器的微小缺陷，防患于未然，已經成為當前變壓器投入使用前的重要檢測環節，具有良好的實用前景。

2 220 kV變壓器現場局部放電試驗方案

本研究以某地區新投入使用的以SSZ10-220系列變壓器為例，開展交接時的高壓電氣試驗，對其絕緣缺陷進行檢查，具體內容如下。

2.1 變壓器概況

2021年6 月，某地區220 kV變電站舊主變故障退運，需更換新的變壓器，其關鍵參數見表1。

表1 新投入的SSZ10-220系列變壓器參數

2.2 試驗方案設計

（1）試驗電源。現階段變壓器局部放電試驗電源主要包括工頻電源、中頻發電機及變頻電源3種類型。本次局部放電試驗中主要選用變頻電源（20～300 Hz），可用于交變磁通的連續調節，設備體積小，操作較為簡單，適用范圍較廣。

（2）接線設置。220 kV變壓器局部放電試驗過程中可通過直接加壓或感應加壓進行升壓操作。受現場環境和設備性能的影響，本次220 kV變壓器加壓方式主要利用低壓側感應耐壓。其中，電壓輸入側接變頻電源柜，供給一臺多繞組中間變壓器，高壓側接入電抗器、分壓器等，分別用于檢測SSZ10-220系列變壓器中的容性無功和輸出電壓值。上述接線設計過程中220 kV變壓器高壓側選用電容型套管，帶有電容末屏，可直接用于現場測量，替代傳統局部放電檢測中的耦合電容器。如圖1所示。

圖1 新投入的SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗接線

依照SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗接線情況，根據GB50150—2016《電氣設備交接試驗標準》的各項指標[2]，可確定本次試驗中SSZ10-220系列變壓器試驗高壓側電壓應分別為：

若采用SSZ10-220系列變壓器低壓側單邊加壓，此時對應的低壓側電壓參數如下：

（3）合格判據。本次SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗過程中，若：

（1）加壓過程中不存在電壓突變情況；

（4）直至最終電壓升高到Um后，停止加壓，觀察5 min，若局放均未出現明顯變化。

此時，可確定該變壓器絕緣性能達標[3]。

2.3 試驗操作要點

（1）檢查局部放電系統接線情況，確定裝置、線路等接地是否良好。

（2）為保證試驗結果的準確性和可靠性，在開始測試前必須進行儀器放電量的校準。可在高壓端與大地回路上調整儀器參數，開展100 pC標準脈沖下的試驗回路校準，標定局放100 pC。

（3）對儀器局放量進行校準后，調節電源頻率為100 Hz，調整試驗電壓，使其小于1/3規定測量電壓，接通電源，開始本次試驗。

（4）持續緩慢升壓到1.5Um/后，保持 5 min。每隔30 s記錄一次局部放電量，持續觀察局放檢測儀中的數值變化情況。

（5）若局放水平不超過100 pC，且穩定在1.5Um/后局放量無明顯波動。此時，可繼續升壓到1.5Um/，每隔30 s記錄一次局部放電量，觀察局放變化情況。

（6）直至30 min內局放無明顯上升后，可緩慢降壓，在電壓低于1/3規定測量量后，切除電源，拆檢裝置，本次試驗完畢。

3 220 kV變壓器現場局部放電試驗應用

3.1 試驗注意事項

變壓器現場局部放電試驗過程中受環境因素影響較為嚴重，很容易出現由外部干擾造成的局放波動，導致試驗結果不準確。為避免上述問題，220 kV變壓器現場測試時應針對不同類型干擾因素，分別開展對應控制，如表2所示。

表2 不同類型放電干擾因素的控制方案

懸浮電位放電干擾和電源干擾是影響本次SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗中的重要影響因素[4]。在處理過程中人員針對試驗現場情況，將試驗裝置、被測變壓器等均可靠接地。同時，試驗電源設置過程中將其獨立安置，避免了直接將試驗電源接入電子裝置后引起的測量誤差。

除上述問題外，在220 kV變壓器現場局部放電試驗過程中還要嚴格控制試驗時間。高壓電氣試驗均會對被測試裝置性能產生不可逆的影響。在局部放電過程中，若長久加壓或反復試驗，均會對220 kV變壓器絕緣性能造成沖擊，致使其出現內部絕緣物質損壞，引起絕緣安全缺陷。因此，本次現場操作的過程中應確保試驗時間在30 min內[5]，對加壓過程中的各個環節進行嚴格控制。

3.2 試驗結果評估

現場測試過程中可發現：新投入的SSZ10-220系列變壓器折算局放量為100 pC，且局部放電情況未出現明顯波動，滿足規范標準，如表3所示。

表3 SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗結果

4 結 論

變壓器絕緣性能直接影響著變電系統的安全效益和經濟效益。為進一步提升220 kV變壓器運行的安全性、可靠性和穩定性，在投入使用前必須針對變壓器絕緣性能指標，做好局部放電試驗的設計和優化，針對變壓器關鍵參數，合理選用試驗電源、科學開展試驗接線、設置有效檢測指標及有序開展試驗操作，最大限度提升試驗結果的準確性，使其能夠全面反映變壓器的隱蔽缺陷，從根本上減少由該因素導致的變電事故。