變電站一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)要點(diǎn)研究

古思平

(廣東先達(dá)電業(yè)股份有限公司，廣東 梅州 514011)

1 引言

近年來，我國加大了一次電氣設(shè)備的重視力度，開始通過在變電站運(yùn)行過程中進(jìn)行的相應(yīng)性能檢測和高壓試驗(yàn)，以確保一次設(shè)備滿足變電站安全指標(biāo)，最大限度降低由一次設(shè)備電氣故障引起的變電站事故。尤其是在變壓器、高壓開關(guān)等技術(shù)檢測中，已經(jīng)形成了系統(tǒng)、規(guī)范的高壓試驗(yàn)方案，依照安全性、可靠性和穩(wěn)定性需求細(xì)化試驗(yàn)流程，為變電站一次電氣設(shè)備安全運(yùn)行提供了有力保障。

2 變電站一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)要點(diǎn)

2.1 直流耐壓試驗(yàn)

直流耐壓試驗(yàn)具有一定的破壞性，往往需要在最大電壓峰值情況下進(jìn)行設(shè)備性能檢測，從而驗(yàn)證設(shè)備的耐受參數(shù)，如使用范圍、限定量程等，試驗(yàn)方案見表1。

表1 直流耐壓試驗(yàn)的關(guān)鍵流程

上述試驗(yàn)的過程中高壓環(huán)境存在一定的安全隱患，升壓過程中應(yīng)實(shí)時觀察是否存在異動或聲響，若出現(xiàn)則及時停止試驗(yàn)檢查裝置情況。若無問題，直至達(dá)到最大試驗(yàn)電壓后，再逐步緩慢調(diào)零，定時記錄參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.2 泄漏電流試驗(yàn)

泄漏電流試驗(yàn)主要是為了檢測變壓器一次電氣設(shè)備的絕緣性能。該試驗(yàn)一般也在高壓條件下進(jìn)行，可以利用直流耐壓試驗(yàn)環(huán)境同時檢測，確定高壓條件下的泄漏電流數(shù)值。

泄漏電流試驗(yàn)過程中可以利用微安表隨時監(jiān)測電流數(shù)值，靈敏度非常高，測定重復(fù)性好，效果非常顯著。判斷絕緣缺陷時則通過i＝f(u)或i＝f(t)實(shí)現(xiàn)，一般當(dāng)絕緣缺陷時往往在i＝f(u)出現(xiàn)電流驟然上升的情況，或在i＝f(t)會出現(xiàn)電流下降緩慢的情況。達(dá)到最大電壓后泄漏電流值明顯高于正常值，如圖1所示。

圖1 泄漏電流試驗(yàn)中的絕緣缺陷情況

2.3 交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)是典型的預(yù)防性試驗(yàn)，可以通過交流高壓條件有效提升變電站一次電氣設(shè)備的安全裕度，確定交流環(huán)境下一次電氣設(shè)備的各項(xiàng)性能。

總體情況來看，交流耐壓試驗(yàn)過程中與直流耐壓試驗(yàn)相似，操作時應(yīng)嚴(yán)格按照?電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)?中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢測，保證控制電路與主電路過流保護(hù)裝置分置，過流保護(hù)動作電流應(yīng)在一次電氣設(shè)備額定電流的1.5～2倍左右；若試驗(yàn)操作中出現(xiàn)明顯的電壓表頻繁擺動、毫安表指針驟增、絕緣燒焦或冒煙、裝置異動或異響后，應(yīng)及時停止試驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場檢查，確定無誤后方可繼續(xù)操作等。

3 變電站一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)分析

3.1 項(xiàng)目分析

2020年某地區(qū)新增1所110kV變電站，電氣設(shè)備安裝前需根據(jù)變電站運(yùn)行需求進(jìn)行一次設(shè)備性能試驗(yàn)。本次研究過程中主要以新增SZ11－63000/110變壓器的高壓試驗(yàn)為主，分析SZ11－63000/110變壓器的安全性能，及時處理其存在的故障隱患。

本次試驗(yàn)過程中選取變壓器的型號為SZ11－63000/110，變壓器額定電壓為110±8×1.25%/10.5kV，額定電流為330.7/3464.1A，聯(lián)結(jié)方式為星形－三角形聯(lián)結(jié)，高壓線路端子絕緣水平為LI/AC480/200kV，高壓中性端子絕緣水平為 LI/AC325/140kV，低壓線路端子絕緣水平為LI/AC75/35kV。

高壓試驗(yàn)過程中依照變電站一次電氣設(shè)備的直流耐壓試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)及交流耐壓試驗(yàn)操作要點(diǎn)，選取GB1094.1標(biāo)準(zhǔn)作為試驗(yàn)準(zhǔn)則，確定SZ11－63000/110變壓器的性能指標(biāo)。

3.2 高壓試驗(yàn)情況

本次試驗(yàn)過程中操作人員依次進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)后，SZ11－63000/110變壓器A相擊穿，出現(xiàn)放電聲，其余相正常。由此觀之，SZ11－63000/110變壓器A相存在明顯的安全隱患，需要根據(jù)其他試驗(yàn)對其性能進(jìn)行進(jìn)一步檢測。

按照直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)后的各項(xiàng)電流參數(shù)，對照色譜試驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)SZ11－63000/110變壓器泄漏電流值偏高，且內(nèi)部油樣發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，如表2所示。

上述情況主要是由于SZ11－63000/110變壓器A相絕緣存在異常，尤其是在絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，變壓器會在直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)下出現(xiàn)明顯絕緣欠佳導(dǎo)致的擊穿問題。

逐一拆檢SZ11－63000/110變壓器進(jìn)行現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn):

(1)SZ11－63000/110變壓器A相引線靠壓板孔根部存在明顯絕緣放電痕跡且響應(yīng)墊塊也存在明顯絕緣放電痕跡；

(2)SZ11－63000/110變壓器吊芯解體后內(nèi)部與A相線圈出頭線連接的絕緣層明顯炭化變黑，與此同時，該部分存在明顯絕緣放電痕跡。檢查炭化絕緣層處理后露出的內(nèi)部線圈，檢查結(jié)果顯示線圈頭部只有表面絕緣炭化，內(nèi)部正常，即試驗(yàn)過程中線圈端部對壓釘沿面放電擊穿絕緣線圈；

(3)SZ11－63000/110變壓器A相套管下部其他部分，查看后沒有發(fā)現(xiàn)明顯擊穿痕跡。

拆檢檢驗(yàn)結(jié)果與高壓試驗(yàn)結(jié)果一致，SZ11－63000/110變壓器確實(shí)存在A相絕緣設(shè)計(jì)問題。

SZ11－63000/110變壓器絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中高高壓繞組內(nèi)屏線匝絕緣厚度達(dá)到1.6mm，組合導(dǎo)線匝絕緣厚度達(dá)到1.45mm，線圈出頭從根部起每邊包絕緣厚度為15mm，并每邊加包副絕緣厚度為2mm。系統(tǒng)線圈設(shè)計(jì)過程中線圈出頭對壓釘間油隙距離為122mm，線圈端部對壓釘爬電距離為258mm。設(shè)計(jì)參數(shù)顯示該變壓器高壓繞組U＝121kV。而本次高壓試驗(yàn)過程中繞組電壓達(dá)到480/200kV，在高壓條件下，線圈內(nèi)部電場分布均勻性明顯降低。當(dāng)場內(nèi)介質(zhì)不均勻時很容易形成絕緣擊穿，產(chǎn)生變壓器故障。

處理過程中，應(yīng)注意好介質(zhì)的處理，通過調(diào)整SZ11－63000/110變壓器中的金屬介質(zhì)、油樣雜質(zhì)等，提升變壓器的整體絕緣效果。

3.3 注意事項(xiàng)

(1)變壓器一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中必須全面做好人員的操作培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，以高壓試驗(yàn)要點(diǎn)為核心，開展標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化教育，以確保人員能夠嚴(yán)格依照上述標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)操作，最大限度提升試驗(yàn)的安全性和有效性。

(2)變壓器一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中必須做好分區(qū)，按照高壓試驗(yàn)中的各項(xiàng)要求設(shè)置好防護(hù)，尤其是安全標(biāo)志、警示牌、屏蔽裝置、保護(hù)裝置等。必要時還需要設(shè)置隔離帶，避免無關(guān)人員隨意進(jìn)出試驗(yàn)環(huán)境引起的安全隱患，這樣才能夠從根本上改善高壓試驗(yàn)的安全性能。

(3)要做好變壓器一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中的環(huán)境檢測，對試驗(yàn)中的設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格檢查和分析，避免由設(shè)備問題引起的試驗(yàn)失誤或事故。試驗(yàn)操作時應(yīng)注意做好詳細(xì)的使用記錄，對各項(xiàng)裝置的參數(shù)情況、運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行分析，以保證結(jié)果可靠有效。

4 總結(jié)

變電站一次電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中要注意好試驗(yàn)環(huán)境的設(shè)置和試驗(yàn)操作的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照直流耐壓試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)中的各項(xiàng)要求形成系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化高壓試驗(yàn)體系，保證對一次設(shè)備的性能參數(shù)、絕緣情況等進(jìn)行有效把握。尤其是在變壓器、高壓開關(guān)等關(guān)鍵設(shè)備性能測試時，應(yīng)注意對高壓試驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化，以保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。