變壓器長時感應耐壓帶局部放電測量試驗分析

須琳 徐晨 汪英倫

摘要：變壓器的安全可靠性主要取決于其絕緣性能，長時感應耐壓（AClongduration，ACLD）帶局部放電測量試驗是一項考核其絕緣結構可靠性的重要試驗。本文以國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW機組工程500kV主變壓器為例，具體分析了長時感應耐壓帶局部放電測量試驗工作情況與注意事項，以期可供參考。

關鍵詞：變壓器;長時感應耐壓;局部放電;試驗

1?引言

在電力系統中變壓器占據核心地位，投運前做好相關試驗工作是保證電壓器后期穩定運行的關鍵。長時感應耐壓帶局部放電測量試驗是投運前試驗項目之一，其可有效檢查變壓器絕緣，還可通過局部放電測量及時發現設計不當、工藝不良以及各種外界因素所致的內部缺陷，本文主要圍繞此試驗展開詳細分析。

2?變壓器基本情況

國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW機組工程500kV主變壓器采用中性點直接接地方式，發電機與主變壓器間采用全連式離相封閉母線連接，具體變壓器參數如下表1所示。

本次對#2主變壓器進行感應耐壓試驗帶局部放電測量試驗，本次試驗為變壓器現場安裝后投運前進行的交接試驗，確認變壓器絕緣狀況是否良好。

3?試驗工作內容

3.1試驗電壓及加壓程序

結合相關規范與變壓器實際情況，此次現場局部放電試驗加壓程序如下圖1所示。其中，預加電壓U1=1.7Um/?=539.84kV;測量電壓U2=1.5Um/=476.33kV;U3=1.1Um/=349.31kV;Um為500kV系統最高電壓550kV。

電壓施加時，不超過U3/3電壓情況下，接通電源并增至U3，維持5min，讀取放電量值;無異常繼續增加電壓，增至U2，維持5min，讀取放電量值;無異常繼續增加電壓，增至U1，開展耐壓試驗，耐壓時間（120×50/f）s;降壓，由U1降至U2，維持60min，實施局部放電觀測，此階段每5min讀取一次放電量值;60min后，降壓至U3，維持5min，讀取放電量值;降壓，降低至U3/3以下并切斷電源，完成加壓程序。

3.2試驗設備布置

試驗設備布置在被試主變前的巡視道上（見圖2）。

3.3試驗接線

本次試驗采用低壓勵磁、對稱加壓接線方式，見圖3所示。

Tr—單相中頻試驗變壓器（450kVA、±25kV/350V、30～300Hz）;

L—補償電抗器;MI1—局部放電檢測阻抗;a、x—低壓繞組兩端，

A—高壓端，O-中性點。

3.4各級電壓計算與試驗設備選擇

3.4.1各級電壓計算

局放試驗時，當局部放電測量電壓按1.7Um/計，且試驗時高壓分接開關置于第1分接位置，勵磁變高壓側選取X1、Y1檔短接接地，25kV檔對稱輸出，低壓側選取350V（考慮變頻電源額定輸出為0～350V，若取400V則UA時不滿足條件），變比為50Kv/350V，變壓器及勵磁變各側電壓計算如下：主變高、低壓電壓比：K1=551.25//27=11.79;勵磁變高、低壓電壓比：K2=50000/350=142.9。

（1）當高壓A相線端試驗電壓為：UA=1.7Um/=1.7×550/=539.84kV時，低壓ax相間試驗電壓為：Uax=UA/K1=539.84/11.79=45.78kV;勵磁變低壓側電壓為：Uax‘=Uax/K2=45.78/142.9=320.5V。

（2）當高壓A相線端試驗電壓為：UA=1.5Um/=1.5×550/=476.33kV時，低壓ax相間試驗電壓為：Uax=UA/K1=476.33/11.79=40.40kV;勵磁變低壓側電壓為：Uax‘=Uax/K2=40.40/142.9=282.7V。

（3）當局部放電測量電壓按1.1Um/計，變壓器各側電壓計算為UA=1.1Um/=1.1×550/=349.31kV時，低壓ax相間試驗電壓為：Uax=UA/K1=349.31/11.79=29.63kV;勵磁變低壓側電壓為：Uax‘=Uax/K2=29.63/142.9=207.3V。

試驗回路中與試驗電壓對應的各級電壓數值如下表2：

3.4.2升壓變壓器變比選擇

因被試變壓器低壓側在1.7Um/試驗電壓下低壓側電壓為45.78kV，升壓變壓器使用一臺即足夠。升壓變壓器高壓側有5kV、25kV、60kV繞組各兩對;低壓側繞組兩對，均具有350V、400V、450V抽頭。根據本次試驗情況與變頻柜參數，升壓試驗變壓器高低壓側電壓選擇兩個25kV套管輸出額定±25kV，X1、Y1短路接地，其余繞組套管懸空，低壓側選擇兩個繞組的0～350V并聯。

3.5試驗回路參數估算

補償采用四臺電抗器35kV/8A/6H（或35kV/12A/3H）。

3.5.1變頻電源工作點估算

試驗時，補償電抗器采用4臺35kV/12A/3H兩串兩聯，等效值為70kV/24A/3H。

電感量：L=3H。

主變壓器HV-LV及地電容量：24.37nF。

估算該變壓器高壓側入口電容集中參數值：24.37/3=8.12nF。

變壓器高壓對低壓變比：k=551.25//27=11.79。

高壓側電容量換算到低壓側電容量：8.12×k2=8.12×11.792=1129.18nF。

主變壓器LV-HV及地電容量：55.98nF。

由此可得，低壓側對地總電容：（1129.18+55.98）/4=296.29nF=0.296uF。

因此變頻電源諧振頻率：f==168.89Hz（L=3H，C=0.296×10-6F）。

3.5.2電抗器補償容量估算及其配置方案

試驗頻率下容性無功功率估算如下：Qc=U2ωc=（1.5×550//11.79×103）2×2×3.14×168.89×0.296×10-6=512kVar。

試驗時電抗器的視在容量：S=70×24=1680kVar。

電抗器補償效率：η=512/1680=30.5%。

此時，升壓變壓器變比：50kV/350V=142.9。

3.5.3變頻柜電流計算：

變壓器低壓側有功電流：I=265.8/45.78=5.81A。

此時變頻柜輸出側（即勵磁變壓器低壓側）電流：5.81×142.9=830.2A。

變頻柜輸出功率約為主變的空載損耗265.8kW，變頻柜效率約為75%，因此變頻柜輸入端需提供容量265.8/0.75=354.4kVA，電源輸入電流應為：354400//380=538.5A。

由此計算可得，連接升壓變壓器低壓側與變頻柜電纜截面須在240㎜2以上，變頻柜380V側與試驗電源側連接電纜截面在120㎜2以上。

3.5.4預加壓時間計算：

根據換算公式，在試驗頻率為168.89Hz下，預加壓時間為：T2=6000/168.89=35秒。

4試驗結果與分析

4.1試驗結果

本次試驗結果如下表3所示。

4.2試驗分析

試驗時，B相電流最小，頻率比A、C低4-5Hz，原因：無功方面：A相整個磁路長，電容小，容抗大，需要補償的無功較小，因此相比B相，電抗器輸出無功較小，因此頻率大;有功方面：磁路長，電阻大，電流小。綜上所述，B相電流較小。但是無功電流較小，對整體電流影響微弱。

5結語

綜上所述，電力變壓器是電力系統的重要設備，長時感應耐壓帶局部放電測量試驗不僅是產品出廠例行試驗之一，還被選為現場交接驗收的重要試驗。通過科學開展長時感應耐壓帶局部放電測量試驗工作，可準確判斷變壓器的絕緣狀況，有效衡量電力變壓器質量，為電力系統安全運行提供保障。

參考文獻：

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作者簡介：須琳（1981-），男，江蘇無錫人，工程師，本科，研究方向：發電機組及變電站調試，涉網。