110kV變壓器局部放電試驗(yàn)研究分析

喻琳 李昭炯 宋兆歐

摘 要：局部放電試驗(yàn)是當(dāng)前變壓器試驗(yàn)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，可以對(duì)變壓器的絕緣性能予以科學(xué)評(píng)價(jià)，110kV變壓器的生產(chǎn)或安裝時(shí)，均要展開(kāi)局部放電試驗(yàn)，從而避免由于絕緣損壞導(dǎo)致的局部放電。本文對(duì)110kB變壓器局部放電試驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)了詳細(xì)的試驗(yàn)電源與方法選擇，并提出防干擾措施，以期為同類研究提供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器;試驗(yàn);局部放電

近年來(lái)，隨著人們對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，變壓器的可靠性成為了電力領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)，變壓器作為電網(wǎng)運(yùn)行中的主要設(shè)備之一，絕緣劣化將會(huì)導(dǎo)致局部放電，成為變壓器常見(jiàn)故障之一[1]。為此，有必要對(duì)變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，驗(yàn)證電氣設(shè)備中是否存在破壞絕緣結(jié)構(gòu)的放電源。

1相關(guān)概括

110kV變壓器局部放電現(xiàn)象，主要是由于絕緣性能較差而導(dǎo)致的，本質(zhì)上是在電壓作用下，變壓器絕緣結(jié)構(gòu)縫隙產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，是非貫穿性放電。局部放電雖然不會(huì)改變變壓器結(jié)構(gòu)，但是會(huì)對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，不斷降低其絕緣性能。在110kV變壓器局部放電后，變壓器外部絕緣結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同程度的變化。局部放電對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)的破壞，主要有以下兩種情況：第一，放電質(zhì)點(diǎn)直接作用于絕緣結(jié)構(gòu)，對(duì)其產(chǎn)生破壞或擊穿;第二，局部放電伴隨的化學(xué)反應(yīng)而生成的熱和活性氣體，例如氮化物、臭氧等，均會(huì)腐蝕絕緣結(jié)構(gòu)，并逐步擴(kuò)大，最終導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)被熱擊穿。為此，需要在使用變壓器之前，便展開(kāi)嚴(yán)格檢查。

一般來(lái)說(shuō)，一旦有局部放電，必將會(huì)有非電特征與電特征兩種情況，因非電特點(diǎn)不具有定性，檢測(cè)難度較大，所以通常檢測(cè)電特征。110kV變壓器局部放電試驗(yàn)要求變壓器連接打的，采取并聯(lián)法予以測(cè)量放電量，然而，由于該方法仍存在許多影響結(jié)果的干擾因素，為了提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，還要對(duì)干擾因素進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2試驗(yàn)電源

2.1電源獲取

變壓器局部放電試驗(yàn)電源主要包括中頻發(fā)電機(jī)組、方波變頻電源以及正弦波變頻電源三種，由于110kV變壓器容量相對(duì)較小，不符合中頻發(fā)電機(jī)組的要求，所以不予以考慮，其次，使用方波變頻電源時(shí)容易產(chǎn)生干擾信號(hào)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成干擾，所以也不予以考慮。本文電源獲取選用正弦波變頻電源，以晶體管構(gòu)成放大網(wǎng)絡(luò)，可以得到與信號(hào)源相同的波形，故而不會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)。電源的啟動(dòng)與工作，均源于三相交流電源，以斷路器的方式輸至整流電路，構(gòu)成脈動(dòng)直流電源，再經(jīng)過(guò)濾波電路的作用下，形成直流電源。在濾波電路中，由于電容相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，所以如何直接合閘，會(huì)不可避免的生成較大電流，并導(dǎo)致跳閘，為此，可以增加合閘回路，予以進(jìn)行小電流充電，然后再合閘，從而規(guī)避以上問(wèn)題。

變頻柜輸出的電壓，將會(huì)受到勵(lì)磁變壓器影響而升高，這一變壓器的結(jié)構(gòu)應(yīng)是上繞組，在鐵芯間、低高壓間設(shè)置靜電屏，確保高壓繞組與低壓繞組之間不會(huì)存在電聯(lián)系[2]。為保證正常的輸出條件，并實(shí)現(xiàn)多電壓要求，可以將高壓側(cè)設(shè)置為獨(dú)立繞組，將低壓側(cè)設(shè)置為單繞組，使其不僅能夠串聯(lián)，也可以并聯(lián)，以改變接線的方式，使得變壓器輸入預(yù)期電壓。

2.2容量選擇

以110kV變壓器為例，其局部放電試驗(yàn)所需的頻率與功率，如表1所示。

根據(jù)表1不難看出，電源的頻率越高，則本次試驗(yàn)所需功率越低，若頻率為100Hz那么將會(huì)出現(xiàn)最大有功功率的190%電壓，數(shù)值為60kW。為此，鑒于試驗(yàn)中電源容量可能大于有功功率，為此，將電源容量選擇為65kVA。

3試驗(yàn)方法

3.1接線

先展開(kāi)空載升壓試驗(yàn)，校準(zhǔn)試驗(yàn)電壓，再對(duì)變壓器進(jìn)行鏈接，并調(diào)節(jié)頻率為150Hz。完成以上步驟后予以合閘，并升壓為20V，再一次調(diào)節(jié)頻率，并對(duì)電流動(dòng)態(tài)予以記錄。在頻率粗調(diào)時(shí)，如果電流明顯降低，則代表調(diào)節(jié)正確，待快要達(dá)到試驗(yàn)頻率時(shí)，再進(jìn)行頻率細(xì)調(diào)，直至電流達(dá)到最小為止，此時(shí)的頻率即試驗(yàn)頻率。最后，調(diào)整試驗(yàn)電壓，若輸出電流不變，則將試驗(yàn)頻率控制為130-150Hz之間。

3.2干擾抑制方法

（1）高壓電暈放電。高壓電暈放電作為主要干擾源，將會(huì)造成嚴(yán)重的試驗(yàn)干擾。感應(yīng)加壓過(guò)程中，為了防止電暈放電，應(yīng)將電纜線作為電源連接線，并控制接地間距，同時(shí)，待試驗(yàn)變壓器輸入套管、電源輸入套管，均要蓋上屏蔽罩。

（2）懸浮電位放電。在局部放電試驗(yàn)過(guò)程中，電壓達(dá)到109kV后將會(huì)產(chǎn)生懸浮電位，并對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生干擾。具體的消除干擾辦法為：斷開(kāi)變壓器母線后遠(yuǎn)離套管端部，并予以接地，在變壓器周圍引線及設(shè)備均要進(jìn)行可靠接地。

（3）地線干擾。地線干擾具有高度的復(fù)雜性，難以徹底消除，依據(jù)成熟經(jīng)驗(yàn)，可以將試驗(yàn)回路選擇單點(diǎn)接地，擴(kuò)大接地線截面積，使其形成放射狀網(wǎng)絡(luò)，盡可能的避免回路與串接的產(chǎn)生。與此同時(shí)，試驗(yàn)儀器與試驗(yàn)電源的接地要徹底分開(kāi)，如果條件允許，可以將試驗(yàn)儀器的接地取消[3]。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）沒(méi)有突然下降試驗(yàn)電壓;

（2）電壓U1=1.7Um/ 時(shí)的試驗(yàn)過(guò)程中，局部放電的持續(xù)水平在500pC以下，并沒(méi)有呈現(xiàn)上升趨勢(shì);

（3）電壓U3=1.1Um/ 時(shí)的試驗(yàn)過(guò)程中，電荷量連續(xù)水平小于100pC。

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果不難看出，通過(guò)科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與干擾抑制方法，并未發(fā)現(xiàn)110kV變壓器中存在內(nèi)部放電現(xiàn)象，同理，若是在試驗(yàn)中試驗(yàn)電壓突然下降，局部放電持續(xù)水平與電荷量持續(xù)攀升，則意味著110kV變壓器中存在局部放電現(xiàn)象，需要返廠檢查，確定絕緣缺陷所在，針對(duì)性采取大修或替換措施，待再次試驗(yàn)合格后方可使用。

4.結(jié)論：

變壓器在安裝或生產(chǎn)過(guò)程中，將會(huì)不可避免的存在一定缺陷，特別是絕緣缺陷，且此類缺陷難以通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)出來(lái)，必要進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，在試驗(yàn)前，應(yīng)選擇適宜的電源、容量與試驗(yàn)方法，并應(yīng)對(duì)干擾提出抑制措施，從而確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟麗英.110kV變壓器局部放電試驗(yàn)分析[J].科學(xué)與信息化，2018（023）：74-75.

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[3]林峰，陳忠賓，杜大禹.溧陽(yáng)抽水蓄能電站500kV變壓器局部放電試驗(yàn)淺析[J].水力發(fā)電，2018，044（010）：81-83.

（1.國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司市北供電分公司 ? 重慶 ?401120;2.國(guó)網(wǎng)重慶電力調(diào)度控制中心 ?重慶 ? 400015）