吳夢凡　左干清　鄺建榮

摘 要：在交流或者直流試驗電壓背景下，局部放電的水平是對特高壓換流變壓器是否具備可靠的絕緣性進行評估非常重要的指標，由于外部電磁可能會產(chǎn)生一定干擾進而影響到結(jié)果，造成這一指標不能得到準確判定。對于這一問題，有專家提出了進行局部放電來測量干擾的測量方法，即特高頻（UHF ）旁路法，并且將它運用在了800 kV換流變壓器出廠的測驗當(dāng)中。借助這一技術(shù)，可以非常準確地對通訊設(shè)備以及其他設(shè)備產(chǎn)生的感染進行識別，進而借助UFH建波脈沖所具備的分布特征，識別多種干擾。文章將就楚穗直流（云南楚雄至廣東廣州）±800 kV直流輸電工程換流變壓器現(xiàn)場局部放電試驗進行討論，為日后換流變壓器進行現(xiàn)場局放提供了非常有價值的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：800 kV特高壓；換流變壓器；局部放電實驗；研究

中圖分類號：TM723 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-0010-02

換流變壓器對技術(shù)要求比較高，同時制造工藝也十分復(fù)雜，因此進行現(xiàn)場局放的難度也非常大。在當(dāng)前的社會環(huán)境下，換流變壓器現(xiàn)場局放進行技術(shù)性調(diào)研對我國直流工程施工有非常重要的意義，同時也是保證直流工程能夠如期投入使用的一項重要因素。本研究將從實際出發(fā)，進行全方位的探究，以此來提升換流變壓器局放試驗的可靠性和準確性。

1 楚穗直流（云南楚雄至廣東廣州）±800 kV直流輸 電工程情況概述

楚穗直流（云南楚雄至廣東廣州）±800 kV直流輸電工程（下文簡稱"楚穗直流"）額定電壓為±800 kV，額定輸電容量500萬kV。該工程從云南省楚雄州祿豐縣開始，終止于廣州市增城市，整條線路長度近1 400 km，線路途經(jīng)云南省、廣西省、廣東省三個區(qū)域。該工程是“十一五”重點建設(shè)項目，同時也是特高壓直流輸電示范工程，2006年開工建設(shè)，2010年投產(chǎn)。

2 實驗設(shè)計

2.1 選擇合理的加壓方式

通常在現(xiàn)場試驗當(dāng)中，比較常用的加壓方式包括以下兩種，即單邊獨立加壓以及對稱共同加壓。其中單邊獨立加壓指的是把換流變壓器的閥側(cè)繞組其中一段與地線相接，另外一段則承受在本次實驗當(dāng)中全部的電壓，實驗需要借助中間變壓器來完成。對稱共同加壓則指將實驗中的全部電壓都施加在換流變壓器的閥側(cè)繞組兩端，將兩臺用于實驗的變壓器進行對稱接線，取中間與地線相連。為了降低干擾，方便運輸，選擇對稱共同加壓方式。

2.2 選擇合適的試驗電源

通常在現(xiàn)場試驗中比較常用的試驗電源包括以下兩種，即中頻電動機到發(fā)電機組、變頻電源。其中中頻發(fā)電機到發(fā)電機組移動方便，整體來看性能穩(wěn)定，但是發(fā)電機在某些容性情況下比較容易出現(xiàn)自激反應(yīng)，造成電壓失控；而變頻電源可以調(diào)節(jié)輸出頻率，但是對技術(shù)要求比較高，設(shè)備整體也比較精密，難易承受長期工作。綜上，選擇使用中頻發(fā)電機到發(fā)電機組，但是需要設(shè)計防范電路，避免自激。

2.3 選擇實驗頻率

由于當(dāng)前的客觀環(huán)境，我國生產(chǎn)的機組都比較適應(yīng)250 Hz，而且使用經(jīng)驗也非常成熟，由此綜合來看選擇250 Hz的中頻發(fā)電機組比較經(jīng)濟且實用。

3 實驗裝置及參數(shù)預(yù)判

3.1 實驗裝置

結(jié)合實際，換流變壓器用于現(xiàn)場局放實驗的裝置中主要包括：中頻發(fā)電機組、中間變壓器、補償電抗器以及局放檢測系統(tǒng)、紫外線成像系統(tǒng)、超聲波局放定位系統(tǒng)等。

發(fā)電機組的輸出電壓在0～1 200 V之間，頻率設(shè)置250 Hz的標準波。發(fā)電機內(nèi)部自帶防自激開關(guān)，電壓在安全范圍內(nèi)不會觸發(fā)，一旦輸出電壓超過這個范圍，發(fā)電機可以立刻自動關(guān)閘。

中間變壓器使用無局放的設(shè)計方式，并且通過有效手段來對低壓側(cè)的放電進行一定的干擾隔離，同時，補償電抗器需要使用油浸式的結(jié)構(gòu)，以便補油和排氣，同時電抗器之間可以進行任意的組合，以便補償配置的順暢進行。

運用超聲波局放定位，并以此來對干擾信號進行判別輔助，同時識別變壓器內(nèi)的局放信號。運用紫外線呈現(xiàn)來對實驗回路、設(shè)備、環(huán)境電暈情況等進行檢測，消除對不必要的干擾。

3.2 參數(shù)預(yù)判

借助發(fā)電機組來對變壓器進行實驗，此時變壓器呈現(xiàn)容性，很可能造成發(fā)電機啟動自激反應(yīng)，因此此時需要調(diào)節(jié)負載補償?shù)礁行浴?/p>

①預(yù)判變壓器的容性電流量繞組對地線的電容估計值約為21 000 pF以及9 000 pF。按照以下公式進行計算，可以發(fā)現(xiàn)在不同的電壓下變壓器的電容電流可能會發(fā)生變化：

Ic=2？仔fC'10Us

f是在實驗過程中的電源頻率，即250 Hz；C'10則是閥側(cè)電容，單位pF；Us則是試驗電壓，單位kV。

②預(yù)判補償電抗器的補償容量針對Y/△換流變壓器來說，現(xiàn)場局放實驗使用的是對稱共同加壓，因此需要借助補償電抗器來對兩側(cè)進行雙邊補償，在閥側(cè)分別使用三臺電抗器（注：175 kVA/35 kV）進行串聯(lián)，在不同的電壓下，補償電抗器進行補償?shù)碾娏髁恳膊槐M相同；而針對Y/Y換流變壓器來說，現(xiàn)場局放實驗使用的是單邊加壓，因此需要借助補償電流器來對單側(cè)進行補償，在閥側(cè)使用四臺電抗器（注：350 kVA/35 kV）進行串聯(lián)，在不同的電壓下，補償電抗器進行補償?shù)碾娏饕廊挥凶兓?/p>

③電壓不同變壓器損耗以及有功電流的估算對于在250 Hz環(huán)境下，變壓器可能出現(xiàn)的有功損耗以及電流進行估算的公式如下所示：

Ps=（（Us/UN）（fN/f））1.9x（f/fN）1.6xP0

IRa=Ps/Us.

在本方程式中，Us指的是試驗電壓值，單位kV；fs指的是實驗的電源頻率，即250 Hz；P0指的是在50 Hz的時候換流變空載的損耗，單位kW；Ps指的是在250Hz的時候換流變空載的損耗，單位kw；IRa指的是有功電流，單位為A；UN指的是額定電壓，單位為kV；fN指的是額定頻率，單位為Hz。

在不同的電壓環(huán)境下，變壓器的有功損耗量以及電流量都有所區(qū)別。

4 實行抗干擾的措施以及干擾識別技術(shù)的應(yīng)用

4.1 干擾原因以及實行抗干擾的措施必要性

通常對局放測量造成干擾的主要來源包括以下幾種：

①在加壓實驗的回路設(shè)備外部進行放電；②在加壓實驗的回路設(shè)備內(nèi)部進行放電；③在加壓實驗的回路存在多點連接地線二形成的干擾；④在換流變壓器的網(wǎng)側(cè)以及閥側(cè)的高壓套管頂部存在一些懸浮物而形成的放電；⑤在設(shè)備周圍存在帶電設(shè)備，借助空間電磁產(chǎn)生干擾作用；⑥實驗環(huán)境中存在電焊機以及電機，在啟動過程中形成的干擾。綜上所述，對局放造成干擾的因素是很多的，盡管在大多數(shù)情況下，局部放電都是比較快速的過程，但是比起其他類型的電氣試驗來說，它又是相對弱電的現(xiàn)象，加上很多干擾因素總是不經(jīng)意間出現(xiàn)的，假如很多干擾信號同時進到回路當(dāng)中，可能會對測量造成比較大的阻礙。尤其是一旦有個別干擾信號無論是在幅值還是密度上都比變壓器本身的信號要大，可能會直接造成結(jié)果的偏差。因此，必須通過有效的措施來控制干擾因素。

4.2 干擾識別技術(shù)的應(yīng)用

針對不同的干擾因素對放電的影響，可以選擇調(diào)整施工的時間來進行錯時施工、在試驗中實行回路單點接地線的方式、選擇最理想的均壓環(huán)等。通常常規(guī)檢測的方法不能在最大程度上將電暈的強度進行量化以及不能進行準確的定位，導(dǎo)致無法準確識別以及防范干擾源，工作壓力非常大。因此為了保證局放實驗的順利運作，對設(shè)備以及換流變壓器的情況進行隨時的掌握以及控制，需要采取很多有效的新型手段。①紫外線成像由于電暈在放電的過程當(dāng)中會釋放一定的紫外線，而紫外線成像技術(shù)則正是利用了這一特性，并且這種技術(shù)非常適合檢測局放實驗當(dāng)中電暈的狀態(tài)，使用價值非常高。②超寬頻帶識別這種技術(shù)可以很好地識別在局放環(huán)境當(dāng)中存在的噪聲干擾以及電暈放電等類型，同時還能夠區(qū)別防電信號來自工頻還是實驗系統(tǒng)的內(nèi)部。③超聲定位在換流變壓器進行局放實驗的時候，這種技術(shù)能夠?qū)嶒灥脑O(shè)備以及回路等進行實時測量，隨時觀察設(shè)備的狀況是否有異常，對于換流變壓器的絕緣起到了很好的輔助作用。在實際使用中，這種技術(shù)通常會和電測法以及油色譜分析法相結(jié)合，共同進行科學(xué)的診斷。④電磁場分析在換流變壓器進行現(xiàn)場局放的過程中，很多設(shè)備都可能會對這之中的電磁場分布產(chǎn)生不同程度的影響，他們中有一部分可以忽略不計，但是有一部分可能會對準確性造成極大的影響，因此，借助計算機來進行電磁場輔助計算的辦法不但準確，而且還具有極強的實用性，在其他的工程領(lǐng)域也有很高的應(yīng)用價值。

5 研究意義總結(jié)

通過楚穗直流（云南楚雄至廣東廣州）±800 kV直流輸電工程換流變壓器進行現(xiàn)場局放，我們可以總結(jié)出以下幾點意義：首先，在換流變壓器進行現(xiàn)場局放實驗的過程中，需要采用對稱共同加壓以及單邊獨立加壓相融合的方式，需要考慮是否有比必要對實驗設(shè)備中單體容量以及體積進行調(diào)節(jié)以便于進行運輸：此處可以認為，Y/△換流變壓器進行現(xiàn)場局放時選擇對稱同時加壓；而Y/Y換流變壓器進行現(xiàn)場局放的時候則要選擇單邊獨立加壓的形式。

進行換流變壓器局放實驗的時候，所使用的試驗電源最好是中頻發(fā)電機以及發(fā)電機組聯(lián)系這樣的方式，因為這一系統(tǒng)運輸移動起來十分方便，實驗波形也比較好、性能十分穩(wěn)定，還有其本身具有非常好的低局放，可以與現(xiàn)場試驗需要的要求一一符合。

進行換流變壓器局放實驗的時候，使用了紫外線成像、超聲波定位以及寬頻在線檢測等多種不同類型的新技術(shù)來對干擾來源進行分析，之后借助有效措施來防范干擾帶來的影響，因此保證局放實驗具有高度的有效性。

針對這次實驗，從研究當(dāng)中得到了十分清晰的結(jié)果，同時也給未來的換流變壓器局放實驗帶來了可靠的理論依據(jù)以及提供制定標準的參考。

6 結(jié) 語

本文針對目前已經(jīng)正式投入使用且擁有良好成績的楚穗直流±800 kV直流輸電工程換流變壓器局放試驗展開了系統(tǒng)分析，并且采用不同的電源模式以及不同的新技術(shù)來探究抗干擾的具體措施以及現(xiàn)場局放所具備的有效性，同時該研究也為日后進行換流變壓器的現(xiàn)場局放提供了可靠參考。

參考文獻：

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