晉濤+王天正+俞華+李杰

摘 要：新安裝及運行一段時間檢修后的特高壓一次設備在投運前必須進行現(xiàn)場高壓試驗。而通過分析計算現(xiàn)場試驗裝置關鍵技術指標，開展高抗現(xiàn)場局部放電及耐壓試驗應用化研究既有助于特高壓交直流設備現(xiàn)場診斷的正確性，也可以減少試驗時間，提高特高壓設備的利用率。通過對高壓并聯(lián)電抗器局部放電檢測技術的研究，多臺450 kW大功率無局放變頻電源的并聯(lián)輸出倍數(shù)功率使用的實現(xiàn)，采用GIS氣體變做為勵磁變壓器，進行相關的結構設計，最終完成“高壓并聯(lián)電抗器局部放電檢測”成套設備的研制。此套設備的研制證實了該方案的合理性。

關鍵詞：高抗局部放電 并聯(lián)電抗交流耐壓 GIS氣體勵磁變壓器

中圖分類號：TM47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0033-03

高壓一次設備在安裝后因安裝工藝及環(huán)境溫度濕度的影響，在設備內部可能存在潛伏性的絕緣缺陷，若將原有的缺陷設備投入電力系統(tǒng)運行，將導致一次設備投運時或者運行一段時間后發(fā)生事故，如，設備損壞、線路跳閘等；同時，一次設備運行一段時間后，受電壓、電流、溫濕度、絕緣老化等因素影響，在設備中也可能產(chǎn)生潛伏性絕緣缺陷，影響設備安全運行。因此，新安裝及運行一段時間檢修后的一次設備在投運前必須進行現(xiàn)場高壓試驗，以診斷設備在運輸、安裝過程中是否受到損壞，安裝質量是否符合要求，并檢驗新安裝及運行一段時間的一次設備是否滿足安全運行的技術要求。

局部放電檢測是反映設備絕緣情況的一項重要措施，高抗局部放電試驗已經(jīng)開展得非常廣泛，而且技術非常成熟[1-3]。通過開展高抗現(xiàn)場局部放電及交流耐壓試驗實用化研究，進一步提升設備局部放電現(xiàn)場診斷定位能力，開發(fā)實用的檢測技術將有助于特高壓交直流主設備現(xiàn)場綜合診斷的正確性，保證特高壓設備的健康水平[4-5]；同時可減少試驗時間，提高特高壓設備的利用率。該文通過對一種氣功式直流特高壓放電裝置的研究實現(xiàn)特高壓交直流工程現(xiàn)場診斷試驗能力的提升，從而形成現(xiàn)場局部放電及交流耐壓試驗實用化方案。

1 交流高壓耐壓及局部放電試驗裝置成套設備研制主要內容

該項目預期完成“高壓并聯(lián)電抗器局部放電檢測”成套設備的研制，主要包含以下幾個部分：解決多臺450 kW大功率無局放變頻電源的并聯(lián)輸出倍數(shù)功率使用；研制塔式或柱式無局放高電壓無局放諧振電容組以及研制無局放諧振電路；GIS氣體勵磁變壓器。

2 并聯(lián)電抗器交流耐壓及局部放電試驗

2.1 高壓并聯(lián)電抗器設備

采用的并聯(lián)電抗器具體參數(shù)如下：額定容量為240 000 kVar，額定電壓為1 100 kV，額定電流為377.9 A，相數(shù)為單相，工作額定頻率為50 Hz，最高運行電壓為kV，工作海拔范圍為小于等于1 000 m，冷卻方式為ONAF，油頂層溫升為55 K，繞組溫升為60 K，噪聲水平為73 dB（A），額定電抗為1 735，峰-峰間振動為49.48，設備總損耗為375.0 kW。

2.2 無局放變頻電源并機擴容測試

為解決多臺450 kW大功率無局放變頻電源的并聯(lián)輸出倍數(shù)功率使用，2015年8月在蘇州華電電氣股份有限公司本部進行2臺450 kW無局放變頻電源并機輸出2倍功率900 kW負載試驗，試驗取得圓滿成功（滿負載連續(xù)運行24 h，見圖1雙并機負載試驗）。

2015年9月至2016年3月根據(jù)雙并機負載試驗成功后即進行了雙并機系統(tǒng)搭建及系統(tǒng)全性能調試試驗（見圖2）。

期間主要完成了以下內容：變頻電源抗電場干擾能力測驗、變頻電源保護功能測試、變頻電源局放量測驗、變頻電源可靠性測驗。其中，變頻電源抗電場干擾能力試驗具體內容是在強電場干擾下，測量精度與控制保護是否滿足要求。試驗裝置要求具有良好的磁屏蔽，元件、引線均采用高導磁材料屏蔽，無空間輻射；變頻電源保護功能測試包括輸入電壓保護、橋臂電壓保護、過電壓保護、短路（過流）保護、擊穿閃絡保護、零位保護、功率曲線保護、掉電保護、失諧保護、超溫保護、功效保護、冷卻風機聯(lián)動保護、控制箱全隔離操作安全保護、運輸抗震保護、輸出電壓限制功能保護和變頻器過載保護。變頻電源的可靠性試驗包括變頻電源特殊的防震處理、變頻電源散熱措施、選用進口器件、篩選功率器件并進行老煉處理。功放板現(xiàn)采用專業(yè)的電路板連接電路板連接更加可靠，可通過機器批量生產(chǎn)，避免人工焊接帶來的虛焊，在大電流工作時能夠長時間穩(wěn)定運行，每個三極管增加了導熱硅脂，增大了散熱面積。

2.3 無局放高壓諧振電容組設計

結構形式定為塔式或柱式（如圖3）。

計算諧振電容器。

試驗電壓（最高）。

試驗頻率（即諧振頻率）：按額定設計。

試驗電流：It=Utm/ωLr=128.5 A。

電抗器損耗估算（不計溫度變化影響）。

（1）電抗器額定參數(shù)狀態(tài)下的損耗。

銅損（電阻損耗）：PR=Ir2Rd=3782×1.6 W≈230 kW。

鐵損（鐵心損耗）：P0=P-PR=450-230 kW=220 kW（忽略漏磁損耗）。

（2）試驗參數(shù)下的損耗。

銅損（電阻損耗）：PtR=It2Rd=128.52×1.6 W≈26 kW。

鐵損：Pt0=（Utm/Ur）1.8×（ft/fr）1.3-1.8 P0

=1.71.8×5-0.5×220kW=256 kW。

總損耗：Pt=PtR+Pt0=282 kW。

3 GIS結構氣體變主體設計

GIS氣體變設計的額定容量為400 kVA，其額定輸出電壓為666.7 kV，短時工頻耐受電壓為800 kV/5 min，輸入電壓為400 V，輸入電流為1 000 A，額定頻率為50 Hz。其絕緣介質為SF6氣體，氣體壓力范圍為大于0.45 MPa，阻抗電壓的范圍為小于等于12%，空載電流為小于等于10%，工作制為600 kV電壓下長時運行，電容性負載為小于等于800 pF，額定負載下連續(xù)運行后線圈對空氣的溫升小于等于65 K，測量繞組為100 V，精度范圍為小于等于2%，其參考外形尺寸如圖4所示。

4 結語

通過開展高抗現(xiàn)場局部放電及交流耐壓試驗實用化研究，有助于進一步提升設備局部放電現(xiàn)場診斷定位能力，開發(fā)實用的檢測技術將有助于特高壓交直流主設備現(xiàn)場綜合診斷的正確性，保證特高壓設備的健康水平。特高壓交直流主設備現(xiàn)場診斷關鍵技術（特高壓交直流工程現(xiàn)場診斷試驗能力提升）著重于解決目前特高壓設備試驗診斷工作中存在的主要問題，為特高壓設備現(xiàn)場診斷提供相關試驗技術指標，有效規(guī)范現(xiàn)場試驗過程，縮短現(xiàn)場試驗診斷時間，減少試驗風險和成本，提高現(xiàn)場試驗診斷工作的準確性，從而為特高壓交直流設備的安全可靠運行提供保障。

參考文獻

[1] 馬繼先，劉少宇，戰(zhàn)秀和，等.500 kV并聯(lián)電抗器現(xiàn)場局部放電試驗[J].高電壓技術，2008，34（7）：1531-1533.

[2] 劉赟，葉會生，單周平，等.500 kV并聯(lián)電抗器現(xiàn)場局部放電試驗研究[J].高壓電器，2013，49（2）：80-84.

[3] 吳鵬.特高壓電抗器局部放電試驗方法探索[J].江蘇電機工程，2016，35（4）：20-27.

[4] 張國兵，張文亮.特高壓交流輸電系統(tǒng)中110 kV并聯(lián)電抗器試驗及匝間短路保護問題辨析[J].高電壓技術，2012，38（2）：303-309.

[5] 吳德貫，余忠田，周禹，等.特高壓直流輸電工程500 kV GIS現(xiàn)場絕緣診斷及故障分析[J].云南電力技術，2015，43（2）：109-112.