吳添權(quán)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

0 引 言

GB50150—2016《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定，110 kV及以上變壓器必須在交接時(shí)開(kāi)展局放試驗(yàn)[1]，測(cè)定其安全性能是否達(dá)標(biāo)。該試驗(yàn)過(guò)程中受設(shè)備因素、電源容量等影響，很容易出現(xiàn)由外部干擾造成的操作不達(dá)標(biāo)、結(jié)果不準(zhǔn)確等問(wèn)題。因此，必須針對(duì)220 kV變壓器交接中的各項(xiàng)要求，做好現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)查找變壓器中的絕緣缺陷。

1 變壓器局部放電試驗(yàn)的重要性

變壓器在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下很容易出現(xiàn)電極擊穿造成的局部放電，長(zhǎng)此以往，很容易加速絕緣老化或引起絕緣損壞，對(duì)變壓器安全運(yùn)行具有非常嚴(yán)重的威脅。一般情況下，高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下變壓器電極間的放電量很小，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中很難發(fā)現(xiàn)，投入使用后的局放累積效應(yīng)會(huì)造成變壓器絕緣缺陷放大，最終造成絕緣擊穿，引起嚴(yán)重變電事故，需全面重視。

局部放電試驗(yàn)作為變壓器電氣試驗(yàn)中的典型非破壞性試驗(yàn)，可以有效檢測(cè)變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和有效性。該試驗(yàn)過(guò)程中可以通過(guò)模擬高壓環(huán)境快速確定變壓器的局放量，分析其在不同電壓等級(jí)下的安全性能，對(duì)變壓器進(jìn)行有效評(píng)級(jí)。尤其是新裝變壓器過(guò)程中，可通過(guò)局部放電試驗(yàn)查找變壓器的微小缺陷，防患于未然，已經(jīng)成為當(dāng)前變壓器投入使用前的重要檢測(cè)環(huán)節(jié)，具有良好的實(shí)用前景。

2 220 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)方案

本研究以某地區(qū)新投入使用的以SSZ10-220系列變壓器為例，開(kāi)展交接時(shí)的高壓電氣試驗(yàn)，對(duì)其絕緣缺陷進(jìn)行檢查，具體內(nèi)容如下。

2.1 變壓器概況

2021年6 月，某地區(qū)220 kV變電站舊主變故障退運(yùn)，需更換新的變壓器，其關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 新投入的SSZ10-220系列變壓器參數(shù)

2.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

（1）試驗(yàn)電源。現(xiàn)階段變壓器局部放電試驗(yàn)電源主要包括工頻電源、中頻發(fā)電機(jī)及變頻電源3種類(lèi)型。本次局部放電試驗(yàn)中主要選用變頻電源（20～300 Hz），可用于交變磁通的連續(xù)調(diào)節(jié)，設(shè)備體積小，操作較為簡(jiǎn)單，適用范圍較廣。

（2）接線設(shè)置。220 kV變壓器局部放電試驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)直接加壓或感應(yīng)加壓進(jìn)行升壓操作。受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備性能的影響，本次220 kV變壓器加壓方式主要利用低壓側(cè)感應(yīng)耐壓。其中，電壓輸入側(cè)接變頻電源柜，供給一臺(tái)多繞組中間變壓器，高壓側(cè)接入電抗器、分壓器等，分別用于檢測(cè)SSZ10-220系列變壓器中的容性無(wú)功和輸出電壓值。上述接線設(shè)計(jì)過(guò)程中220 kV變壓器高壓側(cè)選用電容型套管，帶有電容末屏，可直接用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，替代傳統(tǒng)局部放電檢測(cè)中的耦合電容器。如圖1所示。

圖1 新投入的SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗(yàn)接線

依照SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗(yàn)接線情況，根據(jù)GB50150—2016《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的各項(xiàng)指標(biāo)[2]，可確定本次試驗(yàn)中SSZ10-220系列變壓器試驗(yàn)高壓側(cè)電壓應(yīng)分別為：

若采用SSZ10-220系列變壓器低壓側(cè)單邊加壓，此時(shí)對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)電壓參數(shù)如下：

（3）合格判據(jù)。本次SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗(yàn)過(guò)程中，若：

（1）加壓過(guò)程中不存在電壓突變情況；

（4）直至最終電壓升高到Um后，停止加壓，觀察5 min，若局放均未出現(xiàn)明顯變化。

此時(shí)，可確定該變壓器絕緣性能達(dá)標(biāo)[3]。

2.3 試驗(yàn)操作要點(diǎn)

（1）檢查局部放電系統(tǒng)接線情況，確定裝置、線路等接地是否良好。

（2）為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在開(kāi)始測(cè)試前必須進(jìn)行儀器放電量的校準(zhǔn)?？稍诟邏憾伺c大地回路上調(diào)整儀器參數(shù)，開(kāi)展100 pC標(biāo)準(zhǔn)脈沖下的試驗(yàn)回路校準(zhǔn)，標(biāo)定局放100 pC。

（3）對(duì)儀器局放量進(jìn)行校準(zhǔn)后，調(diào)節(jié)電源頻率為100 Hz，調(diào)整試驗(yàn)電壓，使其小于1/3規(guī)定測(cè)量電壓，接通電源，開(kāi)始本次試驗(yàn)。

（4）持續(xù)緩慢升壓到1.5Um/后，保持 5 min。每隔30 s記錄一次局部放電量，持續(xù)觀察局放檢測(cè)儀中的數(shù)值變化情況。

（5）若局放水平不超過(guò)100 pC，且穩(wěn)定在1.5Um/后局放量無(wú)明顯波動(dòng)。此時(shí)，可繼續(xù)升壓到1.5Um/，每隔30 s記錄一次局部放電量，觀察局放變化情況。

（6）直至30 min內(nèi)局放無(wú)明顯上升后，可緩慢降壓，在電壓低于1/3規(guī)定測(cè)量量后，切除電源，拆檢裝置，本次試驗(yàn)完畢。

3 220 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)應(yīng)用

3.1 試驗(yàn)注意事項(xiàng)

變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)過(guò)程中受環(huán)境因素影響較為嚴(yán)重，很容易出現(xiàn)由外部干擾造成的局放波動(dòng)，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。為避免上述問(wèn)題，220 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)應(yīng)針對(duì)不同類(lèi)型干擾因素，分別開(kāi)展對(duì)應(yīng)控制，如表2所示。

表2 不同類(lèi)型放電干擾因素的控制方案

懸浮電位放電干擾和電源干擾是影響本次SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗(yàn)中的重要影響因素[4]。在處理過(guò)程中人員針對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)情況，將試驗(yàn)裝置、被測(cè)變壓器等均可靠接地。同時(shí)，試驗(yàn)電源設(shè)置過(guò)程中將其獨(dú)立安置，避免了直接將試驗(yàn)電源接入電子裝置后引起的測(cè)量誤差。

除上述問(wèn)題外，在220 kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)過(guò)程中還要嚴(yán)格控制試驗(yàn)時(shí)間。高壓電氣試驗(yàn)均會(huì)對(duì)被測(cè)試裝置性能產(chǎn)生不可逆的影響。在局部放電過(guò)程中，若長(zhǎng)久加壓或反復(fù)試驗(yàn)，均會(huì)對(duì)220 kV變壓器絕緣性能造成沖擊，致使其出現(xiàn)內(nèi)部絕緣物質(zhì)損壞，引起絕緣安全缺陷。因此，本次現(xiàn)場(chǎng)操作的過(guò)程中應(yīng)確保試驗(yàn)時(shí)間在30 min內(nèi)[5]，對(duì)加壓過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)：新投入的SSZ10-220系列變壓器折算局放量為100 pC，且局部放電情況未出現(xiàn)明顯波動(dòng)，滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 SSZ10-220系列變壓器局部放電試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 論

變壓器絕緣性能直接影響著變電系統(tǒng)的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。為進(jìn)一步提升220 kV變壓器運(yùn)行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，在投入使用前必須針對(duì)變壓器絕緣性能指標(biāo)，做好局部放電試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，針對(duì)變壓器關(guān)鍵參數(shù)，合理選用試驗(yàn)電源、科學(xué)開(kāi)展試驗(yàn)接線、設(shè)置有效檢測(cè)指標(biāo)及有序開(kāi)展試驗(yàn)操作，最大限度提升試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，使其能夠全面反映變壓器的隱蔽缺陷，從根本上減少由該因素導(dǎo)致的變電事故。