500 kV 油浸變壓器安裝中的局放控制

章軍龍

(深圳市威彥達(dá)電力工程監(jiān)理有限公司，廣東深圳518000)

0 引言

眾所周知，大型變壓器是在變壓器廠生產(chǎn)組裝完經(jīng)出廠試驗(yàn)合格后再拆分成主體及各類附件，經(jīng)長途運(yùn)輸?shù)竭_(dá)變電站施工現(xiàn)場，其本身的設(shè)計(jì)、制造工藝及材料的使用是變壓器質(zhì)量優(yōu)劣的決定因素。但變壓器在運(yùn)輸過程中是否平穩(wěn)，附件在吊運(yùn)過程中是否有損傷也將直接影響變壓器的質(zhì)量，尤其是在安裝過程中如何控制安裝工藝，如何完美地還原變壓器的整體性能，這將是影響變壓器質(zhì)量的又一個(gè)關(guān)鍵因素。在實(shí)踐中，大型變壓器尤其是500 kV 以上變壓器安裝后的局放試驗(yàn)值超標(biāo)時(shí)有發(fā)生，這就對(duì)安裝的工藝水平提出了更高的要求。

局部放電是指在一定的外加電壓作用下，在電場較強(qiáng)而絕緣相對(duì)又偏弱的部位發(fā)生的靜電游離現(xiàn)象。變壓器產(chǎn)生局部放電的原因較多，但歸納起來主要為:變壓器內(nèi)部的絕緣件、金屬件的尖角、毛刺等引起的電荷集中放電;金屬接地部件之間、導(dǎo)電體之間電氣連接不良造成的懸浮電位放電;絕緣件內(nèi)部存在氣隙、絕緣油存在氣泡引起的局部絕緣擊穿放電;變壓器內(nèi)部存在灰塵、雜質(zhì)，如金屬顆粒、紙末纖維等造成的局部放電。

本文所述的梅州500 kV 嘉應(yīng)變電站2#主變擴(kuò)建工程中的主變壓器為保定三菱公司的產(chǎn)品，為單相油浸式強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器。由于500 kV 變壓器電壓等級(jí)高，所以對(duì)局放量的要求更加嚴(yán)格。此次安裝工程由日本三菱技術(shù)人員全程指導(dǎo)，對(duì)整個(gè)質(zhì)量的把控非常嚴(yán)格，但仍然出現(xiàn)了局放超標(biāo)的問題，下面將針對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行具體分析討論。

1 安裝過程的質(zhì)量控制

施工單位和監(jiān)理單位在2#主變壓器安裝期間對(duì)質(zhì)量控制做了大量工作，尤其是針對(duì)易造成局部放電量超標(biāo)的幾個(gè)方面進(jìn)行了細(xì)致的準(zhǔn)備和控制。

1.1 現(xiàn)場油的處理

變壓器油是重要的絕緣介質(zhì)，其質(zhì)量直接影響局部放電量的控制?，F(xiàn)場采用真空濾油機(jī)對(duì)儲(chǔ)油罐內(nèi)的油進(jìn)行加熱自循環(huán)處理。并嚴(yán)格控制好整個(gè)濾油管路的密封性和加熱器溫度，使變壓器油的耐壓值、微水值、含氣量、介損值、顆粒度等指標(biāo)最終符合交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 器身內(nèi)部檢查

對(duì)變壓器內(nèi)部的檢查主要是檢查各部件有無變形損壞、有無各類雜質(zhì)。而進(jìn)入器身的檢查人員均穿著特定的連體服且對(duì)帶入的工具逐一登記，并對(duì)人孔門開口處采用布簾遮擋，防止灰塵等異物進(jìn)入器身。在進(jìn)入器身前后，有干燥空氣發(fā)生器持續(xù)不斷供給器身內(nèi)部干燥空氣。在內(nèi)檢完成后，封閉人孔門，并通入干燥空氣且保持微正壓，最大限度保證內(nèi)部干凈、干燥。

1.3 真空注油

在注油前，需對(duì)變壓器抽真空。本次安裝，日本技術(shù)人員對(duì)真空度要求極高，直至真空度達(dá)到6 Pa，并保持72 h 后才開始真空注油。注油過程中對(duì)真空度也實(shí)時(shí)監(jiān)控，要求低于13 Pa。注油速度也控制在100 L/min 以下。

1.4 熱油循環(huán)

熱油循環(huán)的關(guān)鍵就是溫度控制和時(shí)間控制。本次安裝中，濾油機(jī)出口油溫控制在50℃ ～60℃，加熱器出口油溫控制在65℃ ～70℃，主變油箱油溫控制在60℃ ～65℃，在主變油箱油溫達(dá)到60℃以上開始計(jì)時(shí)，熱油循環(huán)72 h。

2 對(duì)局放超標(biāo)的可能原因分析

在各項(xiàng)常規(guī)試驗(yàn)均合格的條件下，請(qǐng)廣東電科院對(duì)2#主變壓器進(jìn)行了長時(shí)感應(yīng)電壓(帶局部放電測量)試驗(yàn)。廣東電網(wǎng)公司對(duì)變壓器的局部放電交接試驗(yàn)的規(guī)定要嚴(yán)于交接規(guī)程GB50150 -2006 中的規(guī)定，即在線端電壓為設(shè)備的最高電壓有效值)的長時(shí)試驗(yàn)(60 min)期間，局部放電量的連續(xù)水平不大于100pC(交接規(guī)程中為500pC)。而2#主變B 相在歷經(jīng)線端電壓電壓的長時(shí)試驗(yàn)期間，局放值達(dá)450pC，遠(yuǎn)超100pC 的廣東電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)。而A、C 相試驗(yàn)均滿足要求。對(duì)B 相產(chǎn)生局放超標(biāo)的原因分析如下。

2.1 變壓器內(nèi)部原因

2)A 相和C 相變壓器的外部條件與B 相相同，而只有B相局放超標(biāo)，因此，仍不能排除B 相內(nèi)部的原因，最大的可能性是變壓器油未完全靜置，仍有氣泡存在。在變壓器的安裝過程中，如果有絕緣氣泡殘留在內(nèi)部就會(huì)導(dǎo)致變壓器局部放電，但是，這種情況下變壓器局部放電量較小，氣泡也相對(duì)較小，并且電量會(huì)在絕緣油中慢慢溶解最終消失。

2.2 變壓器外部原因

1)根據(jù)試驗(yàn)實(shí)施時(shí)的天氣可知，該試驗(yàn)前下過雨，在下雨的情況下會(huì)影響套管瓷瓶和試驗(yàn)屏蔽罩的效果，下雨和潮濕的環(huán)境都會(huì)使絕緣程度變低，所以考慮局部放電來源于高壓套管。

2)施工的現(xiàn)場環(huán)境與工廠的條件截然不同，變壓器在出廠時(shí)是在完全屏蔽的室內(nèi)進(jìn)行的，在現(xiàn)場惡劣環(huán)境中，很容易受噪音等因素的影響。

3)試驗(yàn)后經(jīng)檢查，中壓套管升高座的空氣釋放管的支撐金屬和螺栓處于電氣懸浮狀態(tài)，類似外部管件和螺栓如未良好接地，對(duì)局放也將產(chǎn)生影響。

3 如何處理和改善局放水平

在對(duì)B 相變壓器局放超標(biāo)的原因進(jìn)行分析后，應(yīng)立即著手對(duì)該相變壓器進(jìn)行以下處理，最終使局放量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 消除變壓器內(nèi)部存在氣泡的可能性

在加熱的狀態(tài)下進(jìn)行熱油循環(huán)以及進(jìn)行真空濾油，在變壓器油的溫度上升至60℃以后，熱油循環(huán)持續(xù)96 h，且保持變壓器油溫在60℃ ～70℃。此后，變壓器在0.03 MPa 的壓力下持續(xù)靜置96 h。變壓器油在靜止的時(shí)候，油泵以及風(fēng)扇都不能運(yùn)行，以便油自然冷卻，這樣可以使氣泡自然溶解在絕緣油當(dāng)中。

3.2 改善變壓器的試驗(yàn)條件

在試驗(yàn)之前，適當(dāng)?shù)馗纳?00 kV 變壓器的外部試驗(yàn)狀況，如在試驗(yàn)前用萬用表來檢測全部尚未接地的部件、管道以及螺栓等，使其進(jìn)行可靠、安全的接地;在試驗(yàn)進(jìn)行前，將變壓器的頂部和套管表面的灰塵、水以及其他的雜物一律清理干凈;根據(jù)試驗(yàn)地點(diǎn)的特殊性適當(dāng)?shù)貙?duì)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，如消防管的尖端部分由接地的屏蔽罩遮蓋住，拆除某些電力電纜線的部件，將套管頂部換成尺寸更大的并有平滑表面的屏蔽罩覆蓋住套管頂部的接線端子;在晴朗且溫濕度適合的條件下重新進(jìn)行局放試驗(yàn)。

4 結(jié)語

1)500 kV 變壓器不同于電壓等級(jí)低的變壓器，其對(duì)絕緣油的處理、真空注油時(shí)真空度的要求更高，尤其是熱油循環(huán)的處理和靜置時(shí)間的長短將是降低局部放電的一個(gè)非常關(guān)鍵步驟。雖然本文所述的2#主變在安裝期間完全按作業(yè)規(guī)程進(jìn)行，但適當(dāng)延長熱油循環(huán)的時(shí)間和靜置時(shí)間將有利于局放超標(biāo)現(xiàn)象得到改善。

2)局放試驗(yàn)時(shí)的外部條件也將影響試驗(yàn)結(jié)果，要想得到真實(shí)的局放值，不僅要保證試驗(yàn)設(shè)備的完好、試驗(yàn)電源的穩(wěn)定、試驗(yàn)環(huán)境溫濕度達(dá)標(biāo)，還要對(duì)可能造成影響的外部部件進(jìn)行接地或屏蔽處理。

3)如果熱油循環(huán)不能降低局放量，根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，可采取以下措施降低局放量:在局部放電的現(xiàn)象出現(xiàn)之后，保持試驗(yàn)的電壓并且測量局部放電水平，在保持電壓的同時(shí)，有可能會(huì)因?yàn)闅馀萑谌虢^緣油內(nèi)使局部放電的水平降低，在進(jìn)行了上面的步驟之后逐漸將試驗(yàn)電壓降低，直到局放消失，然后將該電壓維持?jǐn)?shù)分鐘并且再次進(jìn)行升壓(該方法可能需要進(jìn)行數(shù)次)，該步驟的主要目的是強(qiáng)迫震動(dòng)局放點(diǎn);進(jìn)行油泵循環(huán)，在不施加試驗(yàn)電壓的時(shí)候?qū)⒂捅么蜷_進(jìn)行油循環(huán)處理，之后將油泵關(guān)閉再進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。

［1］張玉春.談變壓器的局部放電［J］.變壓器，2008，46(6):18 -20.

［2］(英)馬丁d.希斯科特. 變壓器實(shí)用技術(shù)大全［M］. 王曉鶯，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］中華人民共和國建設(shè)部.GB50150 -2006 電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［S］. 北京:中國計(jì)劃出版社，2006.

［4］中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).GB50148 -2010 電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京:中國計(jì)劃出版社，2010.