一起變壓器局部放電交接試驗(yàn)中絕緣缺陷的發(fā)現(xiàn)及分析

吳 亮,武 坤

(1.廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515041；2. 國網(wǎng)河北省電力公司，河北 石家莊 050021)

一起變壓器局部放電交接試驗(yàn)中絕緣缺陷的發(fā)現(xiàn)及分析

吳 亮1,武 坤2

(1.廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515041；2. 國網(wǎng)河北省電力公司，河北 石家莊 050021)

大型電力變壓器在投運(yùn)前必須進(jìn)行局部放電交接試驗(yàn)，介紹了一起220 kV電力變壓器局部放電交接試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的B相中壓局部放電量超標(biāo)現(xiàn)象，通過對(duì)放電圖譜特征的分析，結(jié)合技術(shù)定位和變壓器歷史信息，判斷出局部放電原因和位置，經(jīng)過吊罩檢查找到了放電位置并對(duì)缺陷進(jìn)行了消除。

變壓器；局部放電；交接試驗(yàn)；引線

0 引 言

大型電力變壓器出廠之前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的出廠試驗(yàn)考核，但由于長距離運(yùn)輸中的振動(dòng)或運(yùn)行現(xiàn)場重新裝配中工藝控制不良等原因，安裝完成后仍有可能存在內(nèi)部缺陷，因此技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行每一臺(tái)變壓器的交接試驗(yàn)，確保變壓器無缺陷投入運(yùn)行。下面介紹了一起220 kV變壓器在交接試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的局部放電超標(biāo)缺陷，通過干擾排查、圖譜特征判斷、技術(shù)定位，結(jié)合診斷設(shè)備測量和歷史信息的排查分析，最終判斷出絕緣缺陷的原因和位置。

1 試驗(yàn)概況

該變壓器為三相三繞組220 kV電力變壓器，型號(hào)為SFPSZ9-180 000/220，額定容量為180 000/180 000/60 000 kVA，額定電壓為(220±8×1.25%)

/121/38.5 kV，聯(lián)結(jié)組編號(hào)為YNyn0d11。依據(jù)GB 50150-2006《電力裝置安裝規(guī)程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)該變壓器進(jìn)行局部放電檢測，以變頻電源裝置(400 kW，頻率范圍30～300 Hz)為試驗(yàn)電源，通過中間試驗(yàn)變壓器對(duì)被試電力變壓器低壓繞組勵(lì)磁，中間變壓器輸出電壓為±35 kV，試驗(yàn)采用低壓雙邊加壓方式對(duì)高中壓繞組勵(lì)磁，并在高、中壓套管末屏處監(jiān)測局部放電信號(hào)。低壓雙邊加壓方式可以有效降低變壓器低壓套管承受的電壓，并且更好地模擬變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況。試驗(yàn)接線見圖1。

2 試驗(yàn)分析

該變壓器出廠試驗(yàn)時(shí)三相高、中壓側(cè)局部放電量均不大于100 pC，現(xiàn)場安裝完成后其他交接試驗(yàn)項(xiàng)目均符合規(guī)程規(guī)定。為確認(rèn)該變壓器B相中壓局部放電信號(hào)產(chǎn)生的原因和位置，試驗(yàn)人員首先對(duì)放電圖譜的特征進(jìn)行了判斷，并結(jié)合試驗(yàn)環(huán)境對(duì)各種可能性的干擾信號(hào)進(jìn)行了排查，初步判斷了局部放電產(chǎn)生的位置，結(jié)合變壓器在出廠試驗(yàn)結(jié)束后的運(yùn)輸過程和重新裝配過程中工作內(nèi)容，找到了該局部放電信號(hào)的原因和位置。

圖1 變壓器局部放電試驗(yàn)接線(以A相為例)

2.1 干擾排查

在安裝現(xiàn)場進(jìn)行變壓器局部放電試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)由于外界的復(fù)雜環(huán)境引入各種類型的外界干擾，因此在檢測到局部放電信號(hào)后，試驗(yàn)人員首先對(duì)各種可能存在的外部干擾進(jìn)行了排查。

1)通過對(duì)B相中壓側(cè)附近的所有金屬體進(jìn)行拆除、接地、清理，局部放電未消失，排除了套管附近環(huán)境可能帶來的干擾；

2)相同試驗(yàn)環(huán)境下，對(duì)B相與A、C兩相試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比測試，A、C兩相局部放電量均小于100 pC，且未出現(xiàn)放電脈沖，僅B相出現(xiàn)局部放電脈沖信號(hào)，排除了試驗(yàn)電源和試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)接線不良等的干擾；

3)更換均壓環(huán)、檢測阻抗、信號(hào)線等干擾排除措施后，局部放電未消失，排除了檢測系統(tǒng)和空間信號(hào)可能帶來的干擾。

2.2 局部放電圖譜特征

圖2 B相中壓局部放電圖譜(箭頭為旋轉(zhuǎn)方向)

1)放電信號(hào)在同一個(gè)周波內(nèi)對(duì)稱分布，具有典型的相位特征；

與標(biāo)準(zhǔn)圖譜相比，該局放特征可能為電極表面的氣隙、介質(zhì)內(nèi)部氣隙、懸浮電位放電等類型。由于該變壓器出廠試驗(yàn)時(shí)和本次A、C相試驗(yàn)時(shí)均未檢測到明顯的局部放電，因此可以排除絕緣材料內(nèi)部氣隙引起放電的可能。同時(shí)加壓過程中采用超高頻局部放電測試儀和紫外測試儀對(duì)B相中壓套管外部進(jìn)行檢測，未檢測到放電信號(hào)，因此排除了B相中壓套管外部的懸浮放電和尖端放電。可以初步判斷局部放電應(yīng)位于變壓器的套管內(nèi)部。

2.3 局部放電定位

為確認(rèn)放電源的位置，改用非被試相短路接地的中性點(diǎn)支撐法對(duì)B相進(jìn)行局部放電檢測。采用中性點(diǎn)支撐法[1]，當(dāng)被試相套管端部電壓與中性點(diǎn)接地法一致時(shí)，繞組匝間電位差僅為中性點(diǎn)接地法時(shí)的2/3，通過對(duì)被試相套管端部施加相同的感應(yīng)電壓,對(duì)比放電量的起始熄滅電壓和大小即可對(duì)脈沖放電發(fā)生的位置進(jìn)行初步判斷。如果兩種方法下放電量一致，表明脈沖放電信號(hào)與繞組匝間電位差無關(guān)，脈沖放電發(fā)生位置可能為繞組引線至套管端部之間或套管外部。如果中性點(diǎn)支撐法時(shí)的放電量小于中性點(diǎn)接地法時(shí)，放電產(chǎn)生的部位就可能出現(xiàn)在變壓器繞組中。該變壓器在兩種接線方式下的檢測結(jié)果表明，兩種試驗(yàn)方法下局部放電信號(hào)的起始、熄滅電壓及測量電壓下的放電量均一致，因此判斷放電位置應(yīng)為B相中壓繞組引線抽頭至套管端部之間。

由于該套管為穿纜式結(jié)構(gòu)，且出廠試驗(yàn)時(shí)為同一支套管，運(yùn)輸和安裝過程中未受到撞擊或損傷，因此排除套管本身的影響。結(jié)合重新安裝套管工作流程，判斷該局放可能原因有以下3種：

1)穿纜時(shí)B相中壓引線入套管時(shí)偏移、與附近距離不足；

2)穿纜時(shí)由于卡澀等原因，安裝人員拔引線過程中用力過大，造成B相中壓引線外包絕緣破損；

3)引線壓裝墊塊受力發(fā)生位置偏移。

2.4 缺陷處理

2012年3月17日至3月18日，對(duì)該變壓器進(jìn)行了吊套管檢查，檢查內(nèi)容主要為中壓B相引線入套管位置是否出現(xiàn)偏離、表層絕緣及折彎處絕緣情況是否存在異常、壓裝墊塊是否松動(dòng)。發(fā)現(xiàn)以下兩處問題：

1)B相中壓引線入套管位置偏移，距離套管內(nèi)部均壓帽距離過近，該處由于高場強(qiáng)的存在可能引起局部放電；

圖3 B相中壓引線入套管位置偏移

2)B相中壓引線外包絕緣破損。B相中壓引線外包絕緣存在3處明顯的破損痕跡，可能在引線穿套管施工過程中造成，破損處若形成氣隙，可能會(huì)造成電極表面氣隙放電。

對(duì)兩處絕緣缺陷進(jìn)行處理，剝掉中壓B相引線表層絕緣重新包扎并適當(dāng)加厚2～3mm，重新安裝套管并檢查引線入套管位置。處理完成后于3月20日重新進(jìn)行該變壓器局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)通過。

圖4 B相中壓引線外包絕緣層破損

3 小 結(jié)

電力變壓器由出廠到運(yùn)行中需經(jīng)歷長途運(yùn)輸和重新裝配，因此嚴(yán)格的現(xiàn)場交接試驗(yàn)是對(duì)設(shè)備是否可以無缺陷投運(yùn)的重要保障；局部放電缺陷的分析不僅需要圖譜特征，還應(yīng)結(jié)合技術(shù)定位和歷史信息，才能準(zhǔn)確判斷局部放電的原因和部位；變壓器在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)引線絕緣的設(shè)計(jì)，并在現(xiàn)場裝配過程中嚴(yán)格把控施工工藝，避免引線長度不當(dāng)引起位置偏移、施工造成外絕緣破損等原因引起的絕緣缺陷。

[1] 胡啟凡．變壓器試驗(yàn)技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010．

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The hand-over test of partial discharge should be done for large-scale power transformers before being put into operation. The phenomenon about excessive partial discharge found in phase B in hand-over test for a 220 kV power transformer is introduced. The discharge waveform is analyzed combined with technique location and historical information of the transformer. After the examination of the transformer, the insulation defect of partial discharge is located and eliminated.

transformer; partial discharge; hand-over test; leading wire

TM403.3

A

1003-6954(2015)03-0027-03

2015-02-11)