摘要：换流变压器对技术要求比较高，同时制造工艺也十分复杂，因此进行现场局放的难度也非常大。在当前的社会环境下，换流变压器现场局放进行技术性调研对我国直流工程施工有非常重要的意义，同时也是保证直流工程能够如期投入使用的一项重要因素。
关键词：特高压换流变压器；现场局部放电；试验技术；
特高压直流输电具有远距离、大容量、低损耗的优势，是实现能源资源优化配置的有效途径，能够取得良好的社会经济综合效益。对建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强智能电网意义重大。局部放电是绝缘介质中的一种电气放电，这种放电仅限制在被测介质中一部分且只使导体问的绝缘局部桥接，这种放电可能发生于导体的邻近。变压器绝缘中的某些薄弱部位在强电场的作用下发生局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质(特别是有机电介质)的局部损坏。
一、特高压换流变压器现场局部放电试验技术
1.选择合理的加压方式。通常在现场试验当中，比较常用的加压方式包括以下两种，即单边独立加压以及对称共同加压。其中单边独立加压指的是把换流变压器的阀侧绕组其中一段与地线相接，另外一段则承受在本次实验当中全部的电压，实验需要借助中间变压器来完成。对称共同加压则指将实验中的全部电压都施加在换流变压器的阀侧绕组两端，将两台用于实验的变压器进行对称接线，取中间与地线相连。为了降低干扰，方便运输，选择对称共同加压方式。通常在现场试验中比较常用的试验电源包括以下两种，即中频电动机到发电机组、变频电源。其中中频发电机到发电机组移动方便，整体来看性能稳定，但是发电机在某些容性情况下比较容易出现自激反应，造成电压失控；而变频电源可以调节输出频率，但是对技术要求比较高，设备整体也比较精密，难易承受长期工作。综上，选择使用中频发电机到发电机组，但是需要设计防范电路，避免自激。由于当前的客观环境，我国生产的机组都比较适应250Hz，而且使用经验也非常成熟，由此综合来看选择250 Hz的中频发电机组比较经济且实用。
2.实验装置及参数预判。一是实验装置。结合实际，换流变压器用于现场局放实验的装置中主要包括：中频发电机组、中间变压器、补偿电抗器以及局放检测系统、紫外线成像系统、超声波局放定位系统等。发电机组的输出电压在0～1200 V之间，频率设置250Hz的标准波。发电机内部自带防自激开关，电压在安全范围内不会触发，一旦输出电压超过这个范围，发电机可以立刻自动关闸。中间变压器使用无局放的设计方式，并且通过有效手段来对低压侧的放电进行一定的干扰隔离，同时，补偿电抗器需要使用油浸式的结构，以便补油和排气，同时电抗器之间可以进行任意的组合，以便补偿配置的顺畅进行。运用超声波局放定位，并以此来对干扰信号进行判别辅助，同时识别变压器内的局放信号。运用紫外线呈现来对实验回路、设备、环境电晕情况等进行检测，消除对不必要的干扰。二是参数预判。借助发电机组来对变压器进行实验，此时变压器呈现容性，很可能造成发电机启动自激反应，因此此时需要调节负载补偿到感性。预判变压器的容性电流量绕组对地线的电容估计值。按照在不同的电压下变压器的电容电流可能会发生变化预判补偿电抗器的补偿容量针对Y/△换流变压器来说，现场局放实验使用的是对称共同加压，因此需要借助补偿电抗器来对两侧进行双边补偿，在阀侧分别使用三台电抗器，现场局放实验使用的是单边加压，因此需要借助补偿电流器来对单侧进行补偿，在阀侧使用电抗器进行串联，在不同的电压下，补偿电抗器进行补偿的电流依然有变化。电压不同变压器损耗以及有功电流在不同的电压环境下，变压器的有功损耗量以及电流量都有所区别。
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二、干扰识别技术在特高压换流变压器现场局部放电试验中的应用
特高压换流变压器现场局部放电试验属国内外首批次，成功与否，最主要的工作就是对干扰的识别和防范措施的应用。
1.紫外成像技术在特高压换流变压器现场局放试验中的研究与应用。电晕放电过程中会释放出紫外线，紫外成像技术就是利用紫外光成像仪接收放电产生的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕放电的位置和强度的目的，可实时、连续和真实地反映电晕放电的状态。因此，特别适合局放试验过程中，在高电压下试验回路设备外部和换流变压器高压套管端部电晕放电检测和状态评估，为现场局部放电试验技术水平的提高，意义重大。应用紫外成像技术，在特高压换流变局部放电试验过程中，对加压试验回路设备外部产生的电晕放电能准确的定位和强度量化。对防止干扰的屏蔽措施效果，评价准确。为现场局放试验抗干扰措施的有效实施，提供了一种全新的辅助手段。
2.超声定位技术在特高压换流变压器现场局放试验中的研究与应用。换流变压器经出厂试验、长途运输后，实施现场局部放电测量，对于检查安装工艺，发现可能的绝缘故障及缺陷是十分必要的。超声波检测作为一种重要的辅助手段，在特高压换流变压器现场局部放电试验中的应用在国内外尚属首次。该方法能极大地帮助工程技术人员科学分析、综合诊断被试变压器的绝缘状况，为特高压工程的调试和投运提供科学可靠的技术支持。应用超声定位技术，在特高压换流变压器局放试验过程中，对试验设备、试验回路和被试换流变实施了测量，对检查考核设备状况，分析被试换流变压器局部放电试验时的内部绝缘状况提供了良好的辅助作用。由于非电测法与电测法所测量局部放电信号无可比性，所以超声定位法必须与电测法、油色谱分析结合运用，以科学准确地诊断设备绝缘状况。
3.电磁场数值分析方法在特高压换流变压器现场局部放电试验中的研究与应用。特高压换流变压器现场局部放电试验过程中，阀厅内布置的母线支柱绝缘子、管母、均压环(球)等设备均会对空间电场分布的产生影响，会对试验结果的准确性产生干扰。试验现场的电场干扰是一个非常复杂的问题，与试品的空间位置，周围其他设备的结构、尺寸、高度、距离、数量等都有密切的关系。电场计算的方法主要分为解析法和数值法两大类。面对复杂的计算模型，解析法难于实现，而计算机的高速发展令数值计算的方法得到了广泛应用。目前较为常用的电磁场数值计算方法包括有限差分法、有限元法边界元法、矩量法和联合方法等等。其中有限元法适宜于处理复杂边界的数学物理问题，因其计算准确、适用性强用于解决各种工程问题。通过计算机辅助电磁场计算的方法可以对试验现场周围环境进行数值模拟计算。本研究的目的在于运用局部放电现场试验过程中，套管端部均压球表面、阀厅内母线支柱金具表面、阀塔上下部屏蔽壳表面以及屏蔽壳之间空气中的电场分布，用于指导现场试验。
在特高压换流变现场局放试验中，采用了紫外成像技术、超声定位技术及宽频带在线检测技术等多项新技术，对抗干扰措施的采用和局放试验的有效性进行了辅助分析和综合判断。为今后特高压换流变压器现场局放试验提供了宝贵的实践经验，为特高压换流变压器现场局放试验标准制定提供了重要的试验依据。
参考文献：
[1]吴云飞，汪涛，沈煜，等．特高压换流变压器现场局部放电试验技术[J]．高电压技术，2017，37(9)：2140—2147．
[2]胡启凡．变压器试验技术[J]．北京：中国电力出版社，2016．
[3]董宝华，何平．油浸式电力变压器的局部放电测量试验[J]．变压器，2017，45(8)：33—38．
论文作者:宋洪青
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：现场论文; 局部论文; 变压器论文; 特高压论文; 电压论文; 技术论文; 电晕论文; 《电力设备》2018年第27期论文;