摘要：800 kV 特高压直流输电工程是输送容量较大的输电工程。特高压换流变压器的局部放电交接试验也是非常关键的，试验电压高，局部放电量要求严格，现场环境复杂，需要很好的抗干扰措施和应对复杂试验情况的能力，试验难度非常大。
关键词：特高压；换流变压器；局部放电；抗干扰；紫外成像；超声定位
1. 特高压直流输电放电试验技术
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间的绝缘局部桥接，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。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对变压器进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。一般来说，变压器电压等级越高，其绝缘裕度越小。因此，对变压器进行局部放电试验是变压器制造和运行中一项最重要的考核。
特高压换流变压器是特高压换流站内最重要的设备之一，换流变压器的功能是将500 kV 网侧交流电压通过变压器变为阀侧交流电压，经换流阀整流为直流传输。它除了常规变压器的作用外，还与换流阀一起实现交流电与直流电之间的相互转换并将直流部分和交流系统相互绝缘隔离，限制阀臂短路和直流母线短路故障电流，保护换流阀免遭损坏。因此，其可靠性对整个直流系统的运行起着关键作用。按照国家电网Q/GDW 275 -2009《±800 kV直流系统电气设备交接验收试验》标准的要求，特高压换流变压器在现场必须进行局部放电试验，而局部放电试验是目前换流变各项现场试验中考核绝缘最有效的试验。特高压换流变压器的技术水平高，制造工艺复杂，在现场进行局部放电试验难度非常高。特高压换流变压器现场局部放电试验技术的研究对我国特高压直流工程意义重大，是确保特高压直流工程如期投产的重要因素。新的工程，设备的绝缘水平又上了一个新的台阶，同时与之相匹配的试验设备水平亦需要随之提高。作为我国发展特高压直流输变电技术的起步工程，既无国内外可直接应用的标准，也没有全面成熟的技术和经验可供借鉴。由于试验电压高、容量大，使特高压换流变压器现场局部放电试验技术的研究难度远高于常规超高压工程。本研究的主要目的是结合特高压直流工程实际，针对同时涵盖了试验设备参数研究、选型，试验设备制造，现场抗干扰措施研究，现场电晕控制，大件设备运输，试验设备现场组装等多方面的专题，进行相关关键技术问题进行了研究，并完成特高压换流变压器现场局部放电试验技术的应用，以保障特高压直流示范工程的如期竣工。
2. 试验电源的选择
现场试验中常采用两种试验电源，分别为中频电动机-发电机组和变频电源。
中频电动机-发电机组及其控制部分集中放置在运输车内，方便移动。整套系统具有移动运输方便、试验波形好、整体性能稳定等优点。缺点是在发电机处于容性工况时，会发生自激，输出电压失控，导致试验电压异常升高，威胁被试品的安全。变频电源是采用电力半导体变频电路将50 Hz工频变换成中频交变电源，经适当的电感电容滤波，然后将其输入升压变压器提升电压。这种方式的优点是输出频率可连续调节，这对于试验中补偿容量的调节是非常有利的，可使试验在接近回路谐振的频率下进行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其从原理上来说是完美的，但实现起来电路较为复杂，对元器件参数要求苛刻，对滤波电路性能要求很高，其缺点是使用中元件极易损坏，较难长时连续工作，过载、过压、抗短路能力均较差，可维护性也差，维护量大。最终我们仍然选择了中频电动机-发电机组方式，基于多方面考虑，其综合优势仍相当明显。至于发电机带容性负荷时的自激问题，应设计完善其二次保护电路，确保自激发生时能迅速切断试验电源。试验时应加强防范意识，认真配置试验参数，使发电机始终处于感性工况，尽量避免这种情况发生。
3. 试验频率的选择
各大变压器制造厂在进行变压器局部放电试验时，大都采用的电源频率为200 Hz 的倍频发电机组。但为减小机组自身的局放水平，发动机选择采用无刷励磁方式，目前国内生产的250 Hz 倍频机组制造技术较为成熟，且250 Hz 机组在变压器局放试验时，被试变压器的有功损耗较200 Hz 机组小，电动机所需容量亦可减少，有利于起动，特别是现有250 Hz 机组我们已有成熟的试验使用经验。因此，经技术经济比较，选择采用250 Hz 中频发电机组。
4. 试验装置的构成
可移动式特高压换流变压器现场局部放电试验装置由中频发电机组、中间试验变压器、补偿电抗器、局部放电检测系统、超声局放定位系统、紫外成像系统、宽频带局放在线检测系统及控制保护部分组成。
1）中频发电机组输出励磁电压为0 ～ 1200 V，频率为250 Hz 的标准正弦波，发电机空载下的出口电压波形畸变率<2 %。发电机采用可靠的防自激保护，采用范围可调的过电压保护，如果发电机输出电压超过设定值，发电机开关立即跳闸。
2）发电机、启动电机采用速断过流保护：电动机采用速断+延时过流保护，延时时间为0 ～ 3 s 可调。电动机和启动电机合闸按钮互为闭锁，启动电机合闸并使电动机达到准同步转速后，方可合电动机合闸按钮；电动机合闸后，启动电机分闸，分合闸由软件控制。励磁系统采用零位保护，如励磁不在零位，则合不上励磁开关并发出报警声。
3）中间试验变压器采用两台容量800 kVA，电压180/2 ×0 .5 kV 单相充气式变压器。采用无局放设计。并采取有效手段隔离低压侧的局部放电干扰。补偿电抗器采用油浸式带油箱结构，方便补油排气，并且每台电抗器可以任意组合使用，进行补偿配置时方便灵活。
5. 结论
综上，试验方案选择如下：
1）试验电源选择中频电动机-发电机组方式，并设置完善的二次保护电路，确保自激发生时能迅速切断试验电源，试验时应加强防范意识，认真配置试验参数，使发电机始终处于感性工况；
2）试验频率选择250Hz中压发电机组；
3）试验装置由中频发电机组、中间试验变压器、补偿电抗器、局部放电检测系统、超声局放定位系统、紫外成像系统、宽频带局放在线检测系统及控制保护部分组成。
4）在进行特高压换流变压器现场局部放电试验时，宜采用对称加压和单边加压相结合的接线方式。
参考文献：
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[2] 刘泽洪，高理迎，余 军.±800 kV 特高压输电技术研究[ J] .电力建设，2017，28（10）：17-23 .
论文作者:田丰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/6
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