摘要：本文主要针对变压器现场局部放电的试验实例及故障展开了分析，通过结合具体的试验实例，对对局部放电的现场试验电压、试验接线、加压程序、补偿估算等要点作了详细阐述，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：局部放电；变压器；试验实例；故障分析
引言
所谓的变压器，是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，而变压器在电网安全中有着重要的作用。因此，保障变压器的正常运行十分必要。基于此，本文就变压器现场局部放电的试验实例及故障进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 变压器局部放电试验实例及故障分析
1.1变电所主变局部放电试验实例
1.1.1 主变压器铭牌技术参数
某变电站建于2011年，是全省电网枢纽变电站，在电网的运行中起着非常重要的作用。该站远景规划主变容量4×1000MVA，本期建设2×1000MVA主变，主变压器选用单相自耦变压器。
1.1.2试验接线、加压程序、分接开关位置选择及试验电压计算
试验接线：以A相为例，局部放电试验接线如图1所示，B、C相接线类同。
图1 A相局部放电试验接线图
图2 局部放电试验加压程序
被试变压器高、中压绕组中性点接地，低压侧加压，按图2的加压程序进行试验。试验前确保被试变压器中压绕组分接开关处于第3分接位置。在被试变压器低压侧监测试验电压，依据变比折算高压侧试验电压，试验加压程序如下。
图2中，U1为1.7Um/；U2为1.5Um/；U3为1.1Um/；Um为设备最高电压（方均根值），其中Um只与系统标称电压有关，与变压器高压侧最高电压无关。施加试验电压时，在不大于U2/3的电压下接通电源并增加至Ua，持续5分钟，读取放电量值；无异常则增加电压至U2，持续5分钟，读取放电量值；无异常再增加电压至U1，保持试验时间t（t的单位为“秒”，试验时间t=120×额定频率/试验频率），然后立即将电压从U1降低至U2，保持60分钟，进行局部放电观测。在此过程中，每5分钟记录一次放电量值；60分钟满，则降电压至U3，持续5分钟，记录放电量值；降电压，当电压降低到U2/3以下时切断电源，加压完毕。
分级开关位置选择及试验电压计算，高压侧：Um=550kV；
中压侧（220kV系统）：Um=252kV
在有一个或多个分级绝缘绕组的变压器中，由于感应耐受试验电压及操作冲击试验（如果采用）电压是按具有最高Um值的绕组确定的，因而Um值较低的绕组可能承受不到与其相应的试验电压，这种差异一般是可以接受的。如果绕组间的匝数比是靠分接改变时，应利用合适的分接，使Um值较低绕组上的试验电压值尽可能接近其耐受电压值。因此Um选择设备最高电压，中压绕组分接开关选择在第3分接进行试验，此时高低压绕组的变比是KHL=8.179，高中压绕组的变比KHL=2.217（3分接），中压绕组各阶段试验电压下感应的电压为：高压绕组试验电压为U1时，中压绕组电压U1/KHM=539.8/2.217=243.4kV；高压绕组试验电压为U2时，中压绕组电压U2/KHM=476.3/2.217=214.8kV；高压绕组试验电压为U3时，中压绕组电压U3/KHM=349.3/2.217=157.6kV。
低压绕组各阶段试验电压下需施加的电压为：高压绕组试验电压为U1时，低压绕组电压U1/KHM=539.8/8.179=66kV；高压绕组试验电压为U2时，低压绕组电压U2/KHM=476.3/8.179=58.23kV；高压绕组试验电压为U3时，低压绕组电压U3/KHM=349.3/8.179=42.70kV。
1.1.3 电抗器的补偿估算
电源容量可分为有功部分和无功部分。有功部分主要是磁滞损耗和涡流损耗，无功部分主要是电容电流。被试变压器空载损耗72.1kW，进行局部放电试验时，采用单相加压法，则试验中当电压加至1.5Um/时，变频电源柜应输出的有功容量是：
式中K—感应电压倍数；fs—额定频率，50Hz；fs—试验频率，Hz。
电源容量的无功部分主要取决于试品电容电流的大小，按照产品出厂试验数据，高、中
压绕组对地电容量为9391pF，低压绕组对地的电容量为8958pF，高压套管对地电容量为550pF，中压套管对地的电容量为500pF。在1.5Um/试验电压下进行估算，计算如下。
被试相高压侧套管的容性负载：
被试相中压侧套管的容性负载：
被试相高中压绕组的容性负载：
低压容性一般都比较小可忽略。试品总容性负载为QC=QTH+QTM+QH=4.273fs（kVA）。
可以看出，有功部分的损耗随试验频率的增加而减少，无功部分的损耗随试验频率的增
加而增加，当试验频率增加时，有功容量减小而无功容量增加。利用变频试验装置进行试验就是要寻找合适的试验频率，使中试验容量达到最小。因为该变压器电容电流是比较大的，占试验电源的主要部分，所以在考虑试验方案时选择采用电抗器并联谐振补偿的方式将无功容量完全补偿，只剩下有功容量。同时尽可能多并联电抗器，减小电感量，从而提高并联谐振试验频率，以使有功容量也达到最小。该方案采用两台35kV-3.72H-525kVA的电抗器进行并联补偿，则电抗器实际补偿容量为：
QL=U2/2πfsL×2=（58.23÷2）2/（6.28×fs×3.72）×2=72570/fs（kVA）
考虑到QL≥（1.2~1.4）QC，330kV~500kV变压器一般选择1.4，则试验频率在110Hz左右。
1.1.4 试验过程
（1）试验接线以及局部放电试验过程中的故障分析及处理
在进行试验之前，应合理布置试验设备，特别注意高压引线与周围设备的安全距离。待完成试验接线后，试验负责人应再次对其进行详细检查，避免出现接线错误。
2011年6月3日下午天气晴朗，带有3级微风，空气湿度不超过60%，进行2号主变局放试验。在完成A相、B相试验，数据正常后，进行C相局放试验，当试验电压升至1.5Um/后，局部放电波形发生变化，如图3所示。
图3 C相局部放电故障波形
试验人员将试验电压降低至零，进行检查。由于升压设备状态与A相、B相试验时的状态一致，故排除升压系统问题。从局部放电的波形看，排除变压器内部放电的可能，怀疑由外部悬浮造成的，逐个进行排除。将外部一些无明显接地的设备，如消防管道、架空线等都进行接地，重新进行试验，问题还是未消除，排除外部设备悬浮放电的可能后，对变压器局部放电用均压帽进行检查，发现高压侧均压帽安装后，均压帽与套管导电杆间连接不可靠，处理后再次进行试验。在试验电压升至1.5Um后，局部放电波形如图4所示，波形正常，数据合格。
图4 C相局部放电正常波形
（2）方波校准
变压器局部放电试验时，由于采用变压器高压侧套管作为局放试验的耦合电容，而套管的电容量为400pF~500pF，所以试验选用4号阻抗单元。校准脉冲根据局部放电量的水平要求决定，按照规程要求，变压器局放要求在1.5Um/下的连续水平不大于500pC，所以局放校准脉冲一般选择500pC。注意试验回路每改变一次（包括更换试品、更换耦合电容器、改变试验回路接线等）必须重新进行校准，来确定试验回路新的刻度因数。
根据局部放电信号功率谱密度的分析表明，典型窄脉冲局部放电信号的能量主要集中在≤10MHz频带范围内，所以试验时测量回路所用的检测频带一般放在40kHz~300kHz。对于干扰比较大的地方，检测频带可放在80kHz~200kHz，但频带变化后，需重新进行方波校准。本试验检测频带采用40kHz~300kHz。
（3）电压校准
电压校准应在测量电压的一半以下进行，主要是为了检查分接头接触是否良好，容升比例是多少。被试变压器的高压侧和加压侧电压比和铭牌电压比的误差应控制在3%以内。校正时应确认分压器采用的是变频分压器，目前使用的分压器部分采用工频下校准，在进行局放校准时，该部分分压器是不适用的。
（4）补偿调整
将励磁变压器高压输出与电抗器并联来完成补偿，在低电压下进行频率调整，尽量将无功部分补偿掉。当电压升高后，由于变压器容性负载会发生微弱改变，因此在测量电压的一半以下，应进行频率微调，尽量使变频源的输出电流达到最小，即处于无功完全补充状态。
（5）按照加压程序进行局部放电测量
按照图2的加压程序进行加压，并在不同阶段进行局部放电监测，现场实测2号主变局部放电数据如表1所示。
表1 2号主变局部放电数据
通过表1可以看出，变压器局部放电量在1.5Um/的时候，放电量均小于或者等于500pC，因此可以得出结论，被试的变压器是合格的。
2 结论
综上所述，变压器对电网的安全运行有着极为重要的作用，因此，为了保证电网的安全，我们就需要进行局部放电过程中的故障控制，保证装配工艺体系的健全，并进行各个工序的协调及其优化，保证高压试验模块中的制造工艺的优化，实现制造工艺的整体合格性。
参考文献：
[1]李世涛.关于变压器局部放电试验中的故障应用分析[J].科技创新与应用.2014（07）.
[2]罗拓.关于变压器局部放电试验中的故障应用分析[J].广东输电与变电技术.2008（02）.
论文作者:刘基建
论文发表刊物:《基层建设》2015年31期
论文发表时间:2016/9/28
标签：电压论文; 绕组论文; 变压器论文; 局部论文; 高压论文; 频率论文; 接线论文; 《基层建设》2015年31期论文;