变压器长时感应耐压带局部放电测量试验分析

须琳 徐晨 汪英伦

摘要：变压器的安全可靠性主要取决于其绝缘性能，长时感应耐压（AClongduration，ACLD）带局部放电测量试验是一项考核其绝缘结构可靠性的重要试验。本文以国投新集电力利辛板集电厂一期2×1000MW机组工程500kV主变压器为例，具体分析了长时感应耐压带局部放电测量试验工作情况与注意事项，以期可供参考。

关键词：变压器;长时感应耐压;局部放电;试验

1 引言

在电力系统中变压器占据核心地位，投运前做好相关试验工作是保证电压器后期稳定运行的关键。长时感应耐压带局部放电测量试验是投运前试验项目之一，其可有效检查变压器绝缘，还可通过局部放电测量及时发现设计不当、工艺不良以及各种外界因素所致的內部缺陷，本文主要围绕此试验展开详细分析。

2 变压器基本情况

国投新集电力利辛板集电厂一期2×1000MW机组工程500kV主变压器采用中性点直接接地方式，发电机与主变压器间采用全连式离相封闭母线连接，具体变压器参数如下表1所示。

本次对#2主变压器进行感应耐压试验带局部放电测量试验，本次试验为变压器现场安装后投运前进行的交接试验，确认变压器绝缘状况是否良好。

3 试验工作内容

3.1试验电压及加压程序

结合相关规范与变压器实际情况，此次现场局部放电试验加压程序如下图1所示。其中，预加电压U1=1.7Um/ =539.84kV;测量电压U2=1.5Um/=476.33kV;U3=1.1Um/=349.31kV;Um为500kV系统最高电压550kV。

电压施加时，不超过U3/3电压情况下，接通电源并增至U3，维持5min，读取放电量值;无异常继续增加电压，增至U2，维持5min，读取放电量值;无异常继续增加电压，增至U1，开展耐压试验，耐压时间（120×50/f）s;降压，由U1降至U2，维持60min，实施局部放电观测，此阶段每5min读取一次放电量值;60min后，降压至U3，维持5min，读取放电量值;降压，降低至U3/3以下并切断电源，完成加压程序。

3.2试验设备布置

试验设备布置在被试主变前的巡视道上（见图2）。

3.3试验接线

本次试验采用低压励磁、对称加压接线方式，见图3所示。

Tr—单相中频试验变压器（450kVA、±25kV/350V、30～300Hz）;

L—补偿电抗器;MI1—局部放电检测阻抗;a、x—低压绕组两端，

A—高压端，O-中性点。

3.4各级电压计算与试验设备选择

3.4.1各级电压计算

局放试验时，当局部放电测量电压按1.7Um/计，且试验时高压分接开关置于第1分接位置，励磁变高压侧选取X1、Y1档短接接地，25kV档对称输出，低压侧选取350V（考虑变频电源额定输出为0～350V，若取400V则UA时不满足条件），变比为50Kv/350V，变压器及励磁变各侧电压计算如下：主变高、低压电压比：K1=551.25//27=11.79;励磁变高、低压电压比：K2=50000/350=142.9。

（1）当高压A相线端试验电压为：UA=1.7Um/=1.7×550/=539.84kV时，低压ax相间试验电压为：Uax=UA/K1=539.84/11.79=45.78kV;励磁变低压侧电压为：Uax‘=Uax/K2=45.78/142.9=320.5V。

（2）当高压A相线端试验电压为：UA=1.5Um/=1.5×550/=476.33kV时，低压ax相间试验电压为：Uax=UA/K1=476.33/11.79=40.40kV;励磁变低压侧电压为：Uax‘=Uax/K2=40.40/142.9=282.7V。

（3）当局部放电测量电压按1.1Um/计，变压器各侧电压计算为UA=1.1Um/=1.1×550/=349.31kV时，低压ax相间试验电压为：Uax=UA/K1=349.31/11.79=29.63kV;励磁变低压侧电压为：Uax‘=Uax/K2=29.63/142.9=207.3V。

试验回路中与试验电压对应的各级电压数值如下表2：

3.4.2升压变压器变比选择

因被试变压器低压侧在1.7Um/试验电压下低压侧电压为45.78kV，升压变压器使用一台即足够。升压变压器高压侧有5kV、25kV、60kV绕组各两对;低压侧绕组两对，均具有350V、400V、450V抽头。根据本次试验情况与变频柜参数，升压试验变压器高低压侧电压选择两个25kV套管输出额定±25kV，X1、Y1短路接地，其余绕组套管悬空，低压侧选择两个绕组的0～350V并联。

3.5试验回路参数估算

补偿采用四台电抗器35kV/8A/6H（或35kV/12A/3H）。

3.5.1变频电源工作点估算

试验时，补偿电抗器采用4台35kV/12A/3H两串两联，等效值为70kV/24A/3H。

电感量：L=3H。

主变压器HV-LV及地电容量：24.37nF。

估算该变压器高压侧入口电容集中参数值：24.37/3=8.12nF。

变压器高压对低压变比：k=551.25//27=11.79。

高压侧电容量换算到低压侧电容量：8.12×k2=8.12×11.792=1129.18nF。

主变压器LV-HV及地电容量：55.98nF。

由此可得，低压侧对地总电容：（1129.18+55.98）/4=296.29nF=0.296uF。

因此变频电源谐振频率：f==168.89Hz（L=3H，C=0.296×10-6F）。

3.5.2电抗器补偿容量估算及其配置方案

试验频率下容性无功功率估算如下：Qc=U2ωc=（1.5×550//11.79×103）2×2×3.14×168.89×0.296×10-6=512kVar。

试驗时电抗器的视在容量：S=70×24=1680kVar。

电抗器补偿效率：η=512/1680=30.5%。

此时，升压变压器变比：50kV/350V=142.9。

3.5.3变频柜电流计算：

变压器低压侧有功电流：I=265.8/45.78=5.81A。

此时变频柜输出侧（即励磁变压器低压侧）电流：5.81×142.9=830.2A。

变频柜输出功率约为主变的空载损耗265.8kW，变频柜效率约为75%，因此变频柜输入端需提供容量265.8/0.75=354.4kVA，电源输入电流应为：354400//380=538.5A。

由此计算可得，连接升压变压器低压侧与变频柜电缆截面须在240㎜2以上，变频柜380V侧与试验电源侧连接电缆截面在120㎜2以上。

3.5.4预加压时间计算：

根据换算公式，在试验频率为168.89Hz下，预加压时间为：T2=6000/168.89=35秒。

4试验结果与分析

4.1试验结果

本次试验结果如下表3所示。

4.2试验分析

试验时，B相电流最小，频率比A、C低4-5Hz，原因：无功方面：A相整个磁路长，电容小，容抗大，需要补偿的无功较小，因此相比B相，电抗器输出无功较小，因此频率大;有功方面：磁路长，电阻大，电流小。综上所述，B相电流较小。但是无功电流较小，对整体电流影响微弱。

5结语

综上所述，电力变压器是电力系统的重要设备，长时感应耐压带局部放电测量试验不仅是产品出厂例行试验之一，还被选为现场交接验收的重要试验。通过科学开展长时感应耐压带局部放电测量试验工作，可准确判断变压器的绝缘状况，有效衡量电力变压器质量，为电力系统安全运行提供保障。

参考文献：

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[3]陈名铭，方飚，陈钊，徐志向，王伟，岑佳骏.220kV V/X接线牵引变压器现场感应耐压和局部放电试验[J].高压电器，2016，52（11）：200-204.

作者简介：须琳（1981-），男，江苏无锡人，工程师，本科，研究方向：发电机组及变电站调试，涉网。