变压器长时感应电压带局部放电试验改进方案

摘要：近年来，我国电网迅猛发展，超高压、特高压电网技术快速发展，超高压、特高压变压器也陆续投产、投运，这对变压器现场交接试验尤其是变压器长时感应电压带局部放电试验提出了挑战，对试验环境、试验设备、试验条件、加压方式等都提出了更高的要求，因此针对超高压、特高压变压器长时感应电压带局部放电试验改进已刻不容缓。

关键词：750kV变压器特殊试验局部放电
1背景
1.1常见的变压器事故类型一般分为两类:一类为过热性故障,另一类为放电性故障。

而后者在大型变压器事故中所占比例较大。

特别是随着变压器电压等级的提高,绝缘电场强度也随之增大,如果制造设计不当,使用材料不良或工艺控制环节出现缺陷,都会导致局部放电
的发生。

发生局部放电的危害:在主绝缘电场集中的地方发生沿面爬电;在匝间发生绝缘击穿放电,最终导致变压器烧损事故。

因此,开展变压器局部放电试验的目的,就是确定在运和新投运变压器：1）内部有无放电性缺陷；2）局部放电量是否满足标准要求。

这对保证变压器安全投运和正常运行均有着十分重要的意义。

局部放电试验是一种灵敏度高、能成功地检测出绝缘中微小缺陷的有效方法，在现场进行此项试验是十分必要的。

1.2近年来，我国电网迅猛发展，超高压、特高压电网技术快速发展，超高压、特高压变压器也陆续投产、投运，这对变压器现场交接试验尤其是变压器长时感应电压带局部放电试验提出了挑战，对试验环境、试验设备、试验条件、加压方式等都提出了更高的要求，因此针对超高压、特高压变压器长时感应电压带局部放电试验改进已刻不容缓。

2技术原理
2.1串联谐振试验原理图
f0是RLC串联谐振电路的固有频率，只与电路的参数有关，与信号源无关。

由此可得使串联电路发生谐振的方法：
①调整信号源的频率，使它等于电路的固有频率；
②信号源频率不变，调整L和C值的大小，使电路中的固有频率等于信号源的频率。

2.2并联谐振（补偿）原理图
并谐电路中r很小，所以
并联谐振发生时，电路阻抗最大(导纳最小)，且呈纯电阻性（理想情况r=0时，阻抗无穷大）；
并联谐振发生时，由于阻抗最大，因此当电路中总电流一定时，端电压最大，且与电流同相。

并联时电感、电容两支路电流分别为电路总电流的Q倍；
2.3串并联混合谐振电路原理
2.4谐振试验原理
1）所需电源容量大大减小。

谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2）设备的重量和体积大大减少。

谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10-1/30。

3）改善输出电压的波形。

谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

2.5串联、并联、串并联混合谐振共同点
1）使用串联谐振或并联谐振时，电源所需容量能大大减小；串、并联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2）使用串联谐振或并联谐振时，设备的重量和体积能大大减少；串、并联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/3-1/5。

3）使用串联谐振或并联谐振时，能改善输出电压的波形。

谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

2.6串联、并联、串并联混合谐振不同点
1）串联谐振能防止大的短路电流对试验设备造成损坏；在谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即失去谐振，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。

2）串联谐振不会出现任何恢复过电压；在谐振状态，当试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪落电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，因此，串联谐振不会出现任何恢复过电压。

3创新亮点
对于超高压、特高压变压器长时感应电压带局部放电试验，放弃了500千伏及以下变压器局部放电试验对称加压接线方式，采用了主变局部放电试验单边加压接线。

采用单边加压接线有以下优点：1）单边加压主变中压首端电压与低压首端之间的电势差低于对称加压，这相比对称加压更有利于保护变压器绝缘性能；2）单边加压相比对称加压减少了试验回路分支，这有利于控制减少因试验回路产生局放量的因素，试验过程中也便于排查分析局放具体原因；3）单边加压相比对称加压减少了所需试验设备数量，由原来所需的2台变频柜、2台励磁变、4节补偿电抗器减少为1台变频柜、1台励磁变、1节补偿电抗器，其重量、体积减少近一半，更便于运输。

理论值计算（以芨芨湖750千伏变电站A相主变试验为例）
型号：ODFPS-500000/750 额定容量：500/ 500/150 MVA
接线：Ia0i0（三相Yna0d11）冷却方式：OFAF
额定电流：1132.6/3765.33/2380.95 A
主变压器HV、MV----LV及地电容量为：18.39nF
主变压器L----H、M及地：32.85nF
主变压器H、M、L----地：31.36nF
长时感应电压试验预加电压：U1=1.66Um/√3测量电压：
U2=1.44Um/√3U3=1.1Um/√3
4.1变压器各端子ACLD对称加压时电位：
4.2变压器各端子ACLD单边加压时电位：
由4.1、4.2可以看出，单边加压Am-Ua电位差明显比对称加压Am-Ua电位差要低的多，这就有效的降低了长时感应电压带局部放电试验对被试品的损害。

4.3理论计算
高—低压电压比：k 1 = 765/ /63=7.0；
估算该变压器高压侧入口电容集中参数值为：18.39/3=6.13nF
变压器高压对低压变比为：k=765/ /63=7.0
高压侧电容量换算到低压侧电容量为：
6.13×k2=6.13×
7.02=300.37nF
低压对地电容为：
=（32.85-18.39+31.36）/2=22.91nF
这样低压侧对地总电容为：22.91+300.37=323.28 nF
因此变频电源谐振频率为：
f= =1/2×π× =114.27Hz
对地电容电流为：
Ic=UωC=(95×103)×2×3.14×114.27×323.28×10-9=22.05A
被试变压器在试验频率(114.27Hz)下的有功损耗计算:
P88.4/P50=(114.27/50)1.3×(B108/B50)2
P88.4=2.2851.3 ×(k/1.808)2×P50
=2.2851.3×(1.508/2.285)2×109
=2.928×0.436×109
=139.150kW
式中，k=Umax/Un=1.44×800/ /7.0/63=1.508; P50、P114.27分别为变压器在额定电压（442kV）、额定频率（50Hz）和试验电压(665kV)、试验频率（114.27Hz）下的空载损耗。

被试变压器低压侧有功电流为：I=P88.4/Umax=139.150/95=1.465A
此时变频柜输出侧（即励磁变压器低压侧）电流为：1.465×300=439.42A
电源输入电流应为：439.42/1.414=310.72A。

5、成果和结论
5.1单边加压主变中压首端电压与低压首端之间的电势差低于对称加压，这相比对称加压更有利于保护变压器绝缘性能；
5.2单边加压相比对称加压减少了试验回路分支，这有利于控制减少因试验回路产生局放量的因素，试验过程中也便于排查分析局放具体原因；
5.3单边加压相比对称加压减少了所需试验设备数量，其重量、体积减少近一半，更便于运输。

5.4节省了设备倒运量，节省了试验准备时间，提高了试验效率，由原来一天做一台主变提高到目前的一天两台。