一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置及其試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置及其試驗方法，由P1變頻電源、T1勵磁變壓器、T2勵磁變壓器、L1補償電抗器、L2補償電抗器、C1-C6電容分壓器、局放檢測儀、Em接地端子排、CT1-CT4電流互感器組成。本發(fā)明首次提出了一種換流變雙邊加壓局放試驗法，建立了換流變雙邊加壓局放試驗接線方法和試驗流程，與傳統(tǒng)局放方法對比，大大提高了試驗效果和效率，經過試驗驗證，本發(fā)明具有推廣價值，為電力系統(tǒng)探索變壓器局放試驗方法提供了寶貴的指導和借鑒經驗。
【專利說明】一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置及其試驗方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電學領域，尤其涉及在高壓、特高壓領域，進行換流變壓器雙邊加壓局部放電的一種裝置及其試驗方法。

【背景技術】
[0002]換流變壓器是直流輸電工程中不可或缺的設備，其運行狀態(tài)直接影響直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。它除了具有常規(guī)交流變壓器的作用外，還與換流閥一起實現交流電和直流電之間的相互變換，并將直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)相互隔離，其阻抗還可以起到限制閥臂短路和直流母線上短路故障電流的作用，使換流閥免遭損壞。
[0003]局部放電是指導體間絕緣僅被部分橋接的電氣放電，這種放電可以在導體附近發(fā)生也可以不在導體附近發(fā)生。在強電場中，變壓器內部絕緣中存在的弱點或生產過程中造成的缺陷會引起局部放電，這種放電的能量很小，它的短時存在并不影響電氣設備的絕緣強度，但介質一旦發(fā)生局部放電，這些微弱的放電將產生累積效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴大，最后導致絕緣擊穿。長時感應電壓帶局部放電測量試驗能有效地發(fā)現絕緣內部的固有缺陷或者是由雷電沖擊或操作波沖擊試驗所造成的局部隱患，以便消除這些缺陷，防止局部放電對絕緣造成破壞。因此要保證設備長期運行的可靠性，局部放電試驗是必不可少的。國內外學者對變壓器的局部放電方法進行了很多研究，目前一般采用單邊加壓的方法，由于加壓端對地電位高，電壓越高、自身帶入回路的局放量就增大，對試驗設備危害也越大，嚴重時直接威脅試驗技術人員的生命安全。


【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供的一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置及其試驗方法，由Pl變頻電源、Tl勵磁變壓器、T2勵磁變壓器、LI補償電抗器、L2補償電抗器、C1-C6電容分壓器、局放檢測儀、Em接地端子排、CT1-CT4電流互感器組成；
[0005]其中，Pl變頻電源低壓側接主電網380V動力電源，其高壓側連接Tl勵磁變壓器和T2勵磁變壓器低壓側；T1勵磁變壓器高壓側極性端接換流變壓器閥側繞組C、T2勵磁變壓器高壓側極性端接換流變壓器閥側繞組D ;T1勵磁變壓器和T2勵磁變壓器高壓側非極性端接地；電容分壓器C3、C4串聯，首端接換流變壓器網側繞組A、尾端接地；電容分壓器Cl、C2串聯，首端經CT3后接C、尾端接Em接地端子排；電容分壓器C5、C6串聯，首端經CT4后接D、尾端接Em接地端子排；L1補償電抗器首端經CT3后接C、尾端經CTl后接Em接地端子排山2補償電抗器首端經CT4后接D、尾端經CT2后接Em接地端子排；換流變壓器網側繞組B點接地。
[0006]采用上述裝置，可以使Tl勵磁變壓器和T2勵磁變壓器輸出相位相差180度，保證對稱加壓試驗時，閥側繞組可承受試驗電壓不出現擊穿和損壞的情況。試驗方法按以下7個步驟進行:
[0007]步驟1:從零開始升壓，電壓上升到1.1L/,,,/λ/3，保持5min，并記錄局部放電測量，其中Um為設備最高運行線電壓；
[0008]步驟2:電壓上升到U1 =\.3Um/S，保持5min，并記錄局部放電測量；
[0009]步驟3:電壓上升到CZ1 =1.51/,,,/力，當試驗電壓頻率等于或小于兩倍額定頻率時,試驗持續(xù)時間應為60s，當試驗頻率超過兩倍額定頻率時，試驗持續(xù)應為t =額定頻率fN/試驗頻率4\1203，且不小于15秒，并記錄局部放電測量。試驗時,試驗頻率為250Hz，持續(xù)時間為24s ；
[0010]步驟4:試驗后立即將電壓降至U2，保持60min，期間連續(xù)測量局部放電，并每隔5min記錄局部放電測量；
[0011]步驟5:將電壓降至1.1CZm/力，保持5min,并記錄局部放電測量；
[0012]步驟6:試驗完畢，降壓至零，并關閉電源；
[0013]步驟7:試驗電壓不產生突然下降；在線端電壓為時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于10pC ;在線端電壓力t/ =1.3l/m/V^時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于300pC，局部放電不呈現持續(xù)增長的趨勢，偶然出現的較高幅值脈沖可以忽略不計；在線端電壓為U1/#時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于550pC ;局放試驗后的油色譜分析結果要求合格，并與局放試驗前的分析結果無明顯差異；如果滿足本要求，判斷合格。
[0014]本發(fā)明同現有技術相比，具有以下優(yōu)點和有益效果:首次提出了一種換流變雙邊加壓局放試驗法，建立了換流變雙邊加壓局放試驗接線方法和試驗流程，與傳統(tǒng)局放方法對比，大大提高了試驗效果和效率，經過試驗驗證，本發(fā)明具有推廣價值，為電力系統(tǒng)探索變壓器局放試驗方法提供了寶貴的指導和借鑒經驗。另外，本發(fā)明改變了落后、陳舊的局放試驗模式，降低了電力系統(tǒng)的試驗成本，節(jié)約了試驗的人力和物力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的接線示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明試驗加壓程序流程圖。

【具體實施方式】
[0017]下面將結合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0018]如圖1所示，一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置及其試驗方法，由Pl變頻電源、Tl勵磁變壓器、T2勵磁變壓器、LI補償電抗器、L2補償電抗器、C1-C6電容分壓器、局放檢測儀、Em接地端子排、CT1-CT4電流互感器組成；
[0019]其中，Pl變頻電源低壓側接主電網380V動力電源，高壓側連接Tl勵磁變壓器和T2勵磁變壓器低壓側；T1勵磁變壓器高壓側極性端接C (換流變壓器閥側繞組)、T2勵磁變壓器高壓側極性端接D (換流變壓器閥側繞組)；T1勵磁變壓器和T2勵磁變壓器高壓側非極性端接地；電容分壓器C3、C4串聯，首端接A(換流變壓器網側繞組)、尾端接地；電容分壓器C1、C2串聯，首端經CT3后接C、尾端接Em接地端子排；電容分壓器C5、C6串聯，首端經CT4后接D、尾端接Em接地端子排；L1補償電抗器首端經CT3后接C、尾端經CTl后接Em接地端子排；L2補償電抗器首端經CT4后接D、尾端經CT2后接Em接地端子排；B點(換流變壓器網側繞組)接地。
[0020]采用上述裝置所具有的連接方式，可以使Tl勵磁變壓器和T2勵磁變壓器輸出相位相差180度，保證對稱加壓試驗時，閥側繞組可承受試驗電壓不出現擊穿和損壞的情況。試驗方法按照圖2所示的步驟圖，結合以下7個步驟進行:
[0021]步驟1:從零開始升壓，電壓上升到1.1L/,,,/力，保持5min，并記錄局部放電測量，其中Um為設備最高運行線電壓；
[0022]步驟2:電壓上升到t/2 = 13Un! / S ,保持5min，并記錄局部放電測量；
[0023]步驟3:電壓上升到L - 1.5UW ! S ,當試驗電壓頻率等于或小于兩倍額定頻率時，
試驗持續(xù)時間應為60s，當試驗頻率超過兩倍額定頻率時，試驗持續(xù)應為t =額定頻率fN/試驗頻率fsX120S，且不小于15秒，并記錄局部放電測量。試驗時,試驗頻率為250Hz，持續(xù)時間為24s ；
[0024]步驟4:試驗后立即將電壓降至U2，保持60min，期間連續(xù)測量局部放電，并每隔5min記錄局部放電測量；
[0025]步驟5:將電壓降至1.10’?, /λ/3，保持5min,并記錄局部放電測量；
[0026]步驟6:試驗完畢，降壓至零，并關閉電源；
[0027]步驟7:試驗電壓不產生突然下降；在線端電壓為1.1/7,,,/々時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于10pC ;在線端電壓為=1.3(7,,,/V?時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于300pC，局部放電不呈現持續(xù)增長的趨勢，偶然出現的較高幅值脈沖可以忽略不計；在線端電壓為U1 =1.5Um /#時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于550pC ;局放試驗后的油色譜分析結果要求合格，并與局放試驗前的分析結果無明顯差異；如果滿足本要求，判斷合格。
[0028]完整試驗過程應注意的事項如下:
[0029]1.試驗前，被試換流變壓器的網側與閥側套管、勵磁變壓器中、高壓側套管及補償電抗器必須加裝與其電壓等級對應的均壓環(huán)，保證其在試驗電壓下無電暈；均壓環(huán)和套管需用裸銅線連接起來并固定牢靠，防止懸浮電位放電。
[0030]2.試驗回路中的各接地點必須可靠接地。試驗中，被試變壓器單獨接地，兩臺勵磁變壓器單獨接地，其余試驗系統(tǒng)中的設備一點接地。為了防止周圍金屬物件懸浮放電對試驗的影響，試驗場地臨近的電氣設備、金屬構架必須可靠接地。接地線必須采用專用接地線，或帶透明護套的裸銅線。
[0031]3.由于現場試驗電壓較高，高壓引線的需防暈，勵磁變壓器至補償電抗器至被試換流變之間的連接采用直徑30cm的防暈導線，確保在正常試驗時不出現電暈現象。
[0032]4.檢測阻抗與套管末屏的連接線應盡可能短。試驗時，將檢測阻抗放到換流變套管末屏附近，可以將背景局放降低到30pC以下，大大提高了可靠性。
[0033]為了驗證本發(fā)明的正確性、使用性，本方案采用實施例加以說明。
[0034]被試換流變壓器為特變電工生產的單相雙繞組的變壓器，網側繞組為分級絕緣，閥側繞組為全絕緣結構，額定容量為250MVA，網側繞組額定電壓為525/，最高工作電壓為550，閥側繞組額定電壓為170kV。
[0035]在進行局部放電測量試驗時，為了降低閥側施加電壓值，將換流變的分接開關調至最大檔位進行試驗，即+18檔，其額定電壓為642.97kV，此時網側與閥側的電壓比為
/C =642,97/V3/170 = 2.185 局部放電試驗時網側和閥側電壓值如表I所示。
[0036]表I局放試驗時各側電壓值
[0037]
施加電壓網側電壓值(kV)閥側電壓值(W)
476.4217.9
1.3i7m/V3412.8188.9
LlCZm/V3349.4159.9
[0038]根據特變電工出廠試驗報告數據，被試變壓器網側繞組對地電容為Q = 12800pF,閥側繞組對地電容為Cv = 18000pFo根據公式計算換流變壓器閥側入口電容為:
[0039]C= 士 Q K」+士 C, =^xl 2800 X 2.1852 + 士 χ 18000 =26370pF
[0040]試驗頻率為:/ = lr— = I 1= 269.76Ηζ，被試變壓器的容性電
LL 2π\(zhòng)Ι 13.2χ 26.37 χ 1
流為I。= ω⑶，其中C為換流變壓器入口電容，U為試驗電壓。
[0041]計算出不同電壓下被試變壓器的容性電流如表2所示。
[0042]估算試驗頻率一個很重要的目的就是排除“假諧振點”?，F場試驗時，試驗回路的實際諧振頻率為250Hz，小于理論計算值269.76Hz，實際頻率和理論頻率不同的原因是參數估算誤差、試驗回路中的雜散電容等的影響。
[0043]試驗采用對稱加壓方式進行，所以試驗中補償電抗器對加壓測采用雙邊補償的方式進行補償，各采用一臺額定容量2200kVA，額定電壓llOkV，額定電流20A，電感量6.6H±2%的電抗器。補償電抗器補償電流值為乙=U/coL。
[0044]表2被試換流變壓器電容電流和補償電流
[0045]
施加電壓容性電流(A)補償電流(A)
l.5Um/S9.0110.52
\3UnjS7.819.12
IAUmI Sb Oi7.72
[0046]進行局部放電試驗時，被試變壓器在不同電壓下的有功損耗計算公式如下:
[0047]P = (kX fN/fs) L9X (fs/fN) 16XP0
[0048]式中P。為換流變壓器的空載損耗，90.45kW;fN為額定頻率，50Hz汰為試驗電壓與額定電壓的比值。在M =1.5i7m/W試驗電壓下，網側電壓值為217.9kV，所以k =217.9/169.9 = 1.28，此時有功損耗為:P = (1.28 X 50/250) 19X (250/50) L6X90.46 =89.22kW，有功電流為:IE = PZU1 = 89.22/217.9 = 0.41A。
[0049]在局部放電試驗時，單臺勵磁Tl和T2變容量為550kVA，高壓側額定電壓220kV，額定電流2.5A，低壓側接400V繞組，額定電流1375A，變比為550。變頻電源容量為750kVA，
額定輸出電壓O?400V可調，額定輸出電流1875A。在JZ1 = \.5Um /λ/^"試驗電壓下，變壓器的有功電流為0.41Α，無功電流為Ix = Il-1c = 10.15-9.02 = 1.13Α，所以勵磁變壓器高壓側輸出電流=1.445A ；勵磁變壓器低壓側輸入電流和變頻電源輸出電流為Γ τ



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=1.445X550 = 794Α ;勵磁變壓器低壓側輸入電壓W = ι二/550 = 198V ,,
[0050]本次試驗局部放電測量結果如表3所示，根據試驗數據可知，結果符合規(guī)程相關規(guī)定，試驗合格。局放試驗后進行了油色譜分析，未發(fā)現乙炔，總烴未出現增長，可以判斷換流變壓器內部未出現放電，印證了本本發(fā)明的正確性和可靠性。
[0051]表3局部放電測量試驗數據
[0052]

【權利要求】
1.一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置，其特征在于，由Pl變頻電源、Tl勵磁變壓器、T2勵磁變壓器、LI補償電抗器、L2補償電抗器、C1-C6電容分壓器、局放檢測儀、Em接地端子排、CT1-CT4電流互感器組成；其中: Pl變頻電源低壓側接主電網380V動力電源，其高壓側連接Tl勵磁變壓器和T2勵磁變壓器低壓側；T1勵磁變壓器高壓側極性端接換流變壓器閥側繞組C、T2勵磁變壓器高壓側極性端接換流變壓器閥側繞組D ；T1勵磁變壓器和T2勵磁變壓器高壓側非極性端接地；電容分壓器C3、C4串聯，首端接換流變壓器網側繞組A、尾端接地；電容分壓器C1、C2串聯，首端經CT3后接C、尾端接Em接地端子排；電容分壓器C5、C6串聯，首端經CT4后接D、尾端接Em接地端子排；L1補償電抗器首端經CT3后接C、尾端經CTl后接Em接地端子排；L2補償電抗器首端經CT4后接D、尾端經CT2后接Em接地端子排；換流變壓器網側繞組B點接地。
2.一種根據權利要求1所述的一種換流變雙邊加壓局放試驗裝置的試驗方法，其特征在于，按照如下步驟進行: 步驟1:從零開始升壓，電壓上升到1.1/7,,, Z ,保持5min，并記錄局部放電測量，其中Um為設備最高運行線電壓； 步驟2:電壓上升到t/2 =\.2>UmlS ,保持5min，并記錄局部放電測量； 步驟3:電壓上升到LT1=IJtZm/VL當試驗電壓頻率等于或小于兩倍額定頻率時，試驗持續(xù)時間應為60s，當試驗頻率超過兩倍額定頻率時，試驗持續(xù)應為t =額定頻率fN/試驗頻率fsX 120S，且不小于15秒，并記錄局部放電測量；試驗時，試驗頻率為250Hz，持續(xù)時間為24s ； 步驟4:試驗后立即將電壓降至隊，保持60min，期間連續(xù)測量局部放電，并每隔5min記錄局部放電測量； 步驟5:將電壓降至1.10’? V3保持5min，并記錄局部放電測量； 步驟6:試驗完畢，降壓至零，并關閉電源； 步驟7:試驗電壓不產生突然下降；在線端電壓為1.HL/,,,時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于10pC ;在線端電壓為U = 13Um /力時,局部放電量的連續(xù)水平不應大于300pC，局部放電不呈現持續(xù)增長的趨勢，偶然出現的較高幅值脈沖可以忽略不計；在線端電壓為IZ1時，局部放電量的連續(xù)水平不應大于550pC ;局放試驗后的油色譜分析結果要求合格，并與局放試驗前的分析結果無明顯差異；如果滿足本步驟要求，判斷合格。
【文檔編號】G01R31/12GK104181445SQ201410392036
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權日:2014年8月12日
【發(fā)明者】沈鑫, 曹敏, 閆永梅, 馬紅升, 王昕 , 張林山, 吳水軍 申請人:云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院, 云南電網公司技術分公司