800 kV特高压换流变压器现场局部放电试验分析

2020-02-22江栋才黄谱章

通信电源技术 2020年2期

江栋才，黄谱章

（湖南水电公司检修中心，湖南长沙 410000）

0 引言

为了满足远距离输送大规模电能的需求，换流变压器设备被广泛地应用于各类特高压变电站，主要起到了对电压进行转换以及隔离交流和直流电场的作用。但是相比较普通电力变压器，换流变压器对工作的环境要求，尤其是绝缘性的要求较高，而局部放电试验又是检测换流变压器绝缘性能的重要测试项目之一。因此，研究分析800 kV特高压换流变压器现场局部放电试验具有重要的现实意义。

1 特高压换流变压器的概述

1.1 特高压直流系统

为了解决电能远距离运输过程中存在的电压高、容量大等难题，特高压直流系统可以利用换流器变压器将交流电转换为直流电，然后将其输送至指定的用电客户端，最后通过完成直流电与交流电的转换，实现了电能大容量高电压的长距离输送。相比较交流输电方式，直流输电具有线路电能损耗小、可以实现灵活控制等优点，对于优化我国的能源配置，实现西电东送具有重要的现实意义。

1.2 特高压换流变压器

作为一种特殊类型的变压器，换流变压器一段连接交流系统，一段连接换流阀，是整个特高压直流输电系统中实现交直流转换的重要设备。在交流电网中，换流变压器实现了直流线路与交流电网的协调连接，并完成了电能从两个系统之间的转换传递，其主要作用体现在如下两个方面。

（1）利用换流变压器两侧的绕组，实现了功率的传递，一方面将交流系统中的电功率输送至了整流器，另一方面接收来源于逆变器的电功率，将其输送至接收端的交流系统中，并完成了电绝缘和直流、交流隔离的作用，避免在功率传输过程中，因为接地导致的短路等安全事故[1]。

（2）完成了对电压的变换，确保位于换流变压器两侧的交流母线能够控制在额定电压的要求范围内，同时容许直流侧的电压出现一定程度的偏移，并能够有效地抑制换流变压器的来源于交流电网的过电压。

1.3 局部放电试验

局部放电试验就是将作为绝缘介质的电器进行放电试验，来判断设备的绝缘性能。虽然局部放电现象并不会导致设备的绝缘性能下降，但是可能会破坏局部的放电介质，如果不能采取有效的措施进行治理，势必导致设备的绝缘性能下降，严重时甚至会出现击穿等后果，影响电网的正常运行。通过对换流变压器进行局部放电试验，一方面可以及时掌握换流变压器当前的绝缘性能情况，另一方面能帮助相关工作者确定绝缘故障发生的原因以及对设备的影响程度，从而采取相对应的措施来解决问题，提高换流变压器的工作性能[2]。

2 800 kV特高压换流变压器现场局部放电试验

以某±800 kV的特高压直流输电工程为例，该工程的线路全长1 679 km，途径5个省，完成了电力资源从四川到浙江的输送。本文重点对本工程的换流变压器进行局部放电试验，验证设备的绝缘性能。表1为换流变压器的性能参数表。

2.1 局部放电试验连线

本次现场局部放电试验采用了所需设备少且操作简便的变频电源进行加压，结合试验对象换流变压器的联结方式不同，所采用的局部放电试验连线方式也有所不同。对于采用Y/Y方式和Y/Δ实现联结的换流变压器，其接线方式如图1（a）和图1（b）所示，两者的差异在于阀侧的接地、加压励磁方式不同[3]。其中，G为变频电源；T为试验变压器；L为补偿电抗；T1为被试换流变压器；Z为检测阻抗。

表1 换流变压器的性能参数表

图1 Y/Y方式和Y/Δ换流变压器现场局部放电试验接线示意图

2.2 试验加压方式

本次试验过程中在对环流变压器网侧绕组对地的加压方式应按照如下步骤进行。

（1）当电压未超过U2/3时，接通加压的电源，进行加压，直到电压上升到，保持该电压5 min再进行加压。

（2）待电压继续上升，当U2的取值等于时，保持该电压约5 min再进行加压。

（3）待电压继续上升，当U1的取值等于时，对此时的电压频率进行测定，如果得到的试验电压频次不超过额定频率的2倍，那么局部放电试验时间应当为1 min；反之，如果试验电压频次超出了额定频率的2倍，那么局部放电试验时间应当不低于15 s，但不超过6 000/试验频率。

（4）局部放电试验结束后，应当立刻降低电压，待电压下降至时，保持该电压60 min后再继续降低电压直到电压为，并保持在该电压状态下5 min，最后将电压下降至低于U2/3，断开加压电源后，整个试验结束。

3 现场局部放电试验结果分析

3.1 实验结果

根据实验最终得到的结果可知，采用Y/Y方式连接的换流变压器的三相实验频率均在170 Hz左右，试验采用了10 A的补偿电抗器，最终得到的三相放电量计算结果如表2所示。

表2 Y/Y方式连接的换流变压器局部放电试验结果

3.2 试验中存在的问题

（1）由于换流变压器的套管升高，导致其底座的螺丝无法有效接地，导致脉冲出现成对出现且间隔相同的情况。通过短接不良接地的螺丝，该故障现场消失。

（2）对于换流变压器，它的网侧和阀侧都设置有均压帽，在进行吊装过程中，由于吊环没有及时摘取，导致其放置在均压帽上，在局部放电试验过程中出现了尖端放电的故障。采用铜线连接了均压帽与导电杆，可以消除这一故障。

（3）在进行现场局部放电试验过程中，应注意检查导线之间的连接是否牢固，一旦出现松动问题，势必因为电场的集中产生电晕等现象。同时为了消除因为杂散电流对局部放电试验的影响，还需要对所有的接地线路进行必要的检查。不仅要确保接地线有效的接地，而且要使用带有绝缘保护的接地连接线，以防止地线环流等干扰因素的产生。