技术与应用 ２２ ０ｋＶ变压器局部放电试验分析 王士鑫 任小花 缪志农２ （１．西华大学电气信息学院，成都 ６１００３９；２．攀枝花学院电气信息学院，四川攀枝花 ６１７０００） 摘要 文章介绍了几种变压器局部放电试验常用的电源类型及各种电源的优缺点和现场试验 接线方式，分析了干扰的来源，提出了一般的抑制措施，结合实例说明开展变压器局部放电试验 判断局部放电的原因的准确性和重要性 关键词：变压器；局部放电；变频电源；２２０ｋＶ Ｔｅｓｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ２２０ｋＶ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＰＤ） ＷａｎｇＳｈｉｘｉｎｉ ＲｅｎＸｉａｏｈｕａ Ｍｉａｏ Ｚｈｉｎｏｎｇ： （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３９； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃ￣ｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６ １ ７０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｓｔ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｓｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ：２２０ｋＶ 电极之间在高电场强度作用下未贯穿电极的放 电现象即局部放电，它在液体绝缘气泡中、固体绝 缘的空穴中或是不同介质特性绝缘的分界面上均可 能发生。一般情况下，此种放电的能量是很小的， 短时的存在不会对电气设备的绝缘强度造成影响。 但是，如若在电气设备绝缘运行中不断出现局部放 电，则这些微弱的放电产生累积效应，使设备的绝 缘性能逐渐劣化并使局部放电缺陷扩大，最终导致 整个绝缘击穿 Ｊ。 几种。 １）工频电源方式。此种加压方式不易发现变压 器纵绝缘的局部放电缺陷，但大量的现场试验表明， 当变压器绝缘内部存在较严重的局部放电缺陷时， 通过这种试验判断故障、分析绝缘状况还是有效的， 并能得出正确的结果。此种方式目前已很少用，仅 在现场测量不具备其他电源时，而又认为有必要进 行局部放电试验验证缺陷查找故障的情况下。 ２）中频发电机方式。通常由电动发电机组生产 试验所需频率的电源，具有输出电压稳定、维护方 便、结实耐用、安全性好、高可靠性等优点。但设 备的体积大，重量相对较重，同时由于发电机定子 容性电流的助磁作用，在被试品容性负载较大时可 能引起自激现象，对补偿电抗容量的设计要准确。 几乎所有电压等级和容量的变压器试验均使用发电 机方式，它是目前应用最广泛的电源方式。 传统的绝缘试验方法很难发现局部放电缺陷， 随着电压等级的提高，这个问题越来越严重。现场 局部放电测量ｆ４］，是变压器绝缘性能评定的一种有 效的方法。现场局部放电试验不仅灵敏、有效地检 测出了绝缘中的微小缺陷，而且是检验变压器能否 在工作电压下长期运行的手段。新安装和大修后的 ２２０ｋＶ及以上电压等级变压器现场进行局部放电试 验近年来得到广泛应用。这项试验在很大程度上保 证了变压器投入运行后的安全稳定。 ３）变频电源方式。采用电力半导体变频电路将 ５０Ｈｚ的工频变换成中频交变电源。此电路较为复 １试验电源的获取Ｌ５Ｊ 如今，局部放电试验常用的电源类型有以下 杂，对元件参数要求苛刻，带无功负载能力差，但 这种方式的突出优点是设备体积小，重量轻，运输 方便且输出频率可连续调节。因此，它可输出不同 ２０１３年第１０期＝ｌｌ＝ｌｌ￣Ｉ ６１ 技术与应用 频率的交流电压，变频电源可输出５０Ｈｚ交变磁通进 行退磁，可减小局放试验时引起的高压电压升高和 减小冲击合闸时保护动作的机率。利用适当的补偿 电抗器可使试验回路在接近并联谐振工况下工作， ｈ．Ｖ．线路端子：ＳＩ／ＬＩ／ＡＣ ７５０／９５０／３９５ｋｖ ｈ－ｖ．中性点端子：ＬＩ／ＡＣ １ＴＩ－Ｖ＿线路端子：ＬＩ／ＡＣ １．Ｖ－线路端子：ＬＩ／ＡＣ ４００／２００ｋＶ ４８０／２００ｋＶ ７５／３５ｋＶ ｍ＿Ｖ．中性点端子：Ｌｌ／ＡＣ ３２５／１４ＯｋＶ 试验电压高压侧：Ｕｌ＝Ｕｍ＝１．１５Ｕ＝２６４．５ｋＶ 所需电源的容量较小，目前常在２２０ｋＶ及以下电压 等级的变压器局放试验中使用。随着电子技术的不 断进步，变频电源的应用范围正逐步扩大。 ２ 试验接线 Ｊ ２２０ｋＶ变压器局部放电试验接线如图１所示，用 变频电源作为试验电源，供给一台多绕组中问变压 器，中间变压器高压侧接补偿电抗器组，补偿高压 变压器容性无功，用电容分压器直接测量中被试变 压器的输出电压，即高压变压器低压电压值。 变 被试品 输 频 入 电 源 柜 图１ ２２０ｋＶ变压器局部放电试验接线图 试验时，预先将频率调节至１００Ｈｚ左右；合闸 后，升压至２０Ｖ左右；然后调节频率，观察输出电 流的变化。先进行“频率粗调”，当输出电流减小时， 表明频率调节的方向正确，则按照这个方向调节， 在接近试验频率时，可以进行“频率细调”，直至电 流最小，此时的频率就是试验频率。然后升压到试 验电压，在升压过程中缓慢进行，防止电流激增。 适当时，可以微调频率，接近试验电压时，禁止调 节频率，防止调节频率时产生过高电压损坏被变压 器。 ３被试变压器试验参数 型号：有载调压变压器ＳＳＺ１０ １５００００／２２０ 额定容量：１５００００／１５００ｏ０／７５０００ｋＶＡ 额定电压：２３０￣１．２５％／１２１／１０．５ｋＶ 额定电流：３７６．５／７１５．７／４１２３．９Ａ 额定频率：５０Ｈｚ 连接组别：ＹＮ／ｙｎ０／ｄｌ １ 冷却方式：ＯＮＡＮ 绝缘水平： ６２ Ｉ ｑ￣ｔｌｌｔｔ ２０１３年第１０期 Ｕ２＝１．１ ／４３＝１６８．０ｋＶ ｕ３＝１．５ ／４３＝２２９．１ｋＶ 中压测：ｋ１＝２３０／１２１＝１．９ ＝２６４．５／１．９：１３９．２ｋＶ Ｕ２＝１６８．０／１．９＝８８．４ｋＶ Ｕ３＝２２９．１／１．９＝１２０．６ｋＶ 低压侧：ｋ２＝２３０／４３／１０．５＝１２．６５ Ｕ￣＝２６４．５／１２．６５＝２０．９ｋＶ。 Ｕ２＝１６８．０／１２．６５＝１３．３ｋＶ Ｕ３＝２２９．１／１２．６５＝１ ８．１ｋＶ ２２０ｋＶ变压器进行现场局放试验时，采用变压 器低压侧单边加压方式。 ４现场干扰及抑制措施［ ］ ４．１高压电晕放电干扰 试验过程中高压套管端部将有很高的电压，为 防止电晕放电影响测试结果，必须对其进行有效的 屏蔽。如果高压引线设计不当，在引线上的尖端电 场集中处也会出现电晕放电。因此，这些引线要用 光滑的圆柱形或者直径足够大的蛇形管构成，以预 防在试验电压下产生电晕。 ４．２悬浮电位放电引起的干扰 变压器进行局部放电试验时，周围的不接地或 虚接地金属体在施加电压达到一定值时将产生悬浮 电位，可能出现悬浮放电现象，干扰局部放电测试。 试验时应保证所有试品及仪器接地可靠，设备接地 点不能有生锈或漆膜，接地连接应用螺钉压紧。 ４．３ 电磁辐射或磁感应引起的干扰 静电或电磁感应以及电磁辐射引起的干扰均能 被放电试验线路耦合引入而误认为是放电脉冲，所 以为消除这些干扰，应对试验线路加以屏蔽。 ４．４来自仪器电源的干扰 局部放电测试仪的电源应采取抗干扰措施。通 过隔离变压器、电容、电感滤波等措施，一般可以 有效消除来自电源的高频干扰信号。 ４．５地线干扰 来自地线的高频干扰信号很复杂也难以消除。 技术与应用 长期经验告诉我们，局部放电试验回路应采用可靠 的单点接地，接地线尽量粗，而且要结成放射状， 避免形成回路和串接方式。此外，局部放电试验电 源、局部放电测试仪的接地要分开，必要时局部放 电测试仪取消接地。 与引出端口接触，边缘产生放电所致。经处理，再 次进行局部放电试验，波形正常，放电量很小，在 规定范围内。 ６ 结论 局部放电可能是由于内部绝缘缺陷造成，也有 可能是又由于外部一些干扰所引起，所以对被试变 压器出现局部放电时，应谨慎处理，根据波形图仔 细分析，逐步排除由于外部干扰所导致的局部放电． 最后做出正确判断。如果将内部绝缘缺陷误判为外 部干扰所致，在以后变压器的长期运行中，可能导 致变压器绝缘的进一步扩大，甚至导致整台变压器 的报废，而将变压器的外部缺陷误判为是变压器的 内部缺陷，而将变压器解体，两者造成的损失都很 巨大。 ５ 实例分析 目前，变压器局部放电试验的作用是：①考核 内部绝缘情况；②考核变压器的工艺；③考核安装 情况。尤其是新变压器，绝缘缺陷可能性很小，多 数是安装问题。 下面对四川资阳２２０ｋＶ普安变电站一台新安装 后的变压器进行现场局部放电实验过程中出现的情 况进行分析。施加电压到一定值时，出现较明显的 放电现象，继续加压，放电量越来越高。根据分析 判断可能试验场周围有未接地的金属产生了悬浮电 位而出现悬浮放电现象，经检查发现一电抗器未接 地；处理后重新加压，当试验电压加Ｎｏ．８ 时波形 显示出明显的不规律的放电现象，分析可能是电源 参考文献 ［１］ 王永辉，阎春雨，高骏，等．变压器现场局部放电测 试中的抗干扰措施［Ｊ］．河北电力技术，２０００（１）． ［２】 葛景谤，邱吕容，谢恒坤．局部放电测量［Ｍ】．北京： 机械工业出版社．１９８４． 线路太长，导致回路中有放电；对绝缘杆进行处理 后，重新加压，接着发现当试验电压加到１．１ＵＮ时， 波形显示有偶然性放电且放电量很高；重新对绝缘 杆进行处理，将电缆线提起距离地面一定的高度用 ［３】 张永跃．大型变压器现场局部放电试验的方法［Ｚ１． 浙江省电力试验研究所，２００６． ［４】李建明，朱康．高压电气设备试验方法［ｚ】．四川省 电力试验研究院．２００１． 绝缘胶布拴在绝缘杆上消除电磁干扰；然后重新加 压，经处理后，此干扰波消失。继续加压，当试验 电压加到１．ＳＵＮ时，波形显示有局部放电，放电量仍 超标，依次对接线中的各装置进行检查，未发现有 任何问题，对变压器多次加压，靠近变压器时，昕 到有“嘶嘶嘶”的放电声音，关闭照明灯，观察火 花放电部位，发现放电发生在变压器的三个引出端， 分析发现是由于端帽长时问未清理，周围有灰尘， ｔ ［５］魏志雄，付超，等．用变频电源进行特高压变压器 局部放电试验［ｚ】．武汉：国网电力科学研究院． 作者简介 王士鑫（１９８７．）男，硕士研究生，研究方向电气设备在线监测与故 障诊断。 皇 奎 复合控制的ＡＰＦ可有效抑制铁路牵引供电系统的谐波 但由于牵引供电系统的电压等级较高，直接接入有源电力滤 波器ＡＰＦ会比较困难，一般会采用降压变压器接入，以降 低有源逆变器的容量。 目前，我国电气化铁路中普遍存在的电能问题主要包括 谐波电流和谐波电压超标、三相电压不平衡（负序电流）、 供电线路电压过低（稳态无功）和电压波动严重（动态无功） 等。这些问题会降低牵引供电系统本身和上级电力系统的供 按照有源电力滤波器ＡＰＦ的接入方式可以分为并联型 电质量，影响整个电力系统的安全和经济运行。研究适合我 国电气化铁路牵引供电系统的电能质量补偿系统，对确保我 国电力系统的安全、经济、高效的运行具有极其重要的意义。 作者主要针对有源电力滤波器ＡＰＦ进行研究。在电气 化铁路中，采用有源电力滤波器ＡＰＦ，可以进行动态的谐波 和串联型。并联型ＡＰＦ主要用于补偿电流型谐波源，其基 本控制方式主要有负载电流检测和电源电流检测等。串联型 ＡＰＦ则适合补偿电压型谐波源，其控制方式主要有电源谐波 电流检测和负载谐波电压检测等。 欲了解进一步详情，请参阅即将出版２０１３年的第１１期 《电气技术》杂志。 抑制和无功补偿，有效抑制电网谐波，提高系统供电质量。 ２０１３￣１ｏ期嘲１．Ｉ麓燕ｊ ６３
