110 kV主变局放检测现场试验技术研究

No.52017第年5期2月JiangsuScience江苏科技信息

&TechnologyInformationFebruary，2017

110kV主变局放检测现场试验技术研究

陆钟华

（国网扬州供电公司，

江苏扬州225002）摘要：文章介绍110kV电力变压器局放试验电源的类型及容量选择，分析现场试验的接线方式、干扰

抑制措施等，并结合实例说明110kV电力变压器现场局放检测试验的实施情况。关键词：变压器；局部放电；变频电源；故障诊断；现场试验1无局放试验电源

无法消除，即方波变频电源本体局放量超标，不能满

1.1试验电源的工作方式选择

足电力变压器的现场局放试验要求。

电力变压器绕组连同套管的长时感应电压试验正弦波变频电源是由大功率三极管组成的线性带局部放电试验不同于普通的电气设备耐压试验，因推挽功率放大矩阵网络电路，前置“同步电源功放电需要对试品进行局放信号测量，所以试验设备本体应路”由信号源输出直接推动，后置“桥式整流功放电是无局放设备，特别是试验电源的选择更是重中之重，路”负责大功率输出，大功率器件三极管电路均设计这样才能确保对被试品局放数据的准确测量。目前，在线性放大区域工作，大功率输出采用逐级放大的原局部放电试验电源的选择有中频发电机组、方波变频理，从最初的微小功率的信号源经过多次放大，实现电源和正弦波变频电源3种方式（见表1）。

大功率输出，可获取与标准信号源产生一致的正弦波表1三种局放试验电源比较

信号，由于正弦波变频电源的内部电路均工作在非开关状态，不会产生严重的干扰信号，特别适合作为局中频发电

方波变频正弦波变频

机组

电源电源放试验电源使用。

1.2试验电源的容量选择

试验容量偏大偏小中等电力变压器局部放电试验是在绕组连同套管的体积大型小型中型长时感应电压试验的同时进行测试，试验电源容量选重量

笨重

偏轻

偏重

择的主要考虑因素有：变压器容量和空载损耗、局放有，主要是变频器

有，

主要是IGBT本体局放等的中频信号干等开关器件的工

试验设备自身的能效功率、试验频率与电源有功功率干扰扰，需加装中频滤

作干扰，普通方无

的关系等。

波器

法不能消除

目前，随着用电负荷的迅猛发展，110kV电压等级环境更适合试验室等非常适合现场试比较适合的电力变压器容量也越来越大，扬州电网主变压器的适应性固定场所验现场试验

最大容量为120MVA，由于局放试验主要是在主变感应耐压试验的同时进行测试，所以主变处于空载状传统的局放试验电源普遍采用“中频发电机组”

态，试验电源的容量选择主要考虑变压器的空载损方式，设备体积庞大、笨重、噪声大、设备启动电流很耗，试验电源的有功功率必须大于变压器的无功大，适用于实验室、电磁兼容屏蔽室等具有大功率供功率。

电电源的固定场所。由于现场110kV变电站的站用正弦波变频电源的工作电源取自电网AC380V电源容量较小，额定电流小于144A，无法提供中频三相交流电，经真空断路器输出至前置功放电路，后置发电机组启动所需电流，因此在110kV电力变压器的功放电路“桥式整流功放电路”负责大功率输出。由滤安装工程现场较少采用“中频发电机组”来进行局放波大电感和滤波大电容组成的滤波电路提供大功率试验。

直流电源作为“桥式整流功放电路”的工作电源，空目前电气设备耐压试验普遍采用变频串联谐振开直接合闸时充电电流过大可能会造成低压总电源交流耐压试验成套装置，方波变频电源是该装置的主开关跳闸，因此在试验电源电路设计中增加电容预充要部件，通过改变激励电源的频率，当电源频率和试预合闸回路，避免启动电流冲击。由于“桥式整流功验回路的固有振荡频率相同时，串联回路达到谐振状放电路”在试验过程中发热量很大，需加装风冷系统态，从而在被试品上产生高电压，实现耐压试验目的。进行有效散热。正弦波变频电源作为局放试验电源，由于采用调频谐振原理，可大幅度减小试验电源容从设备自身的能效性能来说比方波变频电源要低很量，试验效率高，非常适合工程施工现场试验。但方波多，但电源本体无局放干扰信号，非常适合局放试验变频电源的逆变部分大量使用IGBT驱动保护模块，使用。试验电源的容量选择必须考虑30%的试验容量调制过程中会产生大量干扰信号，常规的软硬件方法

裕度。

作者简介：陆钟华（1969—），男，上海，本科，高级工程师；研究方向：电力生产与建设。

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一般情况下，

为确保电力变压器的被试品安全和输出5kV，10kV，20kV，40kV四种输出电压。

正弦波变频电源的试验设备安全，主变感应耐压及局无局放补偿电抗器的结构形式为环氧筒式、油浸放试验的试验频率不应低于100Hz，在试验过程中，式、自冷式。通过并联适当数量的补偿电抗器的方式进行调频时，当输出电流没有明显变化，可采用将试来增添被试变压器的空载电流的无功部分。主要技术验频率上调到130~150Hz，或者在被试品的低压端并参数：额定电压20kV，额定电流5A，额定电感量6联补偿电抗器增添电流补偿。经过大量的试验数据证H，额定频率100Hz。

明：电力变压器局放试验所需的试验电源有功功率随无局放电容分压器的结构形式为环氧筒式、油浸频率的升高而降低，通过合理选择试验频率可优化设式、自冷式。电容分压器并联在主变压器的低压侧或计局放试验电源的容量。试验频率与电源有功功率的高压侧，实时电压数据采集，反馈回局放试验电源进关系如表2所示。

行电压控制输出。主要技术参数：额定电压60kV，额定电容量0.001μF，分压比600/1。

表2

50MVA变压器所需电源有功功率与频率的无局放耦合电容器的结构形式为环氧筒式、油浸关系（单相试验）

式、自冷式。耦合电容器并联在主变压器的高压侧，与变压器有功电源频率（Hz）

负载匹配阻抗器配合使用，实时采集变压器局放信功率（kW）100150200250300号，反馈给数字式局放测试仪进行局放测量。主要技1.55倍电压3930252320术参数：额定电压60kV，额定电容量0.0005μF。1.62倍电压43332825212.2试验接线方式

1.8倍电压5341343026电力变压器的交接耐压试验有两种加压方式，一1.9倍电压

59

45

38

34

31

种是直接加压方式，一种是感应加压方式。由于电力变压器容量较大，直接加压方式需要大容量高电压的电源设备，工程施工现场无法满足，因此通常采取可2现场局放试验方案的设计

减少试验电源设备容量，并且有利于现场实施的中压2.1主变长时感应耐压及局放试验系统

侧或低压侧的感应加压方式。110kV主变长时感应主变长时感应耐压及局放试验系统包括正弦波耐压及局部放电试验接线方式如图1所示。

变频电源柜、远程智能操作控制箱、无局放中间变压器、无局放补偿电抗器、无局放电容分压器、无局放耦合电容器、数字式局部放电测试仪、系统附件等部件。局放试验设备的本体局放量应小于10pC及以下。

依据扬州电网主变压器的最大容量为120000kVA，空载损耗为0.967‰以下，试验电源容量裕度30%，因此选用输出功率为150kW的正弦波变频电源柜，即可满足局放试验要求。该变频电源柜采用高保真线性功放技术，输入电压为三相AC380V，输出电压为图1110kV主变长时感应耐压及局放试验接线示意单相0~350V，额定输出电流为0~429A，频率输出范

围为30~300Hz内连续可调，可持续工作1h，采用强

电力变压器的局部放电试验有三种基本原理接迫风机冷却方式。

线，第一种是单相励磁接线法，第二种是三相励磁接无局放中间变压器为单相输出变压器，采用双绕

线法，第三种是在套管抽头测量和校准接线。110kV组口形结构，低压与高压之间、低压与铁心之间放置

变压器高压侧的套管是电容的，带有电容末屏，很容静电屏蔽层，高、低压绕组之间只有磁的联系，而无电

易测量回路阻抗，无须新增耦合电容器，可直接在变的联系。为了满足正弦波变频电源的最佳输出条件以

压器高压套管处进行局放测量，变压器低压侧进行电及现场多种试验电压的要求，设计低压侧为带抽头的

压测量。变压器局部放电试验的基本原理接线如图2单绕组结构，输入电压为0~400V（设300V和350V

所示。两个抽头），额定容量为150kVA，工作频率为100~300Hz。高压侧为4个的绕组，全绝缘，可串并联组合使用。通过改变高压

侧、低压侧的接线方

①单相励磁接线法②三相励磁接线法③套管抽头测量和校准接线式，可实现中间变压器图2电力变压器局放试验的三种基本原理接线

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2.3

局放试验前的校准定标

定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽

局放试验前，必须对试验成套设备及局放试验回略，但应做好记录备查。整个试验期间试品不发生击路进行放电量的校准定标。详细记录所有测量回路上的穿；在U2的第二阶段的30min内，所有测量端子测得的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。放电量Q，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、由于测量阻抗与电容套管末屏串联，因此可在高压套不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。

管的首端与大地之间的回路上直接进行校准定标。如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低2.4局放试验中的加压时序

于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min根据DL/T417—2006要求，应将局放试验和感应的期间内局部放电量不允许的限值，试品才合格。利耐压试验结合到一起进行。对于扬州电网110kV分用变压器套管电容作为耦合电容CK，并在其末屏端子级绝缘变压器，采用长时感应耐压试验（ACLD），加压对地串接测量阻抗ZK。

程序如图3所示。

3局放试验的现场干扰及抑制措施

在电力变压器感应耐压及局部放电试验过程中，C各种干扰信号通过测试回路反馈并显示在数字式局BD放测试仪上，干扰信号和局放信号混杂在一起，给局AE放信号的观察和测量、甚至是局放试验能否成功都带U1来困难。现场干扰信号主要来源于高压电晕放电干U2U2扰、悬浮电位放电干扰、试验电源干扰、地线干扰四种≤13U21.1Um/姨31.1Um/姨3＜13U2情况。针对局放干扰的不同成因应采取相应的抑制措施，抑制干扰的措施主要有消除干扰源、切断干扰途注：1.Um：设备最高运行线电压；U1=1.7Um/姨3；U2=1.5Um/径和干扰的后处理三种方式。姨3或1.3Um/姨3。

3.1高压电晕放电干扰

2.A=5min；B=5min；C：1min（F试≤2F）0或F0÷F试×高压电晕放电干扰是变压器感应耐压及局部放120s（F试＞2F0）

；D：≥60min（Um≥300kV）或≥30min电试验中的主要干扰源之一。由于采用感应加压方式，（Um＜300kV

）；E=5min。为了确保电力变压器在施加正常电压下不产生大的电晕放电，被试品低压侧的感应加压连接线应采用防图3电力变压器局放试验的加压时序

电晕电缆线路，并确保加压线路与接地体之间的距离满足局放试验要求，同时在被试品高压侧的各个带电2.5

局放试验后的合格判据分析

位置上和各个套管上加装防电晕屏蔽罩或均压装置。（1）试验电压不突然下降；3.2悬浮电位放电干扰

（2）在施加U2电压的时间内，局放连续水平不超对110kV变压器进行感应耐压及局部放电试验过300pC或500pC；

时，被试品高压侧的感应电压达到109kV，周围的不（3）在U2电压下，局放无持续上升或增加的趋势；

接地或虚接地的金属导体将产生悬浮电位，并可能发生悬浮放电现象，干扰局部放电测试。消除悬浮电位pC。

（4）在1.1Um/姨3下，

局放的连续水平不超过100放电干扰的措施有：提供一点接地，消除现场的孤立2.6局放试验的步骤

导体，可消除浮动电位带来的干扰；将被试变压器的局放测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行，对连接母线断开后，远离被试变压器的套管端部，并使于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，其可靠接地（有是只需闭合接地开关即可），防止被试也应同时测量并分别用标准方波进行校准。在电压升变压器附近存在不接地引线；确保被试变压器附近的至U2及由U2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放避雷器等电气设备、施工工具和被试变压器上的一切电电压。

配件良好接地；确保局放测试回路的各部件连接良好，在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一可以消除接触不良带来的干扰。定的时间间隔记录放电量Q。放电量的读取，以相对稳

3.3试验电源干扰

试验电源干扰分为两大部分，第一是变压器感应

表3局放量的允许水平设备高压施加预加电压试验电压允许放电量pC标准的名称方式电压时间（kV）（s）电压（kV）时间（min）交接运行中来源备注110kV/1.5Um/姨330≤500pC—国标30≤300pC—GB1094.3—预加电压要求是：1.5Um/姨3电压220kV外施、自激见备见备1.3Um/主变压器注注姨32013《电力变下，5min，升压至Um，5s，降压至1.1Um/姨330≤100pC—压器》1.5Um/姨3，30min-63-

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耐压及局部放电试验成套装置中的电源干扰问题，

第二是供电电源侧和空间无线电的干扰问题。

针对第一种试验电源干扰，要求变压器感应耐压及局部放电试验成套装置的本体局放量是有要求的，即试验设备本身是无局放的，当然完全无局放是不可能的，但本体局放量应严格控制在一定的范围水平内，原则上要求本体局放量≤10pC。可以通过优化系统设计、改进系统结构、合理设计电路、增加屏蔽等加以消除，要控制试验成套设备的本体局放量，重点就是控制局放试验电源的局放量水平，所以选择正弦波变频电源作为工程施工现场进行局放试验的一个可行方案。

图4角钢作为人工接地极的做法针对第二种试验电源干扰，可以

表4被试变压器参数采用加装隔离变压器、滤波电容、滤型号SZ11-50000/110接线方式YNd11波电感等综合降噪措施，可以有效消除来自供电电源侧的高频干扰。屏蔽额定容量50000kVA空载损耗30.139kW测试仪器，可抑制因空间耦合而造成

空载电流0.091%频率50Hz的空间无线电干扰。

编号20150024出厂年月2015年3月

3.4地线干扰

额定电压110±8×1.25%/10.5kV生产厂家重庆南瑞博瑞变压器有限公司

来自地线的高频干扰信号，是最

为复杂和难以消除的。可以采用可靠的单点接地方

电源。式，接地线尽量粗，而且要接地成放射状，避免形成回

4.2.2试验对象条件路和串接方式；局放试验电源、局放测试仪的接地要

分开，必要时局放测试仪可取消接地。对于通过高频CmBmACqCT等测量传感器进入局放测试仪的干扰，可通过局带

AabcmCBA励放软件进行后道降噪处理，如频域开窗和时域开窗。磁

变VCq

C2由于工程施工现场的特殊性，为了局放试验的成的U变功实施，可以采用自制人工接地极的方法解决现场接

频电L地问题，如图4所示。

源

系ZPD4局放现场实例分析

统

X4.1扬州吕桥110kV变电站4#主变的现场局放试验注：A：励磁变压器输出端；C：高压套管电容；V：分压器4.1.1被试变压器参数电压表；L：补偿电抗器；Z：局部放电检测阻抗；PD：数字

被试变压器参数如表4所示。

局部放电测试仪；Cq、U0：校正方波发生器。4.1.2变压器局部放试验接线

变压器局部放试验接线如图5所示。图5变压器局部放试验接线

4.1.3试验电压计算

以A相试验为例，高压侧分接档位“1”，低压ac

表5试验电压与监测电压对照

加压，此时：

U1

高压123.66kV低压18.59kV测量92.9V高压对低压变比k＝121/姨3/10.5＝6.65U2高压109.12kV低压16.4kV测量82V激励电压：U1=1.7Um/姨3=123.66kV，此时：Uca＝U3

高压80kV

低压12.03kV

测量60V

123.66/k=18.59kV

注：高压、低压所指电压为接线端子对地电压：PT

预加电压：U2=1.5Um/姨3=109.12kV，此时：Uca

变比20000/100=200。

＝109.12/k=16.4kV

测量电压：U3=1.1Um/姨3=80kV，

此时：Uca=80/k=12.03kV（1）变压器其他电气常规试验均已完成并合格。4.2试验条件

（2）高、低压绕组应与系统线路断开。试验电压与监测电压对照如表5所示。（3）变压器应注油后静置72小时以上，升高座及4.2.1现场环境条件

套管应充分排气。

（1）现场有足够的场地放置试验设备。（4）变压器套管TA二次绕组必须短路接地,铁（2）现场至少能提供不小于380V/150A的试验

心、夹件可靠接地。

（5）变压器与周围物体保持足够的距离，且周围

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悬浮物体可靠接地

（8）在读取最后一次局部放电量值后，确认局放4.3试验方法、步骤、流程4.3.1试验方法

量无增长趋势，将电压降到1.1Um/姨3，停留5分钟，

变压器局部放电测量采用感应加压的方式进行读取局部放电量，然后降压到0，切断电源。更改试验试验，由变频电源装置提供试验电源。试验利用高压接线，参照以上步骤分别测量B，C相的局部放电量值。

套管电容做测量信号的耦合电容。先进行外施耐压合（9）在测量B，C相的局部放电量值后，降压归格后，然后进行长时间感应电压带局放测量试验。零，断开试验电源，拆除接线，试验结束。4.3.2试验步骤

4.3.3试验流程

（1）按图1进行试验接线。经检查无误后，校正局试验流程如图6所示。

部放电刻度系数。

（2）合上试验电源，启动变频电源装置。（3）在变频装置运行稳定状态下，对变压器升压进行局部放电试验。

（4）升压调频中，必须将试验频率控制在125~250Hz，否则，应重新调节补偿电抗。（5）升压时，当试验电压达到1.1Um/姨3时停留5分钟，测量局部放电量值。

（6）继续升压到1.5Um/姨3，升压后停留5分钟。（7）继续升压至1.7U图6试验流程

m/姨3试验电压，

停留时间由变频装置实际输出频率fs经公式t=6000/fs确定，4.4试验数据

停留时间到后，随即降到1.5Um/姨3，停留30分钟，长时感应电压及局部放电测量试验数据如表6每隔5分钟读取一次局部放电量值。

所示。

表6长时感应电压及局部放电测量试验数据试验电压局部放电量（pC）

低压监控数据

（kV）

试验时间

高压侧变频输出变频输出变频输入试验频率A相

B相C相电压

电流

电流

（Hz）805′403055101

109.125′

653575123.66

6000/试验频率

———5′759810′

704596109.12

15′609020′65359025′65359030′

65359080

5′

45

30

60

（责任编辑王真）

Technologicalresearchoffieldtestonpartialdischarge（pd）of110kVtransformer

LuZhonghua

（StateGridYangzhouPowerSupplyCompany,Yangzhou225002,China）

Abstract:Thispaperintroducesthetypeofexperimentalpowersupplyandtheselectionofcapacityof110kVtransformerinpartialdischargetest,thenanalyzesthelineconnectionmodeandinterferencerejectionmeasures.Atlast,theimplementationofthetestisexplainedwithexamples.

Keywords:transformer;partialdischarge;variable-frequencypowersupply;faultdiagnosis;fieldtest

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