1000kv现场接地试验的重要性

1000kv现场接地试验的重要性

0现场衔接试验发展特高压电网技术是中国电网发展的必然前提。晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程是国家电网公司建设特高压电网骨干网架战略的示范工程，也是世界上首条投入商业运行的1000kV输变电工程。特高压变压器是特高压输变电工程最关键的设备之一，受电压高、容量大以及运输限值等影响，特高压变压器设计和制造难度大，现场安装工艺要求高。现场交接试验是验证特高压变压器生产、安装质量，确保其安全投运的重要技术手段。在特高压变压器所有交接试验项目中，带局部放电测量的长时感应耐压试验(longdurationinducedACvoltagewithstandtest,ACLD)是难度最大、考核最严格、对变压器内部绝缘缺陷反应最灵敏的试验，是衡量电力变压器质量的重要检测手段。针对特高压变压器的特点，本文研究了特高压变压器ACLD试验标准、试验设备选择等关键技术，提出了ACLD试验监控方法和抗干扰措施，总结了ACLD试验中出现的问题及其应对措施。1变压器主柱式结构晋东南变电站特高压变压器为单相、油浸式、无励磁调压自耦变压器，由单独的调压变压器进行电压调整，并且在调压变压器中设置补偿器。图1为1000kV变压器的结构示意图。该变压器采用单体、单相5柱式结构(3个主柱，2个旁轭)，单柱容量334MVA，单体容量1000MVA；额定电压(1050/3)/(525/3)±4×25%/110kV；变压器绝缘水平为：高压线路端子SI-1800kV/LI-2250kV/AC-100kV，中压线路端子SI-1175kV/LI-1550kV/AC-630kV，中性点LI-325kV/AC-140kV，低压线路端子LI-655kV/AC-275kVㄢ2高压acld的现场试验标准2.1变压器施加电压根据特高压交流试验示范工程电气设备交接试验标准的要求，主体变压器和调压补偿变压器ACLD试验分别按照图2的顺序、时间及电压值施加电压。图2中：高压绕组Um=1100kV，中压绕组Um=550kV，低压绕组Um=126kV；调压补偿变压器U1=1.7Um/3，主体变压器U1=1.5Um/3；调压补偿变压器U2=1.5Um/3，主体变压器U2=1.3Um/3,U3=1.1Um/3；调压补偿变压器t1=5s,t2=1800s，主体变压器t1=30s,t2=3600sㄢ2.2acld试验晋东南变电站特高压变压器出厂试验时采用单边加压方式，局放检测电压为1.5Um/3，主体变压器的中压绕组和低压绕组的同名端间的电压差为UAm-1a=303.4kV。若采用对称加压方式，测试电压为1.3Um/3时，UAm-1a=337.9kV，较出厂试验的电压差增加了34.5kV，增幅11.4%。在长达60min的试验过程中，电压差增加34.5kV对特高压变压器的绝缘性能将是很大的考验。因此，ACLD试验同样采用单边加压方式。试验电压分别在主体变压器低压绕组1a-1x端和调压补偿变2X(3X)-X端施加，分别在主体变压器A、Am端和调压补偿变1a、2a端测量局部放电量。主体变压器采用中频发电机组作为试验电源，调压补偿变压器采用变频电源柜作为试验电源，并采用相应的电抗器补偿无功。试验原理如图3、4所示。2.3变压器视局部放电量的连续水平施加感应电压过程中，被试变压器内部应无击穿现象和异常放电声，试验电压不应突然下降。在规定的试验时间内，在规定的试验电压作用下，主体变高压端视在局部放电量的连续水平应不大于100pC，中压端视在局部放电量的连续水平应不大于200pC，低压端视在局部放电量的连续水平应不大于300pC，调压补偿变压器视在局部放电量的连续水平应不大于300pCㄢ3试验电源及变压器晋东南变电站特高压变压器出厂试验时，电源频率200Hz，施加1.5Um/3电压时，主体变压器输入电流为45A左右；施加1.7Um/3电压时，调压补偿变压器输入电流为3A左右；主体变压器在工频110kV电压下的空载损耗为152.7kW。出厂试验数据是现场试验设备选择的依据。为增强可比性，现场试验电源采用200Hz中频发电机组，与出厂试验电源频率相同，该电源具有负载适应能力强、性能稳定、可靠性高的优点。受移动式发电机组重量、运输条件以及技术可行性的限制，选用的中频发电机组中，电动机功率为400kW，发电机容量为1000kVA，能够提供被试变压器的有功损耗并具有较好的无功负载能力。中间变压器选择2000kVA/200kV试验变压器，变压器高压端最大可输出电流为10A，完全满足试验容量的要求。为补偿被试变压器的无功功率，需在试验回路中增加补偿电抗器。串联2台3900kvar/87kV补偿电抗器，补偿主体变压器的容性电流，在172.9kV试验电压作用下可提供补偿电流44.8A，基本可以全补偿被试变压器的无功电流；选择400kVA/40kV电抗器对调压补偿变压器的容性电流进行补偿。补偿电抗器的合理选用大大增强了试验的可行性和试验接线的可靠性。4acld试验为了在试验过程中准确掌握试验设备和被试变压器的状况，需采取相应的监控技术措施：1）利用红外热成像检测设备对发电机组、中间变压器、补偿电抗器及试验引线进行温度监测，防止设备过热导致损坏。2）利用紫外成像技术监测试验接线和被试设备以及周边环境的电晕发生情况，为消除局部放电干扰提供技术支持。3）在箱壁上安装超声探头，监测变压器内部放电的位置。4）在ACLD试验前后对被试变压器进行油中溶解气体的色谱分析，为判断内部放电提供辅助手段。5）为准确掌握特高压变压器试验电流的变化，在中间变压器高压绕组接地端、高压补偿电抗器接地端以及被试验变压器加压绕组接地端布置电流互感器，监测电流，跟踪发电机运行状况。5测试注意事项在特高压变压器ACLD试验中，高压套管端部电压将达952kV，标准要求的高压端局部放电量不大于100pC，远小于对500kV变压器要求的500pC。控制试验现场干扰是决定试验能否成功的关键之一，试验中采取了以下抗干扰措施[9,10,11,12,13,14,15,16]：1）试验设备布置尽量简洁、整齐，间隔距离足够远，避免干扰。2）在出线套管端部加装均压环(帽)，1000kV端的均压环直径达3m，可有效防止试验中套管端部电晕放电对测量结果的影响。3）单边加压方式下，主体变低压端172.9kV的试验电压由1条引线承担。为了消除加压引线的电晕，引出线采用直径160mm的无晕导线。4）在发电机出口加装宽频滤波器，在高压补偿电抗器和变压器低压端之间加装阻波器，消除电源系统电压波形畸变对局部放电测量的影响。5）被试变压器周围的金属构件均可靠接地，尖端部位采取屏蔽措施。6）试验回路的所有接地均通过被试变压器箱体的接地点接地，避免形成环流，测量系统单独接地。严格执行上述抗干扰措施，将试验现场的局部放电测量背景控制在50pC以下，满足特高压变压器局部放电量测量背景的要求。进行特高压变压器ACLD试验时，晋东南变电站500kV设备已带电，因此试验过程中必须考虑其影响。经过现场比对500kV设备带电前后的背景噪声的变化，发现带电的500kV设备对特高压变压器ACLD试验并没有明显的不利影响。10