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1、变压器现场局部放电试验接线的探讨变压器现场局部放电试验接线的探讨摘要摘要变压器在现场进行局部放电试验时，应根据不同被试变压器的接线组别、电压、 变比来合理地选用试验接线。文章介绍了现场局部放电试验中采用的几种试验接线。关键词关键词变压器局部放电励磁ABSTRACTABSTRACTWhen on site tests of transformer partial discharge are carriedout, the testing scheme should be carefully selected according toconnection, ratio of transformat
2、ion and voltage class of testedtransformer. In this paper some schemes applied to partial discharge teston site are presented.KEY WORDSKEY WORDSTransformerPartial dischargeMagnetic-excitation1 1前言前言随着变压器制造技术的进步， 变压器一般的缺陷都能在制造过程中被检测或消除，但变压器内部存在的局部放电，在制造过程中还不易被控制，所以变压器局部放电测量成了变压器试验的重要项目。变压器局部放电的大小，是标志
3、变压器绝缘性能的一项重要指标。测量变压器局部放电水平，是评定变压器绝缘性能的有效方法。 目前除了制造厂出厂时进行该项测量外，对 220kV 及以上电压等级的变压器，为了检查变压器经过运输、安装以及排氮充油处理后的绝缘水平，还要求在投运前必须进行该项试验。 对运行中的变压器当怀疑其有放电现象或检查大修质量时， 同样需要进行局部放电测量。试验标准是按照 GB1094-85 及电力行业 DL417-91 的规定进行的。几年来的实测表明，局部放电试验是一种能成功地检测绝缘中微小缺陷的有效方法， 同时作为考核变压器能否在工作电压下长期安全运行的检验方法，因而局部放电试验在现场得到广泛应用。2 2试验电源
4、试验电源浙江省早期在现场局放试验中， 曾使用过用很多配电变压器组成的三倍频试验电源（试验设备多、场面大、设备搬运和接线工作量大）。后来又改用调频电源（运输震动和试验时可控硅容易损坏）。目前应用于现场局部放电试验的电源装置，是一套中频发电机组。该装置的工作原理是用三相异步电动机，拖动中频发电机，发出频率 250Hz，电压 0690V 的单相或三相电源，经中间隔离升压变压器（0.66/35kV）升压，向被试变压器低压侧施加电压，在高、中压侧感应出所需的试验电压。该装置移动方便，调压平稳，现场接线简单，性能也比较可靠。由于大型变压器容性无功功率很大，就必须用电抗器（额定电压 15kV，最高可以用到
5、1.3 倍）在被试变压器的低压侧进行补偿，使总的无功功率略呈感性。这样即可减少试验机组的出力，又可防止发电机组的自励磁。中频发电机组（简称电源车）的接线如图 1。M 为三相异步电动机 (320kW，380V，50Hz)。G 为中频同步发电机 (560kVA，690V，250Hz，437A)。T 为中频试验变压器 (35000/660/140V，400kVA)。L 为补偿电抗器组 （YKD160、80、40kvar/15kV）。图 1250Hz 中频发电机组试验电源Fig.1Power supply for test of 250Hzmedium frequency generator3 3试验
6、接线试验接线大型变压器采用分级绝缘结构， 在现场进行局部放电试验时，一般使用分相加压的方法。 即在变压器低压侧一绕组上施加试验电压，通过改变接线方式和改变高压分接档的位置，使各侧电压达到试验电压值。再利用被试变的 500kV、220kV 套管电容作为耦合电容，从套管末屏处抽取信号，测量局部放电值。浙江省几年来利用电源车，对变压器进行局部放电试验常用的接线方法有以下几种。 (1)被试变压器 1型号：OSFPSL-120000/220，额定电压 23022.5%/121/11kV，额定容量 150MVA，接线组别 Yn.ao.d11，空载电流 I00.28% ，空载损耗P065kW，保定变压器厂
7、1986 年 12 月制造。试验时高压分接放在第一档，各部电压计算如下：高、低压变比 K12301.05/中、低压变比 K2121/当高压测量电压 1.5Um/1112.675/116.3511.5252/218kV 时低压电压： Uac218/K1218/12.67517.2kV中压电压： UAmUacK2109.2kV当高压达到试验电压 218kV 时，低压所加电压为 17.2kV，所以可用一只电抗器和中间隔离升压变压器 X 端接地方法。 这种方法对低压是三角形接线的变压器是较常用的试验方法。试验接线见图 2，以试验 A 相为例（测量和保护装置省略，以下同。）这种测量回路值得注意的问题是，
8、A 相从低压绕组感应加压时，理论上认为b、c 相串联阻抗是 a 相阻抗的 2 倍，高压侧 A 相感应出电压本应也是 B、C 相电压的 2 倍（B、C 相电压相等而极性相反)。但实际上由于变压器结构不同，各相磁通 A、 B、 C 分布不等，A 相励磁时各柱磁通分布示意图见图 3 所示。而感应的电压又服从于 E4.44fw 的规律，因此高压（或中压）线圈中的感应电压， 也就不能与低压线圈中流过的励磁电流成比例。当 A 相感应出试验电压为 UA时，经现场实测 B 相感应电压约为 0.7UA，C 相感应电压约为 0.3UA（当 C 相励磁时情况相反）。A、C 相间电压为UACUA0.3UA1.3UAA
9、、B 相间电压为UABUA0.7UA1.7UAA 相励磁时电压向量图见图 4 所示。根据国家标准 GB1094-85 的规定，220kV 电压等级变压器在 UA1.5Um/3 的测量电压下的试验持续时间为 30s，预加电压 Um下的持续时间为 5s。A 相在测量电压 1.5Um/时：371kVUAB1.7UA1.71.5252/A 相在预加电压 Um时：UAB1.7UA1.7Um1.7252428kV国家标准规定分级绝缘 220kV 变压器相间感应耐压为 395kV，时间 1min。而 A、B 相间在 A 相对地电压为 Um时 UAB为 428kV，超出感应耐压为 395kV 的标准。时间虽为
10、 5s，对相间绝缘仍是一个考验。但根据浙江省多年来对20 多台这种接线组别的变压器采用这种接线的经验，认为这种接线是方便可行的，并没有发现相间绝缘有损伤的情况。当 B 相励磁时，由于铁心对 B 相磁路是对称的，B 相对 A、C 相磁路相等。在测量 B 相局放时，并没有以上情况。当 B 相达到预加电压 Um时，三相电压和相间电压分别为UAUC0.5UBUABUBC1.5UBB 相在预加电压 Um时：UABUBC1.5UB1.5Um1.5252387kVUAB、 UBC在 B 相达到预加电压 Um时则小于相间感应耐压 395kV 值。B 相试验时铁芯中的磁路分布图和向量图从略。图 21 号被试变压
11、器局放试验接线图(以 A 相为例)Fig.2Partial distcharge test connectiondiagram for transformer 1图 3A 相励磁时各柱磁通分布示意图Fig.3Magnetic flux distr-ibution sketch of each pillarwith phase Aexcited.图 4A 相励磁时电压向量图Fig.4Voltage vectorsketch of each phase with phase A excited.(2)被试变压器 2额定电压 52522.5%20kV， 联接组别Yn d11， 额定容量 680750
12、MVA，空载电流 I00.11%，空载损耗P0336kW，法国ALSTHOM，1991 年制造。试验时高压分接放第档，各部电压计算如下：高、低压电压变比 K5251.025/当高压测量电压为 1.5Um/201553476.3kV 时1.5550/低压电压为 Uac4763/K476.3/15.5330.7kV所以采用额定电压由 15kV 的 2 只电抗器串接来补偿。2 只电抗器中间接地， 中间隔离升压变压器与电抗器布置成星形输出， 被试变压器试验接线见图 5。图 52 号被试变压器局放试验接线图(以 A 相为例)Fig.5Partial distcharge test connection
13、diagram for transformer 2(3)被试变压器 3型号：OSFPS150000220，额定电压 23032.511737kV，联接组别 Ynaod11，额定容量 150MVA，空载电流 I00.12 % ，空载损耗P054kW，合肥 ABB 变压器有限公司 1995 年 5 月制造。该变压器低压虽是三角形接线，但低压电压是 37kV。试验时高压分接在额定档，各部电压计算如下：高、低压电压变比 K1230/中、低压电压变比 K2117/373589/371826当高压218kV 时低压电压为 Uac218K12183589607kV中压电压为 UAmUacK260718261
14、108kV而中间隔离升压变压器额定电压只有 35kV，所以只能采用二只中间隔离升压变压器低压并联输入，高压串联输出，中间隔离升压变压器 X1和 A2联接后接地的接线方式。这样使低压输入没有超出中间升压变压器的额定电压，高压输出 A1、 X2之间的电压又能达到试验电压的要求。 补偿电抗器是采用 4 只串联接法，电抗器下用支柱绝缘子支撑。被试变压器试验接线见图 6。图 63 号被试变压器局放试验接线图(以 A 相为例)Fig.6Partial distcharge test connection diagram for transformer 3(4)被试变压器 4型号：OSFPSZ-150000
15、220，额定电压230812511737511kV，额定容量 150MVA，接线组别 Ynaoynod11，空载电流 I00.14% ， 空载损耗 P063kW， 沈阳变压器厂 1997 年 4 月制造。 该变压器 220kV 和 37kV 侧都是星形连接，低压 11kV 是在变压器内部三角形连接的平衡线圈，是一端引出接地的。所以在高压侧进行局放测量时，可用 37kV 侧对应的被试相施加电压，中性点 O 点接地。试验时各电压都在额定分接下，各部电压计算如下：高、低压电压变比 K123037622中、低压电压变比 K211737316当高压218kV 时低压电压为 Uco218K12186223
16、5kV中压电压为 UCmUcoK237316110kV所以可用一只中间隔离升压变压器选用二只或三只电抗器串接进行补偿， 试验接线见图 7。(5)被试变压器 5型号：OSFPSZ7-150000220，额定电压 220812511737510 5kV， 额定容量 150MVA， 接线组别 Yn ao yno d11， 空载电流 I00.13 % ，空载损耗 P0620kW，沈阳变压器厂 1997 年 6 月制造。该变压器 220kV 和37kV 侧也都是星形连接，低压 105kV 也是在变压器内部三角形连接的平衡线圈，是一端引出接地的。被试变压器 5 与被试变压器 4 是相似的，但被试变压器的参
17、数略有不同。被试变压器 5 试验时不同之处是当试验 A 相时，37kV侧 b、c 短接与 O 点之间加压（试验 B 相时，a、c 短接与 O 点之间加压；试验 C相时，a、b 短接与 O 点之间加压）。被试变压器4 试验接线称为被试相加压法，被试变压器 5 的试验接线称为非被试相加压法。试验接线见图8。试验时各分接档都放在额定档，试验时各侧电压计算如下：图 74 号被试变压器局放试验接线图(以 C 相为例)Fig.7Partial distcharge test connection diagram for transformer 4图 85 号被试变压器局放非被试相加压试验接线图(以 A 相
18、为例)Fig.8Voltage raisang test connection diagram of non tested phase withpartial discharge of transformer 5高、低压电压变比 K1220（372）1189中、低压电压变比 K2117（372） 632当高压218kV 时低压电压为 Uabo218K12181189183kV中压电压为 UcmUaboK21836321157kV试验时可用一只电抗器来进行补偿。 如果这台被试变按照图 7 被试相加压法进行试验，当高压达到测量电压 218kV 时，则低压侧所加电压是 1832366kV；当高压达到
19、预加电压 252kV 时，低压电压是 423kV，大大超出中间隔离升压变压器的 35kV 额定电压。如果用被试相加压法，就必须用二台中间隔离升压变压器串接的方法来进行。而用非被试相加压法，只要一台中间隔离升压变和一台电抗器并接（电抗器上承受电压仍小于 13 倍额定电压），也可用二台电抗器串接后与中间隔离升压变压器并接。 电抗器需要并接的容量按补偿的要求来计算。这样， 对这台被试变压器用非被试相加压法使试验设备的运输和搬运大为减少，可少用一台中间隔离升压变压器，使试验接线更加方便。被试相加压法与非被试相加压法作用原理是一样的。4 4小结小结(1)由于不同地区所采用的变压器电压、变比、接线组别不同
20、，被试变压器在试验时选择的分接档也不同。因此试验前必须根据现有的试验条件，合理地选用试验接线，对每次试验是至关重要的。(2)图 1 接线方式浙江省采用较多，这种接线试验方便，没有发现绝缘损伤事故。但对于一些重要的变压器为慎重起见，可在试验A 相（或C 相）时，采用高压 B、C 相（或A、B 相）短接的方法（应注意短路线应适当加粗，以避免短路线电晕放电）。也可以改在中压侧或低压侧（对于低压侧是星形接线的变压器）短接，从而形成一平衡线圈，使铁芯中的磁通分布相等，这样，B、C 相对 A 相电压都为 15UA，使试验时相间电压不超过感应耐压值。这种接线也能使主绝缘和纵绝缘同时检查到。(3)对于是否采用被试相加压和非被试相加压，现场可根据被试变压器的不同电压、 变比和试验设备的接线特点等，以及采用被试变压器的不同分接档来方便灵活选用。 两种试验达到的效果是完全一样的。非被试相加压法试品励磁电压降低 12，但励磁电流将增大一倍，两者试验电源的总容量是不变的。
