500kV高压并联电抗器现场局部放电试验方法

ICS 29.180K41T/CECT/CEC20170110—FORMTEXTXXXX500kV高压并联电抗器现场局部放电试验方法Thepartialdischargeon-sitetestmethodof500kVhigh-voltageshuntreactor（征求意见稿）FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施中国电力企业联合会发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布T/CECXXXXX—201XkV高压并联电抗器现场局部放电试验方法1范围本标准规定了单相油浸式高压并联电抗器（以下简称高抗）现场局部放电试验方法的试验要求、试验原理、试验步骤及判断标准。本标准适用于额定频率50Hz、电压等级500kV、额定容量30Mvar～80Mvar的高抗现场脉冲电流法局部放电测量。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1094.1电力变压器第1部分：总则GB/T1094.3电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙GB/T1094.6电力变压器第6部分：电抗器GB/T7354局部放电测量GB/T2900.15电工术语变压器、互感器、调压器和电抗器DL/T417电力设备局部放电现场测量导则DL/T596电力设备预防性试验规程3术语和定义GB/T1094.6和GB/T2900.15界定的术语和定义适用于本标准。4试验要求4.1概述高抗现场脉冲电流法局部放电测量应在完成全部常规试验后进行，是考核投运前高抗主绝缘和匝间绝缘性能的一项重要试验。4.2试品要求被试高抗应满足以下要求：a.全部常规试验（包括绝缘油试验）结果合格；b.各侧套管电流互感器的二次端子应全部短路并可靠接地；c.热油循环后应静置72h以上，若制造厂有特殊规定，应满足制造厂要求；d.应充分排气；e.引线应解开，并与高抗保持足够远距离，高压套管顶端应加装均压罩；f.外壳、铁心及周围金属物件均应可靠接地；g.套管表面应清洁干燥。4.3电源及试验装置要求电源及试验装置宜满足如下要求：a.输入电源——额定容量：≧400kVA;——额定电压：380V；——额定频率：50Hz；——相数：三相。b.变频电源柜——输入电源：380V±10％（三相）；——输入电源频率：50Hz；——输出功率：≧300kW；——输出电流：≧875A；——额定调节电压范围：0～350V；——频率调节范围：100～300Hz；——输出波形畸变率：≦3％；——输出电压不稳定度：≦1%；——局部放电量：≦10pC；——噪声水平：≦85dB；——连续工作时间：≧120min；——保护功能：输入和输出的电流、电压、功角等参数实时监测，具备完善的过压过流等保护功能。c.中间变压器——额定容量：≥200kVA；——额定电压：低压0.35kV和0.4kV，高压6kV和8kV；——工作频率：100～300Hz；——相数：单相；——局部放电量：额定电压下，高压端子的局部放电量≤10pC；——额定负载下运行120min，绕组平均温升：≦65K。d.高压补偿电容——单节额定容量：90000pF；——单节额定电压：200kV；——局部放电量：≤10pC；——重量：宜为1T（±20%）；——单节高度：≦2.2m；——单节外径：≦880mm；——组装方式：9节，采用三串两并或其他组合方式。e.绝缘底座绝缘底座耐压：≥20kV。f.局部放电测量系统——下限频带f1：20kHz～80kHz；——上限频带f2：100kHz～300kHz；——推荐频带：40～300kHz，必要时可选用80kHz～200kHz；——测量通道：≧2通道；——显示方式：多个通道同步显示；——扫描频率：具备局放信号内外同步功能；——检测阻抗：通流能力≧25A。g.阻波电抗器——通流能力：≦100A，——电感量：宜选用1mH或2mH；——安装位置：安置于高抗首端均压罩内，也可安置于补偿电容器组尾端。h.均压环结构：高抗首端及电容器组上节均压环宜选用双环结构，若为三节电容器串联，中、下节顶部宜选用单环结构，外形尺寸满足无晕要求。i.试验引线中间变压器输出宜采用20mm2铜芯绝缘导线；高压电容器顶端输出至高抗首端的加压线采用外径≧400mm金属波纹管，内穿导线≧20mm2铜芯绝缘导线，且一端应进行绝缘隔离。j.接地线采用截面为20mm2铜芯绝缘导线。k.电源电缆输入电源电缆采用150mm2铜芯电缆，变频电源柜的输出电缆采用不低于120mm2铜芯电缆。5试验原理试验采用外接变频电源柜、中间变压器和电容器组的组合方式，与被试高抗进行串并联谐振实施交流耐压，通过阻波电抗器提升局放信号信噪比，采用大电流检测阻抗测试局放信号，试验原理图如下图1：图中：Lx——被试高抗；T1——中间变压器；L1——阻波电抗器；C1——串联谐振电容器组C2、C3——并联补偿电容器组；Zm——大电流检测阻抗；D——多通道数字式局放仪。注：上图中L1安装于C3尾端，也可安装于Lx首端。图1高抗现场局部放电试验原理图6.试验步骤6.1视在放电量的校准完成试验回路接线后将已知电荷量Q0注入试品两端，校准方法应按现行国家标准GB1094.3的有关规定，并应注意如下事项：a.检查校准方波发生器电量是否充足；b.试验接线不宜过长，避免杂散电容的影响；c.当更换试品或改变试验回路中任一参数时，应重新校准；d.试验回路的背景噪声水平不宜大于被试高抗规定允许局部放电量的50%，如果现场无法满足，可以允许有个别能分辨是干扰信号并且不影响测量读数的脉冲。6.2加压程序高抗现场投运分为交接和检修后必要时，交接投运时的加压程序应按照图2程序进行局部放电性能检测，检修后必要时的加压程序应按照图3程序进行局部放电测量。a.交接投运高抗加压程序A=5min；B=5min；C=激发时间；D=60min；E=5min图2高抗现场局部放电试验加压程序图以下电压仅指对地的，应为：——在不大于U2/3的电压下接通电源；——上升到1.1Um——上升到U2，保持5min；——上升到U1，保持的时间为C，即当试验频率大于两倍额定频率时，C=120*额定频率/试验频率，单位为秒（s），但不少于15s，当试验频率等于或小于两倍额定频率时，C为60s；——试验后立刻不间断地降低到U2，并保持60min，进行局部放电测量，在此过程中，每5分钟记录一次放电量值，直至60min满；——降低电压到1.1Um3，——降电压，当电压降低到U2/3以下时切断电源，加压完毕。预加电压U1测量电压U2U3=1.1其中，Um为500kV系统最高电压550kV。b.检修后必要时投运高抗加压程序A=5min；B=5min；C=激发时间；D=60min；E=5min图3高抗现场局部放电试验加压程序图以下电压仅指对地的，应为：——在不大于U2/3的电压下接通电源；——上升到1.1Um——上升到U2，保持5min；——上升到U1，保持的时间为C，当试验频率大于两倍额定频率时，C=120*额定频率/试验频率，单位为秒（s），但不少于15s，当试验频率等于或小于两倍额定频率时，C为60s；——试验后立刻不间断地降低到U2，并保持60min，进行局部放电测量，在此过程中，每5分钟记录一次放电量值，直至60min满；——降低电压到1.1Um3，——降电压，当电压降低到U2/3以下时切断电源，加压完毕。预加电压U1=1.5U测量电压U2=1.3UU3=1.1其中，Um为500kV系统最高电压550kV。7试验判断标准如果满足下列要求，则试验结果合格：——加压过程中，试验电压不产生突然下降；——在U2下局部放电量的连续水平不大于500pC；——在U2下局部放电量不呈现持续增加的趋势，偶然出现的较高幅值脉冲可以不计入。只要不产生击穿并且不出现长时间的特别高的局部放电，则试验是非破坏性的。当局部放电不能满足验收判断准则时，可按照试验程序完成试验后，根据现场情况取套管和本体油样进行油化分析佐证。不应简单断然拒绝验收，而应与制造厂就下一步的研究工作进行协商。试验中，因套管引起的困难问题，依据GB1094.3规定执行。（资料性附录）试验计算以xx制造厂的单相60Mvar容量高抗为例，通过计算配置一套可实施高抗现场局放试验的设备，具体如下：A.1、试验设备铭牌表1高抗主要铭牌参数型号BKDF-60000/550/110额定容量60000kvar额定电压550/3kV额定电流188.95A额定频率50Hz额定阻抗1686.17Ω制造年月2015年9月制造厂家XXXX表2电容器铭牌参数型号BAM200-90000额定容量90000pF额定电压200kV局放量Un下＜10pC制造年月2015年6月制造厂家XXXX表3中间变铭牌参数型号YDW-200/6/8/0.35/0.4额定容量200kVA额定电压8/6kV局放量Un下＜10pC制造年月2015年6月制造厂家XXXX表4变频柜铭牌参数型号HVFS-300额定容量300kW输出电压0～350V输出电流0～875A频率范围20～300Hz局放量Un下≤10pC制造年月2014年12月制造厂家XXXXA.2、试验回路参数计算试验的串联谐振回路由中间变压器、电容C1与被试高抗Lx组成，电容C2与补偿被试高抗Lx谐振回路的电流。需要说明的是，分压器可采用高压套管末屏处接电容箱进行电压校核，电压校核完后恢复局放试验接线，所以不考虑图中分压器电容对谐振回路的影响。A.2.1谐振频率计算试验等值电路如下图1：图A.1试验回路等值电路图C1由三节电容器串联组成，电容量（单位μF）计算如下：C1C2由六节电容器通过三串两并的方式组成，电容量（单位μF）计算如下：C2根据高抗的铭牌参数可以计算出高抗的电感量为L=XL2∗π∗f图A.2被试高抗与并联电容器C2的等值电感L为被试高抗与并联电容器的等值电感，则有jωL=jωf=A.2.2、试验电压电流计算预加电压为U1=1.7Um/3=540在不考虑高抗自身损耗的情况下，谐振频率f=229.05Hz时，高抗的感抗XLa）当高抗试验电压为540kV时，试验电流为：I并联电容器的补偿电流为：I中间变压器输出电流为：I中间变压器高压侧（1）中间变压器变比k=8000400=20,变频电源I（2）中间变压器变比k=6000350I按照电源电缆按照每mm2承受4A，选择第（1）种变比下，变频柜输出电缆至少为120mm2（120*4=480A＞466A）。b）当高抗试验电压为476kV时，试验电流为：I并联电容器的补偿电流为：I中间变压器输出电流为：I中间变压器高压侧（1）中间变压器变比k=8000400I（2）励磁变变比k=6000350I同理，亦可求得1.3Um/3（资料性附录）局部放电测量时的干扰和处理B.1现场干扰的来源a）电源干扰。检测仪器及电源与城市低压配电网相连，其中的各种干扰信号易对现场局部放电测量造成干扰。b）各类电磁干扰。邻近高压带电设备或高压输电线路，无线电发射器及其他诸如可控硅、电刷等试验回路以外的高频信号，均会以电磁感应的形式经杂散电容耦合到试验回路，其波形往往与被试高抗内部放电不易区分，对现场测量影响较大。该类型干扰的特点是波形幅值的大小一般与试验电压的高低无关。c）电晕、试验回路接触不良或试验设备的自身放电的干扰。试验回路中由于各连接处接触不良会产生接触放电干扰。电晕放电产生于试验回路处于电场集中处的导电部分，如被试高抗的法兰、金属盖帽、试验设备端部及高压引线等尖端部分。此类干扰的特点是幅值一定，放电频次随电压升高而增加。d）接地系统的干扰。试验回路解读方式不当，如两点或多点接地的接地网系统中，各种高频信号会经接地线耦合到试验回路形成干扰。此类干扰幅值通常与试验电压无关。B.2现场干扰的抑制措施a）电源干扰抑制措施（1）宜采用单台站用变压器或应急发电车为试验系统单独供电，供电电源电缆应尽量避免交叉缠绕并独立排列；（2）宜在380V工频电源入口设置低通滤波器，可抑制来自供电网络的干扰；（3）宜在变频电源出口设置π型低通滤波器或使用隔离变压器，从而抑制来自变频电源的干扰；（4）宜在被试高抗施加电压的入口设置组波电抗器或可在并联补偿电容器组尾端接入阻波电抗器，其阻塞频率与局部放电测量系统的频带范围相匹配，可抑制试验电源系统的传递干扰；（5）宜选用具有内部屏蔽式结构的中间试验变压器，阻隔干扰信号的耦合；（6）在测量仪器220V电源入口设置屏蔽型隔离变压器、采用专用独立电源等措施，可抑制测量仪器电源回路干扰。b）空间电磁干扰的抑制（1）宜选择局部放电测量仪器的适宜频带进行测量；（2）宜缩短局部放电检测阻抗信号传输线的长度，检测阻抗应就近接地，减小空间干扰对检测阻抗的影响；（3）被试高抗上方金属构架上的母线与高抗套管的距离应不小于10m，在现场试验过程中，若影响局部放电测量，可采取断开引流线的方法使其悬空并采用相应的屏蔽措施；（4）被试高抗周边金属物体均应可靠接地；（5）对于相位固定、幅值较高的干扰，可利用具有选通元件的测量仪器抑制/避免此类干扰。c）电晕、试验回路接触不良或试验设备放电的干扰抑制（1）应在所有高电位处加装合适尺寸的均压罩，并可靠连接，防止电晕和悬浮放电对局部放电测量的影响；（2）宜采用直径不低于400mm的金属波纹管，内穿导线≧20mm2铜芯绝缘导线作为高压试验引线；（3）应采用不小于20mm2的绝缘载流线，和被试高抗中性点处绝缘距离大于5m，避免绝缘不良引起的火花放电；d）接地系统干扰的抑制（1）整个试验回路应一点接地，且试验主设备和测量设备接地应分开。采用带有绝缘护套的接地线、缩短接地线长度、放射状连接可抑制来自接地系统的干扰；（2）在变电站内宜选择其他独立接地点作为测量回路的接地点，可抑制测量回路的干扰。e）其他干扰的抑制（1）对于长时间难以排除的干扰，在试验前监测每日不同时段的干扰情况，掌握规律，找到每日干扰较小的时间窗口，尽量安排在干扰较小的时候进行试验。必要时，暂停试验场地周围的电焊及可能会对局部放电测量造成干扰的相关作业。（2）综合考虑气候环境的影响，环境湿度对空间电荷影响较大，相对湿度在50%~70%时开展试验较为理想。（3）加强试验过程的监测。在试验过程中，用紫外成像仪实时监测试验回路和被试高抗，发现电晕放电后采取相应的屏蔽措施；使用超声定位仪对被试高抗进行辅助检测，以判断放电的来源。（资料性附录）试验过程中校准电压参考值分压器经校准后，用于（变比约1500）校核高抗试验的实际电压值，现场可采用高压套管作为高压臂，外接电容箱作为低压臂进行测量，并对应在变频电源控制箱显示的输出电压监测试验，数据如下：表C.1试验过程中校核电压参考值试验时间：2016.06.16温度：26.1℃湿度：56.7%RH相别U峰值电压表VU变频柜输出VI变频柜输出A谐振频率fHzA相505067225.7119.2109160225.7170.3151228225.7230200308225.7232V（1.1Um/√3）204317225.7317V（1.5Um/√3）276426225.7360V（1.7Um/√3）323478225.7B相52.75369224.8104.699137224.8164.7151216224.8221.6198291224.8233.5（1.1Um/√3）207307224.8318.1（1.5Um/√3）284418224.8358.5（1.7Um/√3）325471224.8C相48.35063225.7102.9100134225.7157.4150206225.7214.1201280225.7234.3（1.1Um/√3）214319225.7317（1.5Um/√3）307414225.7361（1.7Um/√3）347482225.7注：峰值电压表测量电压为有效值，峰值电压表读数为低压臂测量值。（资料性附录）试验报告交接投运高抗现场脉冲电流法局部放电测量报告模板见表表D.1，检修后必要时投运高抗现场脉冲电流法局部放电测量报告模板见表D.2。表D.1交接投运高抗现场局部放电测量报告模板试验时间：20xx年xx月xx日温度：xx.x℃湿度：xx.x%RH施加电压倍数（时间min试验频率Hz高压端局放量pC备注1