电力变压器现场局部放电试验方法

1、电力变压器现场局部放电试验方法金庆华（云南省送变电工程公司调试所）摘要:电力变压器的常规绝缘试验很难发现变压器内部绝缘局部受损或局部匝间短路缺陷问题，测试变压器的局部放电特性关键在于检查变压器绝缘内部是否存在弱点和缺陷。本文根据现场调试经验，给出试验结果，简要介绍电力变压器现场局部放电试验方法。关键词：【变压器】、【局部放电】一、引言：电力变压器作为变电所最重要的高压电气设备，对电力系统的安全稳定运行至关重要，如运行发生故障，其检修难度大、时间长、经济损失严重。随着电力变压器电压等级不断提高、容量增大，常规绝缘试验很难发现变压器内部绝缘局部受损或局部匝间短路缺陷问题，

2、而进行变压器交流耐压试验在一定程度上损伤绝缘，影响到设备以后的运行性能。因此，通过变压器的局部放电试验是检查变压器绝缘内部是否存在弱点和缺陷的最好方法之一。局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象，表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。若电器设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。电力变压器主要采用油纸绝缘结构，由电工纸层和绝缘油交错

3、组成，大型变压器结构复杂、绝缘分布很不均匀，设计不当时容易造成局部场强过高，或由于工艺不良等因素造成内部缺陷时，在变压器内部必然会产生局部放电现象，并逐渐发展，最后造成变压器损坏。二、电力变压器须进行局部放电试验的几种类型：（1）新安装的电力变压器：投运前检查变压器出厂后在运输、安装过程中有无绝缘损伤； （2）大修或改造后的变压器：判断经修理后的绝缘情况。 （3）运行过程中怀疑有绝缘故障的变压器作：油中气体色谱分析有放电性故障现象、涉及到绝缘其他异常情况； （4）作为预防性试验项目或在线检测内容，监测变压器运行中绝缘情况。 三、现场试验及应用：本文以云南省500kV墨江变电所500kV #1主

4、变局部放电试验为例，介绍现场试验方法及应用情况。1、试验合格标准：依据电气设备交接试验标准电力变压器局部放电试验标准：1.5Um /试验电压下，高压绕组局部放电量 < 500pC 、中压绕组局部放电量 < 500pC； 1.3Um /试验电压下，高压绕组局部放电量 < 300pC 、中压绕组局部放电量小于300pC 。2、试验前应具备条件：（1）、局部放电试验前变压器全部常规试验完成，结论合格；绝缘油色谱分析试验，结论合格；（2）、试验前变压器各侧套管式CT二次绕组短路接地；（3）、变压器真空注油后静置72小时以上；（4）、局放试验前各侧套管法兰、散热器顶端等处排放沉积气体；

5、（5）、变压器高压、中压及低压套管顶端加装均压罩；变压器外壳及铁芯须可靠接地。3、试验电压及加压程序：结合该变压器的实际状况，现场局部放电试验时，高压侧对地的试验电压及其加压程序见图1所示。 预加电压 U1=525 kV 测量电压 U2=1.5Um/= 455kV或1.3Um/=394kV Um 为500kV系统最高电压525kV。 图 1 局部放电试验加压程序示意图施加试验电压时，变压器局放试验按IEC标准进行（Um=525 kV），对变压器预加电压1.5Um/= 455kV，保持5分钟，然后将电压升至525 kV，保持5秒，再降至455 kV，并在此电压下保持30分钟，试验期间，连续观察并

6、记录局放量，高压线端局放量应小于500pC。4、试验接线及试验参数计算：1、试验接线方法：试验采用低压励磁、对称加压接线方式，图2所示。图 2 主变局部放电试验接线Tr单相中频试验变压器（400kVA、110kV/350V、100Hz）；L 补偿电抗器； CT1、CT2、CT3电流互感器（钳形电流表）；Z1、Z2、Z3、Z4局部放电检测阻抗； V 测量绕组接电压表a、x低压绕组两端 A高压端 Am中压端 O-中性点2、试验电压计算：局部放电测量电压按1.5Um / 计算，试验开始前中压侧分接开关档位置于第1分接位置。中压侧电压为: 241.6/ = 139.5kV被试变压器的各侧电压计算如下：

7、高、中压电压比： K1 = 525/ / 139.5= 2.17高、低压电压比： K2 = 525 / / 34.6 = 8.76中、低压电压比： K3 = 241.6 / / 34.6 = 4.03当高压A相线端试验电压为：UA = 1.5Um / = 1.5×525/ = 455kV时低压ax相间试验电压为：Uax = UA / K2 =455 / 8.76 = 51.94 kV中压UAm相线端试验电压为：UAm = 1.5Um /=218 kV3、变频电源工作点的估算：试验时，补偿电抗器采用2个一串共两串并联。单个电抗器电感量为3H，故电抗器支路总电感量为：2×3/2

8、=3H主变压器HV、MV-LV及地电容量为：21.75nF估算该变压器高压侧入口电容集中参数值为21.75/3=7.25nF变压器高压对低压变比为：k=525 / / 34.6 = 8.76高压侧电容量换算到低压侧电容量为：7.25×k2=7.25×8.762=556.398 nF低压对地电容为： =(26.6-21.75+32.65)/2=18.75 nF这样低压侧对地总电容为：18.75+556.398=575.148 nF因此变频电源谐振频率为：f=1/2××=121 Hz4、电抗器补偿容量估算：变频电源谐振时，电抗器补偿容量应与此时变压器侧容性无

9、功相等。试验频率下容性无功功率估算如下： Qc=U2c=(1.5×525/×103)2×2×3.14×121×7.25×10-9=1140.5k Var试验时电抗器的视在容量为：S=2400 kVar电抗器补偿效率为：=1140.5/2400=47.5%5、 升压变压器变比选择：试验中间变压器抽头选用2×35/0.4kV抽头，升压变变比为2×35/0.4kV=175 当试验电压为1.5Um /时升压变低压侧电压为297V，当试验电压为预加电压时升压变低压侧电压为342V。6、被试变压器在试验频率(121

10、Hz)下的有功损耗计算：变压器空载损耗，由上式可得：P121/P50=(121/50)1.3×(B121/B50)2P121=2.421.3 ×(k/2.42)2×P50 =2.421.3×(1.44/2.42)2×268.56 =3.15×0.354×268.56=299.5 kW式中，k=Umax/Un=1.5×525/8.76/36=1.44; P50、P121分别为变压器在额定电压（303kV）、额定频率（50Hz）和试验电压(455kV)、试验频率（121Hz）下的空载损耗。7、变频柜电流计算：被试变压器低压侧有功电流为：I=P121/Umax=299.5/60=4.99 A此时变频柜输出侧（即励磁变压器低压侧）电流为：4.99×175=873.25 A变频柜输出功率为主变此时的实际损耗约300kW,变频柜的效率约为75%,因此变频柜输入端需提供容量300/0.75=400 kVA电源输入电流应为：400000/3