２０１１年第５期 浙江电力 ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ５ 变压器现场局部放电试验有关问题的分析 谷小博 （浙江省电力试验研究院，杭州 ３１００１４） 摘 要：总结了近年来多台次变压器现场局部放电试验的情况，分析了试验时容性无功容量的估算方 法，通过与实际容量的对比，验证了估算方法的可行性。同时通过实例，分析了现场试验中典型干扰 的抑制排除方法，展望了变压器局部放电技术的发展趋势。 关键词：变压器；局部放电；补偿容量估算；干扰 中图分类号：ＴＭ４０６ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７—１８８１（２０１１）０５—０００５—０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ Ｏｎ－ｓｉｔｅ Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｔｅｓｔｓ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ＧＵＸｉａｏ一６０ （Ｚｈ￣ｉａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｉｎ ｔｅｓｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａ￣ｉＭ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｓｔｓ ｏｆ ａ ｇｒｅａｔ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ ＣＯＢ— ｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ａｃｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｓｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｖｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ 变压器局部放电（简称局放）试验不仅能有效 气设备交接试验标准》和ＧＢ／Ｔ ７３５４—２０ｏ３（局部 检查出产品在设计、生产、运输、安装以及运行 放电测量》的要求，现场局放试验采用单相接线、 中存在的问题，还能发现变压器内部绝缘的缺陷 逐相加压的方式，以一台三线圈（包括高、中、低 和隐患，是保证设备长期安全运行必不可少的试 压线圈）。联接组别为ＹＮｙｎ０ｄｌ１的主变为例，试 验项目。规程规定，２２０ ｋＶ及以上电压等级的变 验时分别在低压加压，利用主变高压和中压套管 压器。在例行试验、交接试验、更换绕组和重要 的主电容作为耦合电容，从测量屏处抽取信号测 绝缘件以及怀疑变压器存在放电性故障时，应进 量局放信号。试验接线图如图１所示。 行局放试验。 Ｔ ２００７—２００９年间浙江省电力试验研究院高压 Ｇ 投 所完成主变压器（简称主变）局放试验共计１０５台 ３８０ ｖ／ 次，其中２２０ ｋＶ主变为８２台次。５００ ｋＶ主变为 ５０ ｕ７ ／ 投 ２３台次。试验时发现主变局放异常的共有１Ｏ台 ／１００ 次，以下就局放试验中的一些问题展开讨论。 ／２５ｏ Ｈｚ １变压器现场局放试验补偿容量的估算 注：Ｇ为无局放变频电源；Ｔ为励磁变压器；Ｌ为补偿电抗器；Ｔ１为 １－１局放试验接线 被试变；ｚｌ与Ｚ２为检测阻抗。 根据ＧＢ ５０１５０—２００６｛电气装置安装工程电 图１局放试验接线图（以主变Ａ相为例） ６ 浙江电力 ２０１１年第５期 由于现场试验电源容量的限制．必须增加感 性无功以补偿变压器的容性无功分量。然而由于 变压器绕组连同套管的主电容为分布电容，且各 点电压又不相同，因此变压器的容性无功分量较 难估算。 １．２容性补偿容量的估算 变压器绕组连同套管的主电容为分布电容， 以三绕组变压器为例．忽略杂散电容影响，如图 ２所示 铁芯 外壳 Ｃｈ Ｃ ）／３Ｈ×ｄｈ Ｕｈ＝ＵＨＩＨ×ｄｈ Ｉｓ＝Ｕｈ×Ｃｈ 注：Ｈ为绕组的高度，Ｕｈ，Ｃｈ和 ｈ为积分单兀ｄｈ的电雎、电答 和容性电流。 图３积分电流方法 ＝ｆＪ ０ ３Ｈ× Ｈ ＝ ６ 其他各部分电流计算方法类似，得到总的容 性无功为： Ｑ＝ｌｔｏ（Ｃ．ｏ＋Ｃ￣＋ｃ眦） ＋ｌｏＪ（Ｃ￣ｏ＋ｃ ） ＋｝∞ 注：Ｃｕｅ，，ＣⅢ，Ｃ Ｃｍ，Ｃ ＣＩｎ分别为网示高压绕组对地、高 压对中压绕组、高压对低压绕组、中压绕组对地、中压对低 压绕组和低压绕组对地间绝缘介质的电容量。 ＣＨＭ ＵＭ＋ ＣＬ０ 忽略变压器低压侧的无功，得到简便的容性 无功计算公式为： 图２变压器的主电容分布情况 Ｑ １ ＣＨ ｕａ 图２中的铁芯和外壳在试验时为地电位。由 于各绕组电压分布和电容分布都不均匀．导致各 部分绝缘介质的容性电流也不相同．且呈无规律 分布，这给容性无功容量的估算带来了较大困难． 根据文献【１】采用积分电流的方法能满足现场试 以３台２２０ ｋＶ主变现场局放试验的容性无 功容量估算为例。主变的主要参数和试验时实际 的补偿容量见表１。 可以看出，根据上述公式估算出的补偿容量 与实际的补偿容量相差不大．误差均在１０％以 验的需要。以计算被试相高压绕组对地电容电流 为例，忽略杂散电容等影响，积分电流法如图３ 所示。 内，能满足现场试验的需要。 因此被试相高压绕组对地电容电流为： ２现场试验干扰的判别和抑制 表１ ３台主变的参数和实际补偿容量 ２０１１年第５期 谷小博：变压器现场局部放电试验有关问题的分析 ７ 局放脉冲信号是一个快速的放电过程，与其 他电气试验中的测量相比，它又是一种弱电现 象。如果各种干扰信号进入试验回路，将给测量 带来许多困难。特别是在现场进行局放测量时。 有些干扰幅值和密度都远大于变压器局放信号， 为保证现场试验的顺利完成．必须找出并排除干 扰源。 众所周知，采用脉冲电流法测量的变压器局 放脉冲信号，通常显示在示波屏的李育沙（椭圆） 基线上。随着试验电压的增加，脉冲的幅值和密 度都有所增加，根据这一特点，可以将部分干扰 信号排除。 ２．１试验加压前的干扰信号 在对某１号主变进行局放试验时．发现在电 源未合闸之前，局部放电测试仪（简称局放仪）图 形上显示干扰较大。经检查，主变高压侧架空线 上有感应电压。后将架空线接地，干扰消除。此 类干扰为固定干扰，不随试验电压增加而变，较 容易排除。处理前后的图形如图４所示，左图为 处理前的图形，右图为处理后的图形，以下相同。 图４试验加压前的干扰 ２．２试验电压较低时的悬浮放电干扰 对某发电厂３号主变Ａ相进行局放试验，当 试验电压加至约５０ ｋＶ时．试验人员听到明显的 放电声．且局放仪显示局放量异常，停电检查后 发现Ｂ相高压套管末屏接地未接而悬浮，接地后 干扰排除，如图５所示。此类干扰也容易排除， 因为一般变压器绝缘上的局放不可能在较低电压 下出现，一般这类干扰多为末屏接地不良、套管 电流互感器二次接地不良等。 ２－３设备接触不良引起的干扰 对某ｌ号主变进行局放试验，当试验电压加 至约１３０ ｋＶ时，局放仪显示局放量异常，停电 更换测量阻抗、同轴电缆后干扰依然存在，后排 查发现补偿电抗器与高压引线接头处未旋紧，导 致接触不良。处理后干扰排除，如图６所示。 在对某发电厂１号主变进行局放试验时，同 ■，＿Ｉ ．ｌＩｌＩ－ ． 。 。’ Ｉ『ｌ ” 。。。 Ｊｌ＿ ．、 图５试验电压较低时的悬浮放电干扰 图６设备接触不良引起的干扰 样发现类似的放电波形，后经排查发现励磁变压 器与高压引线的接头未拧紧，处理后干扰排除。 从以上事例可以看出．现场试验比较容易排 除的是固定干扰、试验电压较低下的干扰。而试 验设备自身带来的干扰较难排除，因为它们的波 形与变压器局放信号的波形较为类似，容易混淆 且随着试验电压的增加而增加，对于这类干扰一 定要认真对待，防止误判。 ３变压器局放试验超标分析 在对某１号主变进行局放交接试验时，发现 Ｂ与Ｃ两相高中压侧局放量值均小于背景干扰 ４０ ｐＣ，放电波形如图７所示。在对Ａ相进行加 压时，中压侧局放量值合格，其放电波形与图７ 相同：而高压侧局放量值超标，起始电压和熄灭 电压分别为１００ ｋＶ和６０ ｋＶ，在高压侧试验电压 为１００ ｋＶ和２００ ｋＶ时的放电量值分别为１００ ｐＣ 和１ ０００ ｐＣ，放电波形（局放仪均已外接同步电 压）见图８和图９。被试变压器高、中压侧的传递 系数约为３：１。试验后取变压器油样进行色谱分 析，总烃及乙炔均正常。再一次加压，其试验结 果和放电波形与之前无差异。而变压器出厂试验 时三相局放量均为４０ ｐＣ左右。 根据以上情况分析认为：Ｂ与Ｃ相局放正 常，可基本排除试验电源、测量系统及外部强电 场干扰等问题。而根据被试变压器高、中压侧传 递比的关系，Ａ相高压侧局放超标导致变压器内 部绕组绝缘出现问题的可能性不大，且根据局放 ８ 浙江电力 ２０１１年第５期 波形对称的现象，可排除内部悬浮电位放电的可 能。 图７ Ｂ与Ｃ两相局放波形 图８试验电压１００ ｋＶ下Ａ相的波形 图９试验电压２００ ｋＶ下Ａ相的波形 综上分析，原因可能是高压侧引线与套管连 接松动、出线绝缘或套管本身的问题。对变压器 进行放油处理，发现Ａ相高压侧出线绝缘和连 接正常．而后将Ａ相高压侧套管与Ｂ相高压侧 套管互换后再次试验，发现更换后的Ａ相局放合 格，Ｂ相超标。其测试结果与放电波形分别同更 换前的Ｂ与Ａ相相同，最后将存在问题的套管 更换为新套管后，试验全部合格。 ４总结与展望 变压器局放试验是考核变压器绝缘的一项重 要试验。相应的试验设备和技术也得到了较大的 发展一从测量局放仪的数字化，到试验设备的集 约化。再到试验电源的更新换代．给现场试验带 来了较大的便利，也大大提高了工作效率。但是 有几点需要注意和思考： （１）随着产品材料、工艺技术的发展和制造 水平的提高，变压器的局放水平已被控制在较小 的范围之内。在现场安装过程中，应注意套管、 高压引线和其他外绝缘附件的安装．以避免因此 带来的局放异常问题。 （２）局放试验时的一些干扰可以首先从试验 前的接线处理中得到抑制．如防止感应电的影 响，局放仪的输入单元尽可能接近被试变压器、 高压引线尽量避免尖角、毛刺或悬浮电位的影 响，试验接线时尽量选择同一点接地等。而对于 试验过程中出现的干扰要正确区分固定干扰、电 晕干扰、悬浮电位干扰、接地干扰和试验设备的 干扰等。 （３）由于变压器油中局放信号的频率分布可 达１ ＧＨｚ．空气中局放约为２００ ＭＨｚ，而目前窄 频带局放测量系统的工作带宽约为１０ ｋＨｚ．宽频 带系统的工作频带也就仅为几十到几百千赫兹． 在这种工作带宽下，提取到的局放信息量非常少， 不足以反映设备的局放水平。且在这个工作频带 下去除干扰也是难题，所以更宽工作频带的局放 测量系统或特高频测量技术是发展趋势。 （４）变压器局放测量目的是通过检测到的局 放来判断变压器绝缘状况，但目前还没有很好地 将局放测量结果和变压器绝缘状况联系起来。因 此，需要更深入地研究局放检测结果与变压器绝 缘发展程度的关系，以实现对变压器整体绝缘寿 命的评估和预测。 （５）随着特高压等级电网的发展，特高压变 压器局放试验的相关问题得到了广泛关注和研 究。与目前２２０和５００ ｋＶ电压等级变压器的局放 试验不同的是：试验的电压更高，试验设备复杂． 对测量设备和现场试验环境的要求较严．１ ０００ ｋＶ 电压侧的局放量要求≤１００ ｐＣ。为此，需要充分 准备好试验方案、试验和测量设备．精心测试． 才能取得准确的试验结果 参考文献： ［１］ 白国兴，吴国良，电力变压器局部放电试验时容性无功 的分析与估算【Ｊ】．江苏电机工程，２ｏｏ７，２６（１）：２８—３１． ［２】 ＧＢ ５０１５０－２００６电气装置安装工程电气设备交接试验 标准【Ｓ】．北京：中国计划出版社，２００６． 收稿日期：２０１０－１１－０６ 作者简介：谷小博（１９８１一），男，河南漯河人，工程师，主要 从事高电压绝缘技术研究工作。 （本文编辑：杨 勇）
