南京220kVUPFC工程串联变压器现场局部放电试验探讨

南京220kVUPFC工程串联变压器现场局部放电试验探讨

徐军周健邓福亮董晓岽张威

（江苏省送变电有限公司南京210028）

摘要：南京220kV西环网统一潮流控制器示范工程，是国内首个统一潮流控制器(UPFC)技术应用工程，是国家电网公司重大科技示范工程，也是在世界范围内首个使用模块化多电平（MMC）技术的UPFC工程。串联变压器在现场成功地完成局部放电试验，不仅是检验串联变压器安装质量的最直接最有效的方式，而且为今后相同的工程积累了宝贵的经验。该工程的建成投产，将为通过潮流优化控制提升现有电网供电能力起到示范作用，并为在更高电压等级电网的工程应用奠定基础，对促进我国电力科技水平的提升具有重要意义。

关键词：UPFC；串联变压器；串联谐振；高压侧加压；局放试验

一、统一潮流控制器简介

统一潮流控制器（UPFC，unifiedpowerflowcontroller）是一种先进的柔性交流输电装置，具备同时进行串联和并联动态补偿控制的能力，可以综合解决电网面临的线路潮流分布不均、电压动态支撑能力不足等问题，可破解高度城市化地区输电网发展难题，挖掘现有网架潜力，提升电网安全稳定水平。

串联变压器的结构比较特殊，其一次侧绕组（线路侧绕组）分相接入三相线路中，与线路连接需要6个端口，需要三相变压器绕组分开；二次侧绕组（阀侧绕组）与换流器连接，需要3个端口，二次侧绕组可采用星型或者角型接法。

串联变压器二次侧绕组采用星型连接、中性点接地后，可以为换流器控制提供接地平衡点，提高UPFC的工作性能。但另一方面，与采用YY结构类似，励磁电流中所必需的三次谐波电流分量不能流通。对于系统变压器，一般还设有D接平衡绕组。

三、串联变压器局放试验加压方式选择

查阅设备出厂试验资料，高压套管对地耐压试验在局放试验过程中完成，以耐压试验电压316kV取代局放试验过程中的预励磁电压1.7Um。且不同于传统变压器，串联变压器高、低压变比极小，仅为1.27（即26.5/20.8），难以进行励磁升压。为在高压侧取得较高的试验电压，试验通过串联谐振方式直接对被试串联变压器高压套管及高压中性点套管加压，测量信号从套管的末屏接入，通过局放测试仪进行试验结论的判定。试验分A、B、C三相依次进行，低压绕组、平衡绕组及非被试相可靠接地。并绘制试验接线图：

试验使用大功率无局放推挽式变频电源做局部放电试验，设备工作电流基本在200A左右，变电站配变能够满足要求。

大功率无局放变频调谐电源主要技术参数如下：

输入电源：三相380V±15％50Hz

额定输出功率：300kW

额定输出电压：单相0～350V可调

输出波形：纯正正弦波

输出波形畸变率：≤1.0％

输出电压不稳定度：≤1.0％

额定输出电流：857.1A

频率可调范围：20～300Hz

频率调节分辨率：0.1Hz

频率不稳定度：≤0.05％

局部放电量：额定电压局部放电量≤10pC

六、电压测量方式确定

通常情况下，局放试验采用无局放电容分压器测量电压。通过串联谐振方式直接对被试串联变压器高压套管及高压中性点套管加压，局放测量信号从套管的末屏接入。为了不影响测量数据的准确性，采用电压互感器高压侧直接测量方式。选用电压互感器测量试验电压，选用500/√3:0.1/√3变比。本对策实施由组员

七、抗干扰措施及干扰信号排除

使用均压罩、均压环、波纹管、绝缘绳有效抑制电晕放电、悬浮电位等对试验的影响。

并且设置试验专用电源，保证试验电源的独立性，以避免电源回路干扰信号的影响

试验期间大电流设备暂停使用，以防止外界干扰信号通过地电位进入测量回路

八、现场试验实例

2015年11月9日，在铁北220kV变电站顺利完成南京220kV西环网统一潮流控制器示范工程串联变压器高压绕组端对地耐压及局部放电试验。经前期试验设备的设计、现场准备工作的完成以及项目部的配合，试验期间，匀速升压至U3=1.1Um/√3=160kV并维持5分钟，局放情况一切正常，匀速升压至U2=1.5Um/√3=218kV并维持5分钟，局放情况仍无异常，升压至U1=316kV，维持60秒钟（耐压）后，匀速降压至U2并维持5分钟测量局放，局放量在300pC范围内，试验结果合格，随后降压至U3并维持5分钟后，降压至0，试验结束。