500kV变压器局部放电异常的分析及处理

500kV变压器局部放电异常的分析及处理

谷涛

山东达驰电气有限公司山东菏泽274200

摘要：局部放电试验可综合考核变压器主、纵绝缘结构中存在的隐患。国家标准及电力行业标准要求,变压器例行试验、现场交接试验及大修后都应进行局部放电试验。但在变电站内对变压器进行局部放电试验时干扰源较多,主要有高压测量回路干扰、电源侧侵入干扰、高压带电部位接触不良引起的干扰、试区高压电场作用范围内金属物处于悬浮电位或接地不良的干扰、空间电磁波干扰(包括电台、高频设备的干扰等)、地中零序电流从入地端进入局部放电测量仪器带来的干扰。为此,在变电站内对变压器进行局部放电试验时,一旦出现局部放电异常信号,首先应排除干扰源,以确保检测信号的有效性,准确判断设备状态。

关键词：500kV变压器；局部放电；异常；处理措施

1局放简介

局放一般是导体间绝缘局部短接而不能够形成导电通道,这是一个界限点。对于电力变压器来说,其生产过程中很容易出现绝缘缺陷,当变压器中的绝缘材料在足够强的场强作用下,绝缘缺陷就容易被最先击穿,产生放电现象,强烈的局放甚至会直接致使高压变压器绝缘损坏。

1.1局放的意义及危害

一般来说,局放现象不会对绝缘介质产生直接击穿危害。若变压器在运行过程中出现局放现象,就会在同一个位置出现累积。伴随着局放产生的一些活性粒子,会加速绝缘介质的老化,同时,在局放的化学反应中,氧气会变为臭氧,绝缘材料在臭氧的环境下容易降低聚合度,导致绝缘性能逐渐下降。长时间积累后,介质的绝缘电气强度会随之逐步降低,就会发生击穿现场,严重破坏变压器的稳定性而导致事故的发生。

1.2局放的试验方法

在局放的发生过程中,声、光、电、热现象都会随之发生,还会产生绝缘油化学分解的现象,同时局放试验前后油色谱试验结果无明显差异。

在常规变压器现场开展局放试验时,各阶段对应电压值应为:1.7Um/3、1.5Um/3、1.1Um/3,Um为设备运行最高电压,如图1所示。

图中A段为5min;B段为5min;C段为试验时间;D段为60min;E段为5min。

试验结果判定方法:试验电压不产生突然下降;在U2下的长时试验期间,局放量的连续水平不大于100pC;在U2下,局放不呈现持续增加的趋势,偶而出现较高幅值的脉冲以及明显的外部电晕放电脉冲可以不计入。

2变压器局部放电检测方法

2.1脉冲电流法

变压器内部产生局部放电后,将会在接地线上产生一个脉冲电流信号,在接地线上加装特制电流传感器,来检测此接地脉冲电流,进而转化成视在放电量,能够判断变压器内部局部放电量的大小。脉冲电流法是局部放电检测法中研究应用最早、最广泛的一种检测方法。变压器局放检测常用罗戈夫斯基线圈(罗氏线圈)作为传感器,此种方法的优点在于传感器与被测设备仅存在磁耦合,不存在电气连接,因此广泛应用于变压器出厂试验及离线测试当中,且离线测试的灵敏度相对较高,并可以测得视在放电量。脉冲电流法也有其缺点:一是检测结果易受现场各种干扰信号的影响,二是检测仪器的灵敏度随着被测设备的等效电容值的增加而下降,检测频率较低,频带范围较窄,检测结果包含的信息量较少。

2.2射频检测法

射频检测法的检测频段为3MHz～30MHz,由于脉冲电流法的检测频带一般在1MHz范围内,与很多干扰源处于同一频率范围,射频检测法将检测信号的频率进行了上移,在较高的频率范围内检测局部放电脉冲电流信号。射频检测法的传感器通常采用的也是罗戈夫斯基线圈,脉冲电流信号经过线圈耦合到放大器,经滤波器滤波处理,由数字系统进行采样信号的量化处理。射频检测法虽然可避开现场环境中大量低频、中频干扰源,但在射频检测范围内还存在很多其他干扰信号,利用硬件无法完全予以消除,所以干扰信号的抑制工作还须与数字算法相结合来进行。

2.3特高频检测法

特高频法(UHF法)是变压器内部局部放电信号检测的一种常用方法,该方法检测频段更高,大致在300MHz～3GHz之间,通过特高频天线作为传感器来接收局部放电辐射出的UHF电磁波信号,然后经过信号处理来实现变压器内部局部放电信号的检测。由于特高频法检测频率高,对于变压器本身存在的电晕以及主变周围开关操作等电气干扰可以有效避开,且具有较高的检测灵敏度,可以根据特高频法典型检测图谱进行故障类型的识别,并进行大致定位,所以近年来变压器特高频检测方法发展迅速,并得到了广泛应用。此方法也存在其缺点,由于变压器箱体对电磁波信号有屏蔽作用,在变压器本体外进行检测有效程度较低,通常要求变压器制造厂配合安装内部预置式特高频传感器,此外,特高频法检测的是空间电磁波信号,无法对局部放电产生的放电量大小进行有效衡量,这成为特高频检测技术应用方面的最大障碍。

3情况简介

某施工单位人员对型号为ODFS-250000/500,电压等级为的变压器进行局部放电交接试验时,出现异常信号。该变压器进行局部放电试验前的绝缘电阻、介损电容量、直流电阻、变比、油中溶解气体分析等试验正常。

局部放电试验过程:电压升到1.1时5min无异常;继续升压,电压升到时5min无异常;继续升压,电压升到时异常信号出现,局放量达到1500pC,异常信号在椭圆基线的二、四象限,不属于典型波形。

4异常信号分析排除

在进行变压器局部放电试验时出现异常信号,异常信号有两簇,分布在椭圆基线的第二象限和第四象限。依据局部放电的原理,放电信号一般出现在交流的上升沿,即椭圆基线的第一象限和第三象限,因此不能确定电压下的异常信号为内部放电还是外部干扰。由于变电站现场干扰因素多,因此变压器局部放电试验易受到外界干扰源的影响。为进一步分析、查找局部放电试验时检测到的异常信号,制定出专项试验方案。

变压器再次进行局部放电试验前,进行零标校准,以确保相位准确。加压试验时,用紫外线成像仪对试验变压器、试验仪器、试验接线及相邻设备进行检测,未检测到电晕放电现象,由此排除外界悬浮、引线电晕干扰。但是,当试验电压升到时,在椭圆基线的第二、四象限出现异常信号。为排除附近负载及工厂大型设备运行等的干扰,在不同时间段进行了试验,但连续两天的测试结果显示异常信号依然存在。为排除试验设备因素,协调试验仪器再次对变压器进行局部放电试验,但异常信号仍存在。由于此次试验现象及放电波形特征不符合试验室局部放电波形测量的基本特征,不符合相关标准对局部放电波形的汇总和类比,也不符合现场测试人员多年来对测量结果的相关总结,因此分析本次监测到的放电信号应为干扰所致。现场通过紫外成像仪检测排除试验线、外部电晕干扰后进行升压试验,异常信号仍存在。综上分析,可初步判断异常信号有可能来自变压器内部。

由于异常信号可能来自变压器内部,业主要求变压器厂家、施工方详细汇报试验、安装、运输过程及工艺控制。施工方汇报,在进行变压器直流电阻试验后未对主变进行消磁。由于变压器进行直流试验后铁芯中存在不同程度的剩磁,因此变压器在投运过程中可能跳闸甚至绕组变形。为此,对变压器进行剩磁检测,检测结果显示重叠系数为1.1699,建议消磁。首先采用直流法消磁,消磁后重叠系数为1.0593,建议消磁;随后采用交流法消磁,消磁后重叠系数为1.0292,不需要消磁。消磁后,重新进行变压器局部放电试验,异常信号消失。重新投运变压器顺利,没有因励磁涌流过大等原因而跳闸,变压器至今运行正常。

结论

变压器现场局放试验是对变压器绝缘性能的重要检验方法,同时也可以检验变压器的各项质量性能。变压器在安装、大修或者对运行中变压器怀疑有绝缘故障,为进一步的定性诊断,须进行局放试验。由于设计不当、安装工艺不良等因素,造成内部缺陷时,在变压器内必然会产生局放,最后造成变压器损坏。局放试验在检测变压器内部绝缘击穿、树枝放电、异物混入等故障非常有效。

参考文献：

[1]陈刚.电力变压器绝缘故障的动态分析[J].东北电力技术,2018,6(4):11-13.

[2]王国利,郝艳捧,李彦明.电力变压器局部放电检测技术的现状和发展[J].电工电能新技术,2017,20(2):52-57.