变压器局部放电试验

6.2变压器局部放电试验6.2.1试验及标准国家标准GB1094-85《电力变压器》中规定的变压器局部放电试验的加压时间步骤，如图5所示。其试验步骤为：首先试验电压升到U2下进行测量，保持5min；然后试验电压升到U1，保持5s；最后电压降到U2下再进行测量，保持30min。U1、U2的电压值规定及允许的放电量为UUU133mmUU2153.m电压下允许放电量Q＜500pC或UU2133.m电压下允许放电量Q＜300pC式中Um——设备最高工作电压。试验前，记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。在电压升至U2及由U2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U2的第二阶段的30min内，所有测量端子测得的放电量Q，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容Ck，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Zk。6.2.2试验基本接线变压器局部放电试验的基本原理接线，如图6所示。图6变压器局部放电试验的基本原理接线图(a)单相励磁基本原理接线；(b)三相励磁基本原理接线；(c)在套管抽头测量和校准接线Cb—变压器套管电容6.2.3试验电源试验电源一般采用50Hz的倍频或其它合适的频率。三相变压器可三相励磁，也可单相励磁。6.2.4“多端测量——多端校准”局部放电定位法任何一个局部放电源，均会向变压器的所有外部接线的测量端子传输信号，而这些信号形成一种独特的“组合A”。如果将校准方波分别地注入各绕组的端子，则这些方波同样会向变压器外部接线的测量端子传输信号，而形成一种校准信号的独特“组合B”。如果在“组合A”(变压器内部放电时各测量端子的响应值)中，某些数据与“组合B”(校准方波注入时各测量端子的响应值)相应数据存在明显相关时，则可认为实际局部放电源与该对校准端子密切有关(参见表1)，这就意味着，通过校准能粗略的定出局部放电的位置。实际方法如下：当校准方波发生器接到一对规定的校准端子上时，应观察所有成对的测量端子上的响应，然后对其它成对的校准端子重复作此一试验。其校准部位应在线圈的各端子与地之间进行校准，但也可以在高压套管的带电端子与它们的电容抽头之间进行校准(对套管介质中的局部放电进行校准)，也可以在高压端端子与中性点端子，以及在高压绕组和低压绕组各端子间进行校准。成对的校准和测量端子的所有组合，形成一个“组合B”即“校准矩阵”，从而作为对实际试验读数进行判断的依据。图7表示一台带有第三绕组的超高压单相自耦变压器的局部放电定位例子，校准和试验都是在表1所列的端子上进行的。将1.5Um这一行的试验结果与各种校准结果进行对比，显然可见，它和“2.1——地”这一行的校准响应值相关。这可以认为在2.1端子出现了约1500pC这一数值的局部放电，并且还可以认为局部放电部位约是带电体(2.1端子)对地之间。其结构位置或许在串联线圈与公共线圈之间的连线上某一位置，也可能在邻近线圈的端部。上述方法主要用在当一个局部放电源是明显的、而且背景噪声又较低的情况下，但并不是总出现这种情况。当需确定所观察到的局部放电是否发生在高压套管介质中时，可利用由套管出线端子与套管电容抽头间的校准来分析。这一校准与套管中的局部放电组合有密切关系。表1局部放电源与相应校准端子的关系校准通道1.12.12.23.1任意单位1.1——地2000pC50205102.1——地2000pC5503082.2——地2000pC21035043.1——地2000pC323525试验U=0＜0.5＜0.5＜0.5＜0.53/mUU＜0.5＜0.50.50.53/5.1mUU640258图7用“多端子测量”和“组合”法来确定局部放电源的位置6.2.5现场试验现场试验一般在下面3种情况下，需要进行局部放电试验：a.新安装投运时。b.返厂修理或现场大修后。c.运行中必要时。6.2.5.1现场试验电源和推荐标准现场试验的理想电源，是采用电动机—发电机组产生的中频电源，三相电源变压器开口三角接线产生的150Hz电源，或其它形式产生的中频电源。若采用这类电源，试验应按6.2.1条中的加压程序，试验电压与允许放电量应同制造厂协商。若无合适的中频或150Hz电源，而又认为确有必要进行局部放电试验,则可采用降低电压的现场试验方法。其试验电压可根据实际情况尽可能高，持续时间和允许局部放电水平不作规定。降低电压试验法，不易激发变压器绝缘的局部放电缺陷。但经验表明，当变压器绝缘内部存在较严重的局部放电时，通过这种试验是能得出正确结果的。6.2.5.2现场试验工频降低电压的试验方法工频降低电压的试验方法有三相励磁、单相励磁和各种形式的电压支撑法。现推荐下述两种方法。a.单相励磁法单相励磁法，利用套管作为耦合电容器Ck，其接线如图8所示。这种方法较为符合变压器的实际运行状况。图8中同时给出了双绕组变压器各铁芯的磁通分布及电压相量图(三绕组变压器的中压绕组情况相同)。图8单相励磁的试验接线、磁通分布及电压相量(a)C相励磁时的接线图；(b)各柱磁通分布示意图；(c)电压相量图由于C相(或A相)单独励磁时，各柱磁通ΦZ、ΦB、ΦC分布不均，A、B、C(或AM、BM、CM)感应的电压又服从于E=4.44fWΦ规律，因此，根据变压器的不同结构，当对C相励磁的感应电压为UC时，B相的感应电压约为0.7UC，A相的感应电压约为0.3UC(若A相励磁时，则结果相反)。当试验电压为U时，各相间电压为UUCB17.;UUCA13.当A相单独励磁时，各相间电压为UUBA17.;UUBC13.当B相单独励磁时，三相电压和相间电压为UUUACB12UUUBCBA15.单相电源可由电厂小发电机组单独供给，或以供电网络单独供给。选用合适的送电网络，如经供电变压器、电缆送至试品，对于抑制发电机侧的干扰十分有效。变电所的变压试验，则可选合适容量的调压器和升压变压器。根据实际干扰水平，再选择相应的滤波器。b.中性点支撑法将一定电压支撑于被试变压器的中性点(支撑电压的幅值不应超过被试变压器中性点耐受长时间工频电压的绝缘水平)，以提高线端的试验电压称为中性点支撑法。支撑方法有多种，便于现场接线的支撑法，如图9所示。图9中性点支撑法的接线图(a)低压侧加压法；(b)中性点加压法Cb—变压器套管电容；CK—耦合电容；T0—支撑变压器；C—U0—支撑电压；Zm—测量阻抗；Tr—被试变压器图9(b)的试验方法中，A相绕组的感应电压Uf为2倍的支撑电压U0，则A相线端对地电压UA为绕组的感应电压Ut与支撑电压U0的和，即UUA03这就提高了A相绕组的线端试验电压1)。根据试验电压的要求，应适当选择放电量小的支撑变压器的容量和电压等级，并进行必要的电容补偿。电容补偿的原则是根据励磁电流值来确定的。按图9接线，对一台15000kVA/220kV变压器实测时，若需施加150kV试验电压(相对地有效值)，则可选择支撑变压器参数为100kVA/50kV，此时补偿电容约为0.04μF。图9(a)接线的试验方法和原理与图9(b)基本相同。注：1)由于线端电压提高，存在着套管和绕组分配这一对矛盾。因为，测定纵绝缘、相间绝缘的局部放电时要求有一定的试验电压，同时必须防止由于变压器套管承受过高的试验电压而产生套管绝缘的局部放电。若将套管内部绝缘局部放电视为变压器内部放电，则会产生很大的测量误差。例如，若在试验电压下变压器套管有放电Qb，误认为是变压器内部放电时，则读数会大QCQxbb倍，即有QQCQxbxbb式中Qb——变压器套管的放电量；CX——变压器线端侧视入的总电容；Cb——变压器套管电容；Qxb——由变压器套管放电Qb，误读为变压器内部放电量。如取Cx=2500pF，Cb=250pF，以及套管有100pC放电量时，就有可能误读为变压器内部放电量达1000pC。因此根据实际情况，应选择合适的试验电压。6.3互感器的局部放电试验6.3.1试验接线互感器局部放电试验原理接线，如图10所示。图10互感器局部放电试验的原理接线(a)电流互感器；(b)电压互感器Ck—耦合电容器；C—铁芯；Zm—测量阻抗；F—外壳；L1、L2—电流互感器一次绕组端子；K1、K2—电流互感器二次绕组端子；A、X—电压互感器一次绕组端子；a、x—电压互感器二次绕组端子电压互感器试验时，D或B点可任一点接地，当采用B点接地时，C、F能接D点就接D点，不能接D点则可接B点(接地)。6.3.2试验及标准国家标准GB5583—85《互感器局部放电测量》关于仪用互感器局部放电允许水平，见表2。为防止励磁电流过大，电压互感器试验的预加电压，可采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。试验应在不大于13/测量电压下接通电源，然后按表2规定进行测量，最后降到13/测放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高脉冲可以忽略，但应作好记录备查。表2仪用互感器局部放电允许水平接地形式互感器形式预加电压＞10s测量电压＞1min绝缘形式允许局部放电水平，pC电网中性点绝缘或经消弧线圈接地电流互感器和相对地电压互感器1.3Um1.1Um1)液体浸渍固体视放电量1002503/1.1mU液体浸渍固体1050相对相电压互感器1.3Um1.1Um液体浸渍固体1050电网中性点有效接地电流互感器和相对地电压互感器0.8×1.3Um3/1.1mU液体浸渍固体1050相对相电压互感器1.3Um1.1Um液体浸渍固体1050注：1)只在制造厂与买主间协商后，才能施加这些电压。试验期间试品不击穿，测得视在放电量不超过允许的限值，则认为试验合格。6.3.3现场试验现场试验原则上应按上述标准与规定进行。但若受变电所现场客观条件的限制，认为必须要对运行中的互感器进行局部放电时，又无适当的电源设备，则推荐按以下方法进行。6.3.3.1电磁式电压互感器试验电压一般可用电压互感器二次绕组自励磁产生，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图11所示。外壳可并接在X，也可直接接地。以150Hz的频率作为试验电源，在次级读取试验电压时，必须考虑试品的容升电压。容升电压的参考值，见表3。当干扰影响测量时，可采用邻近相的互感器连接成平衡回路的接线，如图12所示，被试互感器励磁，非被试互感器不励磁，以降低干扰。表3容升电压的参考值电压等级110kVJCC1-220JCC2-220容升电压4%8%16%图11电磁式电压互感器试验接线采用两组二次绕组串联励磁，以减小试验的励磁电流。试验标准(推荐值)如下：励磁方式：两组二次绕组串联励磁；允许背景干扰水平；20pC；预加电压：根据设备情况适当施加预加电压；测量电压：Um/3，其中Um为设备最高工作电压；允许放电量：20pC。如采用150Hz的加压设备，则应按表2标准，允许放电量为20pC(现场测量)。接有耦合电容器Ck的试验接线，如图13所示。图12抑制干扰的对称法接线图13接有Ck的试验接线6.3.3.2电流互感器电流互感器局部放电试验，试验电压由外施电源产生，杂散电容Cs代替耦合电容Ck，其接线如图14所示。互感器若有铁芯C端子引出，则并接在B处。电容式互感器的末屏端子也并接在B处。外壳最好接B，也可直接接地。试验变压器一般按需要选用单级变压器串接(例如单级电压为60kV的3台变压器串接)，其内部放电量应小于规定的允许水平。当干扰影响现场测量时，可利用邻近相的互感器连接成平衡回路，其接线如图15所示，邻近相的互感器不