220kV变压器局部放电试验异常实例分析

220kV变压器局部放电试验异常实例分析

吴海中

广东中质检测技术有限公司广东广州510000

摘要：局部放电试验是检验变压器质量是否过关的重要方式，文章结合笔者多年的现场实践经验，对某220kV变压器局部放电试验异常现象进行了研究、分析，确定了放电位置，成功消除局放超标缺陷，并且根据现场试验诊断过程中的情况总结了该主变局放超标的原因，旨在为今后处理类似问题积累经验、提升检定水平，可供参考。

关键词：变压器局部放电试验；试验常规法；检测回路；运行安全；电压；放电源

保障变压器运行的安全具有重要的现实意义，为保证变压器运行的安全，对变压器各方面的质量是否过关进行检验是十分必要的。局部放电试验是变压器新安装或者大修后投运前检验内容中的一项重要验收试验，不仅能够灵敏、有效地检测出绝缘中的微小缺陷，而且是检验变压器能否在工作电压下长期运行的重要手段，在很大程度上保证了变压器投入运行后的安全稳定。新安装和大修后的220kV及以上电压等级变压器现场进行局部放电试验近年来也得到了越来越广泛的应用。因此，正确掌握和应用局放试验分析技术，提升检定水平，具有重大的现实意义。文章详尽论述了一起变压器局部放电试验中出现局放超标案例的处理过程及其原因，以期对提升检定水平、提高变压器的安全运行水平起到积极的作用。

1工程概况

某220kV主变在现场吊罩大修后做长时感应耐压试验中出现局放超标现象。

2试验基本情况

该变压器为三相无励磁自耦变压器，联结组别为YNd11，按照相关标准对变压器开展局放试验，试验接线如图1所示，试验加压流程如图2所示。

图1中，以A相试验为例，A相全压试验，B相和C相半压陪试。采用250Hz中频发电机作为试验电源，通过励磁变将电压加载到被试变低压绕组，通过被试变低压绕组、中压绕组和高压绕组的变比关系在中压绕组和高压绕组感应出考核电压对主变相应绝缘进行考核；在高压、中压套管末屏与接地点之间接入检测阻抗进行局部放电测量。局放试验异常数据如表1所示。

表1局放试验异常结果

B相高压端施加电压至127kV时，出现局放信号，高压端局放量350pC，中压端局放量1350pC，电压降至106kV时局放信号熄灭。方波校核时中压到高压的信号传递比为100：28，从传递比分析局放源存在B相中压端部附近，但是不能区分是否为绕组匝间放电还是中压出线端部放电，需要进一步诊断分析。

3诊断方案

为了区分局放试验过程中局放信号是绕组匝间放电还是出线端部放电，需要改变常规法试验中匝间电压与端部电压的关系，可以采用非试验相中压支撑法，相应抬高端部电压而使匝间电压有所降低，根据局放信号的起始、熄灭电压对局放源部位可以进行辨识。

分别采用常规法和支撑法对主变B相进行局放试验，通过电位支撑降低绕组匝电压、改变端电压对应关系，准确记录两种方法主变B相局放起始电压和熄灭电压数值，然后通过分析局放起始和熄灭时主变各线端和绕组电压，准确判断局放源的电气位置。支撑法试验接线图如图3所示，其诊断方法如图4所示。

图4局放源位置诊断示意图

图4中两条通过原点的直线分别为常规法和图3支撑法中压绕组匝间电压与中压端部电位的关系曲线，常规法的直线斜率比支撑法斜率大；采用常规法做局放试验时在电压加至A点时，产生局放信号，只凭本次试验无法确定A点的中压绕组匝间电压使匝间产生局部放电还是A点的中压端部电位使中压端部产生局放信号；采用支撑法施加电压，记录局放起始点，如果电压加至B点时产生局放信号，则因B点的中压绕组匝间电压远低于A点的，因此可以判断出局放源位于中压出线端部；如果电压加至C点时产生局放信号，则因C点的中压绕组匝间电压与A点的相等，因此可以判断出局放源位于中压绕组匝间。

4局放源位置判定

根据诊断方案，首先分别采用常规法和支撑法对主变B相进行局放试验，记录局放起始和熄灭电压，然后对局放源位置进行判定。

采用常规法对B相做局放试验，当B相施加电压至127kV时，出现局放信号，随即降低电压至106kV时，局放熄灭。

采用支撑法对B相做局放试验，当B相施加电压至110kV时，出现局放信号，随即降低电压至90kV时，局放熄灭。

根据常规法和支撑法分别计算B相中压出线电压如表2所示。常规法和支撑法局放起始和熄灭时端部和绕组电压相量图，如图5所示。

图5常规法和支撑法局放起始和熄灭时端部和绕组电压向量图

从表2和图5中可以看出以下几点。

（1）局放起始时，B相中压出线对地电压分别为65kV和67kV，基本一致。

（2）局放熄灭时，B相中压出线对地电压分别为54kV和55kV，基本一致。

（3）常规法局放起始时，B相绕组电压为127kV，局放熄灭时，B相绕组电压为106kV；支撑法局放起始时，B相绕组电压为88kV，局放熄灭时，B相绕组电压为72kV；支撑法局放试验过程中绕组匝间电压远低于常规法局放试验过程中的绕组匝间电压（减小约30%）。

主变局放起始和熄灭时，两种方法B相中压出线电压一致，支撑法绕组电压远低于常规法的绕组电压，可以排除绕组本体局放的可能，确定局放源存在B相中压出线部位。

5局放处理

现场基于局放源位于B相中压出线部位的判断，升高电压对主变所产生的损伤不会伤及主变绕组，因此现场决定缓慢升高电压、维持局放，进行处理。局部放电处理过程如图6所示。

图6局部放电处理示意图

继续采用支撑法对B相进行局放试验，当B相中压施加电压至68.4kV时，出现局放信号，高压局放量70pC，中压局放量250pC；继续升高电压未至83kV之前，局放量稳定；当升高电压至83kV时，局放量突然增大，高压局放量300pC，中压局放量1250pC；继续升高电压至94.6kV（1.3倍）时，局放量未增大，保持稳定；继续升高电压至109kV（1.5倍）时，局放量未增大，保持稳定；维持该电压约10min后，局放突然熄灭；继续维持该电压约10min后，降低电压；随后再次对主变B相施加电压至1.3倍，未出现明显局放信号。

处理后，对2号主变重新采用常规法进行局放试验考核。采用常规法分别对2号主变A、B、C三相（高压）施加电压为189kV（1.3倍）时，三相高压、中压局放量均不大于100pC，局放试验合格。

6原因分析

根据现场试验诊断过程中的情况分析，2号主变B相中压局放超标存在以下几点明显的特点。

（1）局放源位于B相中压出线附近。

（2）局放量不随电压升高而增长，共分两个阶段。B相中压出线电压施加到67kV左右时，局放信号出现，升高电压至83kV之前，局放量稳定在中压250pC；当电压到达83kV时，局放量突然增大，升高电压至109kV过程中，局放量稳定在中压1250pC。

（3）多次局放试验，局放起始电压和熄灭电压比较固定。

（4）在局放量不太大的情况下，局放信号维持一定时间后消失。在B相中压电压升至109kV后，B相中压局放量为1250pC，维持10min后，局放信号消失。

结合以上情况，分析后认为造成主变局放超标

的主要原因可能为：（1）主变大修工艺比较粗糙，使得B相中压出线包裹绝缘纸中残留大小两处气泡。局放试验时，局放量分为两个明显台阶，由于局放试验较为谨慎，担心过久维持局放会对主变绝缘造成不当的损伤，未积聚足够能量使气泡逃逸出去或消失；当排除绕组内部存在局放后，升高电压、维持局放，使得气泡不断从局部放电中积聚能量，最终使气泡增大体积逸出或溶于变压器油中消失，局放熄灭。（2）B相中压出线包裹绝缘纸上存在导电颗粒产生悬浮放电，多次局放烧蚀后，放电源消失。

7结束语

总之，变压器局部放电试验研究具有深远的理论意义和广泛的实用价值。在现场试验时导致局放超标的因素较多，应谨慎细致，对测试的各个环节保持高度认真、仔细以及掌握相关的专业知识，排除干扰及其它外部原因，避免误判和不必要的损失。文章结合一起案例，根据试验数据采用非试验相中压支撑法与常规试验法相互比对的诊断方法，诊断、查找了变压器的故障部位，成功消除局放超标缺陷，保障了变压器的运行安全，可供类似的故障处理提供经验借鉴。

参考文献：

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