±kV特高压换流站换流变高压电气试验.doc

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±800kV特高压换流站换流变高压电气试验

摘要：

本文详细介绍了±800kV特高压换流站中换流变的高压电气试验。

关键词：

±800kV特高压换流站、换流变、高压电气试验

1引言

向家坝—上海±800kV特高压直流示范工程是“十一五”国家电网规划建设的金沙江一期送电华东直流输电工程，工程的建设符合国家能源战略，是进一步落实国家“西部大开发”战略，实现国家电网西电东送总体规划目标，促进资源优化配置的一项重要举措。

也是“十一五”期间扩大川电外送规模，满足华东、华中用电需要的一项工程。

向家坝-上海特高压直流示范工程是世界直流输电发展史上的里程碑工程，也是我国特高压输电技术的开创性工程。

±800kV奉贤换流站工程换流部分采用双极、每极两个十二脉动换流器串联接线，电压配置为“400kV＋400kV”，双极共安装24台工作换流变（4个换流器单元，每极高、低端各1组），4台备用换流变（每极高、低端各备用1台），共28台。

每极安装Yo-Y-12接线及Yo-D-11接线的换流变各2组，每组换流变均由3台容量为297.1MVA的单相油浸式双绕组换流变压器组成，换流变压器采用BOX-IN的封闭安装形式，阀侧套管直接插入阀厅。

2换流变主要高压电气试验项目及方法

2.1绕组连同套管的直流电阻测量

2.1.1试验仪器：

变压器直流电阻测试仪，测试电流40A。

2.1.2试验接线：

被测绕组

测试直流电阻接线图

变压器直流电阻测试仪

2.1.3试验步骤：

a.检查试验接线。

b.测量高压绕组在各分接位置的直流电阻。

c.测量低压绕组直流电阻。

d.记录数据同时记录变压器的上层油温。

2.1.4数据分析：

a.相间的最大不平衡率小于2%。

b.换算到同一温度下，与出厂值比较相应变化小于2%。

c.最大不平衡率计算公式：

（%）=（Rmax-Rmin）/Rave。

d.温度换算公式：

R1=（235+t1）R2/（235+t2）

2.1.5安全注意事项：

a.测试导线应有足够的截面；

b.测量过程中不得操作变压器的分接开关；

c.测量时应认真记录绕组温度；

d.更换试验接线时，一定要先断开试验电源；

e.变压器本体及高、低压侧出线上禁止有人工作。

2.2检查所有分接头的电压比

2.2.1试验仪器：

数字式变压器变比测试仪。

2.2.2试验接线：

将变压器高低压绕组对应接入变比电桥的相应接线端子。

2.2.3试验步骤：

a.检查试验接线。

b.按变比测试仪的使用说明书正确操作。

c.测量各分接位置的变比误差。

2.2.4数据分析：

实测变比与制造厂铭牌数据相比无明显差别，且应符合电压比的规律；电压比的允许误差在额定分接头位置时为±5%。

2.2.5安全注意事项：

a.变压器高、低压侧测试线不能接反；

b.变压器变比测试仪应接地；

c.更换试验接线时，一定要先断开试验电源；

d.变压器本体及高、低压侧出线上禁止有人工作。

2.3检查变压器引出线极性

检查单相变压器引出线的极性必须与设计要求及铭牌上标记和外壳上的符号相符。

使用仪器：

数字式变压器变比测试仪。

2.4绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数的测量

2.3.1试验仪器：

5000V兆欧表。

型号：

AVO，美国制造。

2.3.2试验接线：

a.将变压器各侧绕组分别短接，被测绕组接入兆欧表高压端，非被测绕组外壳接地。

b.测量时若环境湿度大于70%，高压引线应加屏蔽。

2.3.3试验步骤：

a.检查试验接线。

b.清洁变压器套管，擦去表面污垢。

c.将变压器与外部连线全部拆除，进行接地放电，时间不小于10分钟。

d.测量高压绕组对低压绕组绝缘电阻、吸收比及极化指数。

e.测量低压绕组对高压绕组及地绝缘电阻、吸收比、极化指数。

f.测量高压绕组对低压绕组及地绝缘电阻、吸收比、极化指数。

g.记录绝缘电阻，同时记录温度和湿度。

2.3.4数据分析：

测量的绝缘电阻换算到同温度下，不应低于出厂值的70%。

吸收比不应小于1.3，当R60s大于3000MΩ,时，吸收比可不作考核要求；极化指数不应低于1.3，当R60s大10000MΩ时，极化指数可不作考核要求。

2.3.5安全注意事项：

a.被测绕组应短接（包括中性点引出端）。

b.非被试绕组应短接接地。

c.测量后应充分放电。

时间不小于10分钟。

2.5绝缘油试验

2.5.1试验仪器：

绝缘油色谱分析仪、绝缘油绝缘强度试验仪等

2.5.2试验步骤：

a.准备注入变压器之前的油做简化分析。

b.测量变压器油中的微量水含量。

c.变压器第一次升压前取样测量油中的含气量。

d.变压器在升压前及额定运行24小时后，各进行一次油中溶解气体的色谱分析。

e.注入变压器之后的油做电气强度试验。

①试验前电极和油杯及取样油瓶应用无水酒精洗净烘干，用标准量规检查电极间的距离。

②取样用有磨口塞的广口的无色玻璃瓶，取样应在晴天进行，从油箱下部的放油孔中取出，先放油冲洗管道和油瓶，再注入绝缘油，油样取好后加盖，在瓶上写明油样的名称和取样日期。

③油样在试验室放置相当时间，直到油样接近室温，才用被试油将油杯和电极冲洗3次，再将油沿杯壁慢慢注入油杯，盖上玻璃盖静止15分钟。

④控制箱电流整定为3A，电压从零升起，升压速度为3kV/S，直到油隙击穿，记录击穿电压值。

⑤调压器下降置零，拉开电源，拨开电极上的游离碳，静止5分钟，再进行下一次试验。

⑥总共进行5次试验，取5次平均值为油的平均击穿电压。

2.5.3数据分析：

应符合下列要求：

1外观：

透明，无杂质或悬浮物；

2水溶性酸（PH值）＞5.4

3酸值，mgKOH/g≤0.03

4闪点（闭口）（℃）不低于140

5水份（mg/L）≤10

6界面张力（25℃）（mN/m）≥35

790℃时介质损耗因数tgδ（%）注入电气设备前/后：

≤0.5/0.7

8击穿电压：

≥60kV

9体积电阻率（90℃）（Ω.m）≥6×1010

10油中含气量（%）（体积分数）≤1

11油泥与沉淀物（%）（质量分数）≤0.02

12油中溶解气体的色谱分析，应符合下述规定：

换流变压器应在注油静置后、耐压和局部放电试验24h后、冲击合闸及额定电压下运行24h后，各进行一次换流变压器器身内绝缘油的油中溶解气体的色谱分析。

各次测得的氢、乙炔、总烃含量，应无明显差别。

新装变压器油中H2与烃类气体含量（μL/l）任一项不宜超过下列数值：

总烃类：

20H2：

10C2H2：

0

2.5.4安全注意事项：

a.试验时宜在室温15到35℃和湿度不高于75%的情况下进行。

b.油耐压试验区域应拉安全绳，并挂警示牌。

c.接地牢固可靠，且接地线的截面不小于4mm2。

d.在确认电源断开后，方可处理油杯中的杂质。

2.6套管试验

2.6.1试验仪器：

AVO数字兆欧表、智能型抗干扰介质损耗测试仪、交流耐压试验装置、直流耐压试验装置。

2.6.2试验步骤：

a.套管开箱后，用专用套支架将套管竖直放置，套管法兰接地。

b.测量绝缘电阻

①测量电容型套管主绝缘的绝缘电阻，应符合产品的技术规定；

②测量电容型套管“抽压小套管”或“测量小套管”对法兰的绝缘电阻。

采用2500V兆欧表测量，绝缘电阻不应低于1000MΩ。

c.测量电容型套管的主绝缘介质损耗角tgδ和电容值

采用正接法。

（如图）介损电桥的高压输出端接套管的高压端，介损的Cx端接套管的测量小套管，实测tgδ（油浸纸绝缘）不大于0.5%；实测电容量值与产品铭牌值或出厂试验值相比，其差值应在±5%范围内。

末屏小套管

JTJS－II

　　　套管

~220V

电容式套管tgδ测量

H

Cx

Cn

d.工频耐受电压试验。

网侧线路套管：

740×80%kV1分钟通过

网侧中性点套管：

95×80%kV1分钟通过

阀侧套管：

1020×80%kV1分钟通过

e.直流耐受电压试验。

2.7套管电流互感器试验

2.7.1使用仪器：

2500V兆欧表、AVO数字兆欧表、互感器励磁特性测试仪、电流互感器误差校验仪。

2.7.2试验步骤：

。

a.测量二次绕组对外壳及二次绕阻之间的绝缘电阻，测量值不宜低于1000MΩ；

b.测量绕组的直流电阻值。

使用双臂电桥测量套管CT二次绕组的直流电阻，同型号、同批次、同规格的电流互感器二次绕组直流电阻值和平均值的差异不宜大于10%。

c.检查电流互感器的接线组别和极性

使用互感器特性测试仪或直流电流表、干电池，检查电流互感器的接线组别和极性，必须符合设计要求，并应与铭牌和标志相符；

d.误差试验。

校验电流互感器的变比误差，应符合计量要求；非计量用绕组应进行变比检查，并应与制造厂铭牌值相符。

e.测量电流互感器励磁特性曲线。

当继电保护对电流互感器的励磁特性有要求时，应进行励磁特性曲线试验。

使用互感器特性测试仪测试，当电流互感器为多抽头时，可在使用抽头或最大抽头测量，测量结果应符合产品要求。

f.工频耐压试验。

二次绕组对外壳及二次绕阻之间的工频耐压试验，试验电压2kV，时间1分钟；可用2500V兆欧表代替。

2.8密封试验试验

2.8.1使用仪器：

压力表

2.8.2试验步骤：

换流变压器装配完后，在储油柜油面上施加0.03MpA压力，用压力表监视，至少持续12h，不应渗漏。

2.9辅助装置的检查

根据产品使用说明书，对温度计、气体继电器、压力释放交装置、油位指示器等进行检查，应符合产品技术要求。

2.10辅助回路绝缘试验

冷却器油泵和风扇电机、有载分接开关的电动机、信号回路及控制和辅助设备回路导线等用2500V兆欧表测量其绝缘电阻，应无闪络及击穿现象。

2.11有载分接开关检查与试验

2.11.1使用仪器：

有载分接开关特性测试仪

2.11.2试验步骤：

a．手动操作2回（从最大分接到最小分接，再回到最大分接，称1回），检查开关转动部分，转动应灵活。

b．测试开关指示的分接位置是否正确（一般通过测变比确定）。

c．检查开关在各分接位置时的接触是否良好。

。

d．测量开关在各分接位置时线圈的直流电阻，各项性能应符合技术条件要求。

e．按开关使用说明书进行安装和其他试验，各项性能应符合技术条件要求。

f．在额定电压、额定频率和空载情况下，检查调压情况，其切换同步性和电压变化规律应符合产品的规定。

g．有载分接开关并列运行时，必须检查开关动作的同期性：

手动操作2回，通过听开关动作声音等方法来检查开关动作的同期性。

h．注入有载分接开关油箱中的油应符合规定。

2.12油泵及冷却器的运行试验

a．冷却器持续工作24h，应无渗漏油和吸入空气。

b．油泵开动后应无异常声响和明显震动。

2.13铁心及相关绝缘的试验

2.13.1使用仪器：

5000kV兆欧表

2.13.2试验步骤：

a．进行器身检查的换流变压器，应测量可接触到的螺栓、夹件对铁轭、铁心、油箱的绝缘电阻。

b．不进行器身检查的换流变压器，应通过接地端分别测量夹件对铁心、夹件和铁心对油箱的绝缘电阻。

c．采2500V或5000V绝缘电阻表测量，持续时间为1分钟，应无闪络及击穿现象。

2.14绕组连同套管的绝缘介质损耗因数（tgδ）及电容量测量

2.14.1使用仪器：

智能型抗干扰介质损耗测试仪

2.14.2试验接线：

反接线。

被试绕组短接接电桥的Cx端，非被试绕组及外壳短接接地，试电压为10kV

2.14.3试验步骤：

a.检查试验接线；

b．测量高压绕组对低压绕组及地的介质损耗因数及电容量；

c.测量低压绕组对高压绕组及地的介损损耗因数及电容量；

d.测量高压绕组和低压绕组对地的介损损耗因数及电容量。

2.14.4数据分析：

介质损耗因数tgδ值，换算到同一温度下，不应大于出厂值的130%，当测量时的温度与产品出厂试验温度不符时，应换算到同一温度时的数据进行比较。

2.14.5安全注意事项：

a.试验区域应围上安全绳，并悬挂标志牌。

b.换流变压器外壳及铁芯应可靠接地、非被试绕组应短路接地。

c.被试线圈所有出线端要首尾连接起来。

d.变压器油位应在正常运行位置。

e.测量时，介损电桥必须接地；

f．绕组介质损耗因数应在油面温度10℃~40℃之间进行测量。

g．在确认电源断开后才能换线。

2.15直流泄漏电流测量

2.15.1.试验仪器：

直流高压试验装置。

2.15.2.试验接线：

将换流变压器被试绕组短接后接入直流高压试验装置的高压输出端，非被试绕组及外壳短接接地,试验在末端进行。

2.15.3.试验步骤：

a.将换流变压器绕组充分放电；

b.检查试验接线；

c.测量高压绕组对低压绕组及地的直流泄漏电流值，500kV电压等级，试验电压为60kV；

d.测量低压绕组对高压绕组及地的直流泄漏电流值；

2.15.4.数据分析：

试验电压为60kV；读取一分钟时的泄漏电流值，一般规定，泄漏电流值不应大于30μA（20℃）。

2.15.5.安全注意事项：

a.试验区域应围上安全绳，悬挂标志牌，并派专人看守。

b.接地线接地牢固可靠。

c.高电压回路与接地体的距离必须留有足够的安全裕度。

d.直流泄漏电流测量应在绕组连同套管的绝缘电阻、介质损耗因数（tgδ）和电容量测量等试验合格后进行。

e.操作人员在操作前，要通知有关人员离开被试变压器，在取得试验负责人许可后，方可加压。

f.过电压保护整定开关设置在适当位置上，一般为1.15-1.20倍试验电压值。

并通过空载升压验证过电压保护整定。

g.升压到试验电压，停留1分钟，记录泄漏电流值和测试温度。

h.变更接线或试验结束时，应首先降下电压，断开电源，对绕组放电，并将试验装置高压线接地。

i.试验结束后，将绕组接地放电，放电时间不小于30分钟。

2.16频率响应特性或低电压电抗测量

用频率响应特性、低压电抗法或其他方法测量换流变压器的绕组结构情况，记录测量结果，作为换流变压器发生短路故障时诊断绕组是否变形的参考。

2.17绕组连同套管的局部放电测量

按GB1094.3、GB/T7354和DL/T596的规定进行。

试验电源频率不小于100Hz，施加1.5Um/电压60min，放电量不大于300pC。

使用仪器：

局部放电测试仪

2.18冲击合闸试验

2.18.1.试验步骤：

a.在额定电压下进行换流变压器的冲击合闸试验。

冲击合闸5次，应无异常现象。

b.冲击合闸试验宜在换流变压器网侧绕组进行。

第一次合闸后，带电运行时间不小于30min，其后每次合闸后的带电运行时间可以逐次缩短（但不应小于10min）,应无异常现象。

2.19箱壳表面温度分布测量

用红外线测温仪等设备测量箱壳表面的温度分布，检查有无过热点及其分布。

2.20声级测定

在额定工况及所有冷却器开启情况下，参照GB/T1094.10规定的测量方法和要求，测量距离换流变压器轮廓线2m处的噪音水平和敏感点的实际噪声水平。

3结论

本文主要介绍了±800kV特高压换流站中换流变的高压电气试验的标准和方法，并在实际中加以应用，结果表明，此方法是行之有效的。