DL∕T 1999-2019 换流变压器直流局部放电测量现场试验方法(电力).pdf

ICS 29.180 K 41 备案号：63143-2018 中华人民共和国电力行业标准 DL/T 1999 2019 换流变压器直流局部放电测量 Method of On-site DC Partial Discharge Test for Converter Transformer 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发 布 DL/T 1999 2019 I目 次 前 言.2 1 范围.3 2 规范性引用文件.3 3 术语和定义.3 4 试验条件.4 5 试验设备和测试仪器.4 6 试验接线.5 7 试验电压及试验程序.7 8 直流局部放电的测量.8 9 试验结果的判断.8 10 常见干扰源的识别与抑制.8 附录 A（资料性附录）阀侧套管均压环结构及尺寸.10 附录 B（资料性附录）差分信号法抑制空间干扰.12 附录 C（资料性附录）换流变压器直流局部放电测量干扰识别方法.13 DL/T 1999 2019 II 前 言 本标准为首次编制。本标准按照GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写给出的规则编写。本标准由中国电力企业联合委员会提出。本标准由全国高电压试验标准化分技术委员会（DL/TC 02）归口。本标准起草单位：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、国网陕西省电力公司电力科学研究院、国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、电力工业电气设备质量检验测试中心、清华大学、特变电工衡阳变压器有限公司、保定天威保变电气股份有限公司、常州东芝变压器有限公司、ABB 重庆变压器有限公司、广州西门子变压器有限公司、特变电工股份有限公司、西安西电变压器有限责任公司、特变电工沈阳变压器集团有限公司、大唐淮南洛河发电厂。本标准主要起草人：谢齐家、汪 涛、张淑珍、刘孝为、程 林、应 勇、胡春江、王欣盛、陈江波、赵林杰、周远翔、伍志元、刘学民、徐华峰、王烈钧、吕晓东、李文刚、张 健、刘 丰、王密柱。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。DL/T 1999 2019 1换流变压器直流局部放电测量现场试验方法 1 范围 本标准规定了换流变压器直流局部放电测量现场试验的试验条件、试验方法、试验结果的判断、常见干扰源的识别与抑制。本标准适用于800kV及以下电压等级直流输电工程用单相换流变压器现场直流局部放电测量。1100kV换流变压器可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T 2900.33-2004 电工术语 电力电子术语 GB/T 2900.95-2015 电工术语变压器、调压器和电抗器 GB/T 7354 局部放电测量 GB/T 18494.2-2007 变流变压器 第2部分：高压直流输电用换流变压器 DL/T 274 800kV高压直流设备交接试验 DL/T 377 高压直流设备验收试验 DL/T 417 电力设备局部放电现场测量导则 DL/T 1243 换流变压器现场局部放电测试技术 3 术语和定义 下列术语和定义以及GB/T 2900.33-2004和GB/T 2900.95-2015界定的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1 直流局部放电 DC partial discharge 导体间绝缘在直流电场下仅被部分桥接的电气放电。3.2 换流变压器直流局部放电测量 DC partial discharge measurements for converter transformer 对换流变压器阀侧绕组施加规定的直流电压并测量其在直流电压下局部放电是否满足规定要求的试验。注：本定义与DL/T 377中绕组连同套管的直流耐压试验、DL/T 274中阀侧绕组连同套管的直流耐压试验和DL/T 1243中的直流电压下局部放电试验是一致的。3.3 有效放电脉冲 valid pulses of partial discharge DL/T 1999 2019 2 换流变压器直流局部放电测量中来自于换流变压器的局部放电，且视在局部放电量大于标准给定阈值的局部放电脉冲。3.4 直流局部放电测试仪 partial discharge detect device for DC voltage 用于直流电压下连续检测、记录和统计局部放电的数字式局部放电测试仪器。3.5 差分信号法 differential signal method 将两路不同路径接收的模拟信号差值，接入局部放电仪进行检测的方法。4 试验条件 4.1 试验环境 试验环境条件应满足：a)环境温度：040；b)相对湿度：小于或等于 80%；c)周围空气没有显著的灰尘、烟雾、腐蚀性气体、蒸汽、烟雾污染物或沙尘；d)周围无显著的干扰脉冲源。4.2 被试换流变压器 被试换流变压器试验前应满足：a)设备外观良好，外绝缘表面无明显污染或损坏；b)设备已完成其他常规试验项目，且全部结果合格；c)经过热油循环处理的换流变压器，试验前应静置，静置期间应及时充分排气，每天排气不少于2 次，必要时保持真空；环境温度低于 5时，应采取保温措施，避免静置期间油温下降过快；d)静置时间要求：500kV 及以下等级设备应不少于 72h，800kV（含 600kV）等级设备应不少于 96h，当制造厂另有规定时应按制造厂要求执行；e)所有套管端子、油箱、铁心和夹件应可靠接地，且在试验开始前应至少连续接地 2h；f)试验时本体油面温度应在 1030范围。5 试验设备和测试仪器 5.1 直流高压发生器 5.1.1 额定参数 直流高压发生器的额定参数应满足：a)额定输出电流应不小于 10mA；b)额定输出电压宜不低于被试换流变压器直流局部放电测量试验电压的 120%；c)在额定输出电压下，直流高压发生器本体局部放电量应不大于 800pC；d)在额定输出电压和额定输出电流条件下，允许连续工作时间应不少于 150min。5.1.2 输出电压波形的极性、纹波系数和短时稳定性 高压直流发生器的波形应满足：DL/T 1999 2019 3a)输出电压极性应为正极性（或可转换极性）；b)纹波系数应小于 3%；c)5min 内的短时稳定性应不超过 1%。5.1.3 主要部件 直流高压发生器的主要部件应满足：a)充电电源应采用推挽式变频电源（或其他不产生高频脉冲的变频电源），变频范围宜选择30Hz300Hz，且连续可调。b)倍压整流装置本体和高压直流分压器宜联接成整体，本体支撑筒应采用伞裙结构；装置总高度（含均压环）不应超过 20m；装置本体宜采用适合现场快速组装和长途运输的结构形式。c)均压环宜采用双环结构，额定电压下均压环设计表面场强不应大于 13kV/cm。d)本体输出应采用阻塞滤波器。5.2 测试仪器 5.2.1 电压测量装置 电压测量装置测量试验电压值（算术平均值）的总不确定度应不大于5%，纹波幅值测量的总不确定度应不大于10%。5.2.2 电流测量装置 当装有电流测量装置时，测量电流的不确定度应不大于0.5%。5.2.3 直流局部放电测试仪 直流局部放电测试仪除应满足GB/T 7354的要求，还应满足：a)至少应有2个独立通道；b)具有脉冲局部放电量和脉冲数量自动统计功能；c)具有局部放电信号连续存储和播放功能，且连续存储时间不小于150min。6 试验接线 6.1 试验主回路 换流变压器被试阀侧绕组两端子短路经加压引线与高压直流发生器高压输出端连接，其余非被试端子及换流变压器油箱、铁心、夹件等应全部可靠接地。以两绕组换流变压器为例，换流变压器直流局部放电测量现场试验接线如图1所示。接地线应采用带透明绝缘护套的铜线，且应与地网只有一个连接点。GSFTPDa aE1E2ZmC1C2bANbAN 图中：S 三相交流电源；DL/T 1999 2019 4 G 高压直流发生器；F 高压分压器；T 被试换流变压器；E1 地网；E2 套管末屏附近的接地点；C1、C2阀侧套管电容；Zm 检测阻抗；PD 直流局部放电测试仪；T 被试换流变压器；a、b 阀侧绕组端子；A、N 网侧绕组端子。图 1 换流变压器直流局部放电测量现场试验接线图 6.2 局部放电测量接线 局部放电检测阻抗应连接在被试阀侧绕组的两个套管末屏端子与地之间，阻抗应就近接地。如图1所示；阻抗和末屏之间的连接线应采用屏蔽线，屏蔽线屏蔽层应就近接地。6.3 试验用均压环 被试阀侧绕组的两个套管均应安装均压环，防止试验中产生电晕。200kV、250kV、400kV、500kV、600kV和800kV换流变压器直流局部放电测量现场试验要求的均压环尺寸参数可参考附录A。由于加装均压环减小了高压部分对接地部分的最小距离，均压环表面最大电场强度可能因此增加，因此选用均压环时宜进行电场计算校核，计算最大表面场强宜不大于13kV/cm。6.4 加压引线 加压引线应根据试验电压和引线表面粗糙度选用较大的直径。500kV换流变压器直流局部放电测量现场试验可使用直径不小于500mm穿缆的导电伸缩软管。800kV换流变压器直流局部放电测量现场试验可使用直径不小于600mm穿缆的导电伸缩软管或直径不小于350mm的表面光滑无毛刺的金属管。6.5 试验回路布置 试品及试验设备布置应满足：a)试验回路中所有高压部分与接地体或邻近物体的距离应不小于以下两个距离的较大者：1)试品被试阀侧绕组端部（不含试验用均压环）到试品接地部分间最小距离的 1.5 倍；2)试品试验电压Ud（单位为 kV）除以 200（单位为 kV/m）得到的距离。b)加压引线与高压直流发生器（竖直方向）的夹角应不小于 60。7 试验电压及试验程序 7.1 试验电压 试验电压应使用正极性电压。现场进行交接试验或诊断性试验时，不能预加电压。试验电压为出厂试验电压的85%（或合同规定值）。7.2 试验程序 试验程序如图2所示，要求如下：DL/T 1999 2019 5a)接通试验电源后，应平稳匀速而且连续加压至试验电压值，不允许对换流变压器绝缘结构预先施加较低的电压。升压时间t1，应不大于 1min。升压过程中应监测直流发生器输出电流变化，出现电流值突然增大或减小等异常现象时，应立即停止试验，查明原因。b)电压升至规定的水平后保持，同时进行局部放电检测。持续试验时间t2为 90min。试验过程中，电压波动应不超过3（算术平均值）。当试验回路设备和被试换流变压器发生外部闪络、放电、异响、电流突然变化等异常时，应立即停止试验，查明原因。c)试验完成后，应快速降低电压。降压时间t3，应不大于 1min。待电压测量装置示值接近“零”时，方可进行放电和接地。t1t2O Ot(min)U(kV)t3Ud 图中：Ud试验电压；t1升压时间；t2持续试验时间；t3降压时间。图 2 试验程序示意图 注：若根据合同规定现场需按出厂试验标准进行此试验，试验电压及时间应按照GB/T 18494.2-2007的要求。7.3 试验后的接地 换流变压器直流局部放电测量试验后应进行充分的放电，以减少绝缘结构件中可能存在的残余电荷对其余试验的影响。换流变压器直流局部放电测量后若进行交流局部放电测量时，接地时间宜不小于12h。8 直流局部放电的测量 8.1 视在局部放电量的校准 完成试验接线，应按GB/T 7354和DL/T 417规定的方法，对被试阀侧绕组套管端部注入2000pC方波进行校准，并在1000pC验证其线性度。8.2 测量和记录 接通试验电源时，应记录通道的背景噪声水平。在50试验电压下，检测的脉冲水平应不大于1000pC，否则应采取抑制干扰脉冲的措施。在持续试验时间t2期间，应记录每个10min内脉冲个数、对应幅值和极性。9 试验结果的判断 DL/T 1999 2019 6 9.1 合格标准 以下条件均满足时，则认为此试验结果通过：a)在试验的最后 30min 内，记录到不小于 2000pC 的有效放电脉冲数应不超过 30 个，且在最后10min 内，不小于 2000pC 的有效放电脉冲数应不超过 10 个。如果此条件未满足，则可以将试验延长 30min。b)延长 30min 的试验只允许进行一次，在此 30min 内，不小于 2000pC 的有效放电脉冲数应不超过 30 个，且在最后 10min 内，不小于 2000pC 的有效放电脉冲数应不超过 10 个。c）试验后色谱分析结果合格且试验前后无明显变化。9.2 结果不合格的处理 局部放电测量是非破坏性的试验，当测量结果不通过，但没有发生击穿且试验后油色谱数据与试验前无明显差别时，不应立即拒绝该试品，而应由用户与制造单位就进一步的措施进行协商。10 常见干扰源的识别与抑制 10.1 电晕放电或悬浮电位放电 试验回路、试验设备外部、加压引线和被试换流变压器阀侧套管端部等部位可能发生电晕放电，试验回路附近未接地的金属导体可能发生悬浮电位放电，对局部放电测量会造成干扰。采用紫外成像等方法对可能发生放电的部位进行扫描，可识别电晕放电或悬浮电位放电。采取增加导线直径、加装或优化均压环、清理导电部分表面毛刺等方法改善电场分布，可消除电晕放电；采取屏蔽或接地等措施可消除悬浮电位放电。10.2 试验设备内部放电 高压直流发生器的充电变压器、主电容和分压器等部件可能发生内部放电而对局部放电测量造成干扰。采用超声波局部放电检测技术，在充电变压器、主电容和分压器等部件外部表面安置超声探头，监测试验回路设备内部放电。同时在被试换流变压器油箱及被试阀侧套管升高座附近放置超声探头，监测被试换流变压器的内部放电，作为局部放电测量的辅助判断方法。如果发现试验设备内部有放电干扰局部放电测量，应对试验设备进行修复或更换，或者增加阻塞滤波器的增益，抑制干扰源。10.3 电源干扰脉冲 现场试验电源的干扰脉冲可能对局部放电测量造成干扰。为减少试验电源的干扰，宜采取以下措施：a)试验电源与其它频繁启动电源不共用母线；b)直流局部放电测试仪的工作电源采用隔离变压器接入；c)调节高压直流发生器充电频率，降低直流高压发生器整流干扰脉冲。10.4 静电放电 换流变压器直流局部放电测量试验中均压环等高压部分表面因静电吸附粉尘、烟雾等微小颗粒，累积到一定程度会发生瞬时的放电，影响局部放电测量。防止静电吸尘造成干扰，试验前应对直流发生器本体表面进行清洁处理；对试验场地地面的金属异物和凸出尖端进行清除，必要时保持地面湿润，并加强试验回路附近的通风。10.5 空间干扰 DL/T 1999 2019 7完成方波校准且未合闸加压前，测量通道出现的背景噪声水平反映了空间干扰信号水平。当空间干扰水平超过1000pC或者影响局部放电测量时，应采取差分信号法降低空间干扰。具体实施方法参见附录B。10.6 外部干扰脉冲 在网侧绕组端子接地线之间串入一个检测阻抗，并将该检测阻抗的信号接入直流局部放电测试仪的另一个检测通道（辅助通道），通过判别脉冲在局部放电测量通道和辅助通道的极性，识别外部干扰脉冲。具体实施方法参见附录C。DL/T 1999 2019 8 A A 附 录 A（资料性附录）阀侧套管均压环结构及尺寸 换流变压器直流局部放电测量现场试验中，加压的被试阀侧套管应加装均压环。图A.1提供了一种双环结构的换流变压器阀侧套管所用均压环结构，参照表A.1中的尺寸参数，可以适用于200kV、250kV、400kV、500kV、600kV和800kV电压等级的换流变压器直流局部放电测量现场试验，图A.2提供了另一种形状的800kV均压环的结构及尺寸。H11223 图 A.1 换流变压器阀侧套管均压环结构示意图 表 A.1 换流变压器阀侧套管所用均压环结构及尺寸 单位：mm 尺寸参数 200kV 250kV 400kV 500kV 600kV 800kV 1 150 300 250 420 500 600 2 600 1200 950 1180 1200 1600 3 45 65 45 65 80 80 H 200 640 350 460 300 500 80020001000200170 图 A.2 800kV 换流变压器阀侧套管均压环的结构及尺寸示意图 DL/T 1999 2019 9B B 附 录 B（资料性附录）差分信号法抑制空间干扰 差分信号法是指利用附近一台换流变压器（或分压器）耦合空间干扰信号，通过信号的差分实现干扰信号的相互抵消，抑制空间干扰。实现信号差分的方法又可分为阻抗极性反接法和平衡阻抗法。阻抗极性反接是采用两个阻抗分别连接于被试换流变压器阀侧套管末屏及附近一台换流变压器阀侧套管末屏（或分压器尾部），两个阻抗极性反接，并通过三通电缆连接头连接，输出接局放仪。平衡阻抗法接线按照GB/T 7354的规定接线。测量系统部分接线如图B.1所示：+GSFTPDa aE2Zm1C1C2bANbANC3Zm2E3+E1（a)阻抗极性反接法+GSFTa aE2ZmC1C2bANbANC3PDE1(b)平衡阻抗法 图中：S 交流电源；G 高压直流发生器；F 高压直流发生器配备的直流分压器；T 被试换流变压器；E1 地网；E2、E3 套管末屏附近的接地点；C1、C2 被试换流变压器阀侧套管电容；C3 另一台非被试换流变压器或电容分压器等效电容；Zm、Zm1、Zm2检测阻抗；PD 直流局部放电测试仪。图 B.1 换流变压器直流局部放电测量空间干扰抑制接线图 DL/T 1999 2019 10 C C 附 录 C（资料性附录）换流变压器直流局部放电测量干扰识别方法 直流局部放电的特征参数是视在放电量和脉冲个数，且直流局放的脉冲个数取决于油纸绝缘材料的电气时间常数，其数值远低于交流局放脉冲的周期重复时间。在实际测量时，由于直流局放脉冲呈现的随机性，无相位参考，重复率低，因此不能完全采用交流局放测量时的脉冲鉴别方法。但直流局放脉冲与所施加的直流电压极性有关，采用极性判断方法将被试设备内部的局部放电信号与外部干扰区分开来，是解决现场试验的主要技术手段。外部干扰由引线窜入变压器内部，其传输回路一路经过套管末屏接地线汇入大地，另一路则经过网侧绕组、铁心等接地部位的接地线汇入大地。而换流变压器内部放电的传输回路可以由放电点经套管末屏、大地、铁心接地到放电点构成回路。所以，外部干扰在套管接地线和铁心接地线上产生的电流极性相同，而变压器内部放电在套管接地线和铁心接地线上产生的电流极性相反。采用极性判断识别外部脉冲的换流变压器直流局部放电测量接线如图C.1所示。GSFTPD1a aE1E2Zm1C1C2bANbANPD2Zm2 图中：S 交流电源；G 高压直流发生器；F 高压直流发生器配备的直流分压器；T 被试换流变压器；E1 地网；E2 套管末屏附近的接地点；C1、C2 被试换流变压器阀侧套管电容；Zm1、Zm2 检测阻抗；PD1、PD2 直流局部放电测试仪的测量通道和辅助通道。图 C.1 采用极性判断识别外部脉冲的换流变压器直流局部放电测量接线图