750kV Трансформатор на место PD и индуцирано издржливостно испитување: Студија на случај и препораки

I. Вовед

Демонстрационниот проект за пренос и подстанција на 750кВ од Гуантиг до Ланчоуг Јисток во Кина беше официјално вграден во експлоатација на 26 септември 2005 година. Овој проект вклучува две подстанции - Ланчоуг Јисток и Гуантиг (секоја со четири трансформатори на 750кВ, три од кои формираат трофазен трансформаторски апарат во функција, со еден на резерва) - и една преносна линија. Трансформаторите на 750кВ користени во проектот беа независно развиени и произведени во Кина. Во текот на тестовите на позицијата, биле објавени прекумерни делумни разраќања (PD) во главниот трансформатор А фаза на подстанцијата Ланчоуг Јисток. Укупно беа изведени 12 PD тестови пред и по вградувањето. Овој труд анализира референтните стандарди, процедурите, податоците и проблемите поврзани со PD тестовите на овој трансформатор, и дава практични инженерски препораки за поддршка на идните тестови на позицијата на трансформаторите на 750кВ и 1000кВ.

II. Основни параметри на трансформаторот

Главниот трансформатор на подстанцијата Ланчоуг Јисток беше произведен од компанијата Xi’an XD Transformer Co., Ltd. Клучните параметри се следниве:

• Модел: ODFPS-500000/750

• Номинална напона: ВН 750кВ, СН (со ±2.5% регулатор) кВ, НН 63кВ

• Номинална моќност: 500/500/150 МВА

• Максимален рабочки напон: 800/363/72.5 кВ

• Метод на хладење: Присилна циркулација на масло со воздушно хладење (OFAF)

• Тежина на маслото: 84 тони; Общо тежина: 298 тони

• Ниво на изолација на ВН јамка: Полноволнен импулс 1950кВ, исечен импулс 2100кВ, краткосрочно индуцирано издржливо напонско испитување 1550кВ, издржливост на мрежен напон 860кВ

III. Процедура и стандарди за испитување

(A) Процедура за испитување

Според GB1094.3-2003, процедурата за испитување на делумни разраќања на трансформаторите се состои од пет периоди - A, B, C, D и E - со специфицирани применети напони за секој. Предизвикот напон во периодот C е дефиниран како 1.7 пер унита (pu), каде што 1 pu = Um/√3 (Um бидејќи максимален системски напон). Оваа вредност е помала од Um специфицирано во GB1094.3-1985. За трансформаторот Ланчоуг Јисток, Um = 800кВ, така да предизвикот напон треба да биде 785кВ.

(B) Издржливост на напон

• Краткосрочната индуцирана издржливост на напон за трансформаторот Ланчоуг Јисток е 860кВ. Според „Стандарди за испитување при вградување на електричко опрема на 750кВ UHV“ на Државната мрежна компанија на Кина, на-местото испитувачкиот напон треба да биде 85% од вредноста на фабричкиот испит, т.е. 731кВ, што е помало од потребниот предизвикот напон од 1.7 pu (785кВ).

• За да се реши конфликтот меѓу предизвикот напон и издржливоста на напон при вградување, соодветните стандарди вели дека, ако предизвикот напон надминува 85% од фабричната издржливост на напон, реалниот предизвикот напон треба да се договори меѓу корисникот и производителот. „Технички спецификации за главни трансформатори на 750кВ“ експлицитно специфицира дека на-местото PD испитувачкиот предизвикот напон е еднаков на 85% од фабричната издржливост на напон. Како резултат, предизвикот напон за на-местото PD испитување на трансформаторот Ланчоуг Јисток беше поставен на 731кВ. Испитувањето на мерене на PD и испитувањето на издржливост на напон беа комбинирани, со фазата на испитување на издржливост на напон како предизвикот стадиум на PD испитувањето.

(C) Критериуми за прифаќање на делумни разраќања

При испитувачки напон од 1.5 pu, нивото на делумни разраќања на трансформаторот мора да биде помало од 500 пК.

IV. Процес на испитување

Од 9 август 2005 година до 26 април 2006 година, уште 12 PD испитувања беа изведени на главниот трансформатор А фаза на подстанцијата Ланчоуг Јисток. Клучните информациии за испитувањето се сумирани подолу:

Сеобщо, нивото на делцијалната разарда во фазата А на главниот трансформатор пред воведувањето во експлоатација се движеа помеѓу 600 и 910 пК, што надминува критериумот за прифатливост од 500 пК. Меѓутоа, по повторен тест на 26 април 2006 година, следејќи го воведувањето во експлоатација, нивото на делцијална разарда се намали до 280 пК, задоволувајќи го барањето.

V. Анализа на тестот

(А) Напон на започнување на делцијална разарда (PDIV) и напон на изчезнување на делцијална разарда (PDEV)

• Проблеми со дефинициите: GB7354-2003 и DL417-1991 даваат неточни дефиниции за PDIV и PDEV. На пример, „одредената вредност“ во дефиницијата не е добро дефинирана - иако обично се претпоставува дека е 500 пК, ова доведува до значајни несогласности во практичката примената. Дополнително, фонот на шумот во тестовите на местото често достигнува десетки до стотици пикокулони, што прави трудно да се идентификува јасно почетокот на разарда.

• Набљудувања од случајеви: Во 12 тестови на делцијална разарда проведени на трансформаторот Ланџоу Исток фаза А, нивото на делцијална разарда се зголемуваше постепено со напонот, без јасен скок (максимална промена ~200 пК), што правеше немогуће да се определи јасно PDIV. Во некои тестови, мерливи нивоа на делцијална разарда веќе беа присутни при ниски напони, што правеше трудно да се оценува дали PDIV се намалила. Поминувајќи на тоа, најновата国家标准GB1094.3-2003未提及PDIV或PDEV，导致实际操作中的解释和判断不一致。

(B) Локализација на разарда

• Ограничувања на заедничките методи: Широко користената ултразвучна метода за локализација на делцијална разарда детектира временската разлика на ултразвучни волни генерирана од разарди кои се стигнуваат до сензорите на стената на резервоарот. Меѓутоа, оваа метода се соочува со предизвици како недозрела технологија, потреба за доволно голема енергија на разарда (во опсег на осетливоста на сензорите) и неточна локализација поради многу рефлексии и преломи на ултразвучните волни од внатрешните виткања.

• Резултати од случајеви: Токму пред воведувањето во експлоатација, опремата за локализација на делцијална разарда даваше само приближна проценка за локацијата на разарда. Системот за мониторинг во контролната соба не успеа да детектира промени во нивото на делцијална разарда со напонот, ограничувајќи корисноста на резултатите. По-кasnо инсталирани системи за онлајн мониторинг исто така не успеа да детектираат релевантни промени во тестот на 26 април 2006 година. Затоа, резултатите од ултразвучната локализација треба да се третираат со предузетост кога нивото на делцијална разарда е ниско.

(C) Силата на разарда

Иако стандардот одредува граница од 500 пК при 1,5 pu, во практиката нема значајна разлика помеѓу 500 пК и 700 пК - тие припаѓаат на истиот ред на големина. Дополнително, кога делцијалната разарда е под 1000 пК, обично нема видливи следи на разарда во внатрешноста на трансформаторот, и инспекциите на местото со цртање на масло ретко откриваат аномалии. Враќањето на 750 кВ трансформатор (голем и тежок) во завод за поправка носи високи ризици.

VI. Препораки

(A) Зголемување на нивото на изолација

Индуктивниот напон на трансформаторот Ланџоу Исток е относително нисок. Со оглед на краткиот историјски период и ограничената експертија во производството на домашни 750 кВ трансформатори, заедно со потребата од тестови на делцијална разарда на местото, препорачливо е да имаат индуктивен напон на барем 900 кВ во идните главни трансформатори од 750 кВ.

(B) Ослабување на критериумите за тестови на делцијална разарда при воведување во експлоатација

Надвор од Кина, тестовите на делцијална разарда строго се изведуваат само во завод, а не повторно на местото. Во Кина, обачно, тестовите на делцијална разарда на местото се задолжителна предмет за воведување во експлоатација. Препорачливо е да се ослабат критериумите за прифаќање на тестовите на делцијална разарда на местото за 750 кВ трансформатори до под 1000 пК, поради следните причини:

• Трансформаторите со ниво на делцијална разарда помеѓу 500-1000 пК често покажуваат намалена делцијална разарда при повторен тест по период на складирање или функционирање (на пример, трансформаторот Ланџоу Исток фаза А).

• Кога делцијалната разарда е под 1000 пК, обично нема видливи следи на разарда, инспекциите на местото ретко откриваат проблеми, а враќањето во завод носи високи ризици.

• Тестовите на делцијална разарда на местото за 750 кВ и 1000 кВ трансформатори ефективно се „квази-издржливостни тестови“:

• Мала маржа на напон: За трансформаторот Ланџоу Исток, напонот на тестот на делцијална разарда при 1,5 pu (693 кВ, ±3% несигурност во мерењето: 672-714 кВ) е многу близу до напонот на издржливост при воведувањето во експлоатација од 731 кВ, оставајќи само маржа од 2,4%. Дури и ако идните 750 кВ трансформатори имаат индуктивен напон повишен до 900 кВ, тестот при воведувањето во експлоатација на 765 кВ все уште остава ограничена маржа. Слично, за 1000 кВ трансформатори, напонот на тестот на делцијална разарда (1,4 pu = 889 кВ) е многу близу до нивото на издржливост од 935 кВ.

• Долга длабочина: Иако стандардната длабочина на издржливост е само околу 56 секунди (при тестна фреквенција од 108 Хц), полните тестови на делцијална разарда примена на 1,5 pu до 65 минути. Повторните тестови можат да предизвикаат кумулативна штета на изолацијата, влијајќи на жизнеспособноста на трансформаторот.

• Постојат малку случаеви кога повторните тестови на местото намалуваат премногу делцијална разарда до прифатливи нивоа; вместо тоа, нивото на делцијална разарда може да се зголеми (на пример, трансформаторот Ланџоу Исток фаза А: 700 пК на 10 август 2005 година, се зголеми до 910 пК до 23 септември).

(C) Предефинирање на напонот на започнување и изчезнување на делцијална разарда

Постојните стандарди немаат јасни дефиниции за PDIV и PDEV, што може да заблуди интерпретацијата на тестовите (како што се види во случајот Ланџоу Исток). Препорачливо е да се преидефинираат овие термини со експлицитни бројчани критериуми и да се вклучат насоки за случаи кога PDIV и PDEV не се јасно видливи.

(D) Јачање на истражувањето на практични техники на местото

• Собирање на реални модели на ЧП (частични разраѓања) во трансформаторите: Најтипичните модели на ЧП во литература доаѓаат од лабораториски симулации, кои се разликуваат од реалното поведение на трансформаторите. Илустративните дијаграми не се доволни за насока на полевската работа. Едноставно е да се соберат и анализираат реални модели на ЧП и да се компонираат во упатства за квалитативна анализа и локализација.

• Напредување на истражувањето за спречување на интерференција: Екстерналната интерференција е голем предизвик во тестовите на ЧП на местото. Тековните системи за мерење не можат да ги разликуваат автентичните разраѓања од интерференција, што значително зависи од искуството на операторот. Потребно е повеќе истражување за изворите на интерференција и методите за јачање.

(E) Барање на сертификат за тестерски персонал

Мерењето на ЧП е најтехнички захтевно и непредвидливо од рутинските високонапонски тестови на местото. Меѓутоа, често се случуваат погрешни судби. Персоналот треба да премине кроз системско обука во основни принципи, поврзување на опрема, подесување на компоненти, елиминација на интерференција и локализација на ЧП, и мора да добие сертификат пред да им се дозволи да провежуваат тестови.

(F) Регуларна калибрација на тест инструменти

GB7354-2003 јасно наведува дека инструментите за мерење на ЧП мораат да се калибрираат најмалку два пати годишно или по големи поправки. На практика, ова често не се строго следи, со некои инструменти користени години без калибрација—зabeleжени се грешки до десетократни. Препорачливо е строго да се следат националните стандарди за калибрација за да се осигура точноста на мерењето.

(G) Кога е потребно користете онлајн мониторинг

Технологијата за онлајн мониторинг значително се подобри. За трансформатори од 750кВ со ниво на ЧП над границата, но не критично високо, подобрен онлајн мониторинг е разумен пристап. Поминувајќи низ ЧП, параметри како температура, земјина струја на желе и клампи, и хроматографија на масло треба да се мониторираат за целостна проценка на состојбата на трансформаторот.

VII. Заклучок и преглед

• Заклучок: Посочените стандарди даваат недоволно дефинирани напони за почеток и крај на ЧП, што ограничува нивната корисност за насока на полевските тестови. Нивото на изолација на трансформаторот од Исток Ланџоу 750кВ е релативно ниско, што прави неговиот тест на ЧП практички "квази-издржливост". 12-те полевски тестови на трансформаторот Фаза A веројатно предизвикаа некој кумулативен стрес на изолацијата. Будуштите трансформатори од 750кВ треба да имаат ниво на изолација од најмалку 900кВ.

• Преглед: Исследувањето и планирањето за 1000кВ АЦ ултра-високонапонска трансмисија во Кина беа завршени, а демонстрационите проекти се градат. Забележувајќи на јамката на изолација на трансформаторите од 1000кВ, треба рано да се започне истражување за полевски тестови за комисионирање, за да се даде техничка поддршка за практична примената.