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三相变压器中性点避雷器试验用电极绝缘罩

文章出处:www.xsh18.com 人气:发表时间:2018-05-29 10:47

变电站220 kV 三相变压器中性点避雷器并联有放电间隙,进行直流泄漏试验时,试验电压高达数十万伏,传统方法试验时须要高空作业拆除引线、放电间隙等,存在人身风险大、人力成本高、工作效率低的问题。基于伸缩绝缘杆结构配套研制电极绝缘罩,在试验过程中覆盖电极,防止间隙击穿,减小杂散电流影响,地面化作业,人身风险低、所须人数少、工作效率高,具有广阔的应用前景。

       根据南网规程,35 kV 及以上运行中避雷器应采用带电(或在线)测量方式,如避雷器不具备带电测试条件时(如三相变压器中性点避雷器、500 kV 主变三相变压器低压侧35 kV 避雷器等),应结合三相变压器停电周期安排停电测试。
       变电站220 kV 三相变压器中性点避雷器不具备带电测试条件,需定期进行“直流1 mA 电压U1 mA 及0.75U1 mA 下的直流泄漏电流”停电试验(简称直流泄漏试验)。据调查,上述避雷器通常并联有三相变压器中性点地刀、放电间隙等,由于直流试验电压较高,传统方法试验时须使用高空作业车、绝缘梯等辅助拆除引线、放电间隙等,防止间隙击穿,存在人身风险大、人力成本高、工作效率低的问题。
       本文基于伸缩绝缘杆结构配套研制电极绝缘罩[1—4],在进行中性点避雷器直流泄漏试验时覆盖放电间隙电极,防止间隙击穿,可采用低压端串入微安表读数的方法减小杂散电流对试验数据的影响,作业风险低、人力成本小、工作效率高,解决了生产实际难题。
       1 案例分析
       以220 kV 中山变电站#1 主变中性点避雷器直流泄漏试验为例,现场设备如图1 所示。220 kV、110 kV 中性点避雷器均并联有放电间隙、地刀,其中220 kV 中性点放电间隙距离为280 mm,110 kV中性点放电间隙距离为130 mm。避雷器底座安装高度在3 m 以上,如在金属基础上作业,工作地点上方无牢靠物体固定安全带。
三相变压器中性点避雷器试验用电极绝缘罩
图1 三相变压器中性点设备

       经调查,该三相变压器220 kV 中性点避雷器直流1 mA 试验电压为211.7 kV,110 kV 中性点避雷器直流1 mA 试验电压为113.1 kV。由于电压较高,试验时必须将避雷器与其余设备分离,且保持足够安全距离。一般为运行人员拉开中性点地刀,试验人员拆除中性点套管引线。而对于放电间隙,如直接升压试验必然造成棒—棒空气间隙击穿,传统作业方法主要有:使用高空作业车、绝缘梯等放置绝缘手套、绝缘靴,对电极设置屏障,防止间隙击穿,降低泄漏电流对试验数据的影响;使用高空作业车、绝缘梯等拆除避雷器引线或放电间隙,进行单独试验。方法一,作业风险相对较低,工作效率相对较高,较为常用;方法二,试验数据准确度相对较高,但作业风险高,一般不采用。
       常用的方法一主要存在以下问题:
       作业过程风险较高。由于中性点避雷器基础高达3 m 以上,站立位置狭窄,避雷器、支柱绝缘子机械强度差,不满足安全带绑牢固定、高挂低用等使用条件,高空作业车辅助作业风险更高。目前每台中性点避雷器试验须2 次上、下梯在避雷器基础上伸手放置、拆除绝缘物件,每台三相变压器共4 次高空作业,存在较大的高空坠落人身风险。
       作业人员数量较多。每台三相变压器至少需要2 人完成绝缘梯借还及使用、登高装拆绝缘物件。
       作业过程效率较低。每台220 kV 三相变压器2 台中性点避雷器试验须进行4 次上、下梯登高作业放置、拆除绝缘物件,绝缘梯领用归还、搬运摆放等至少需要2 人,操作过程至少另须1 人扶梯,加上安全带使用等环节耗时较长,工作效率较低。
       2 技术路线
       针对棒—棒电极产生的极不均匀电场,经过技术经济比较,决定采用在空气间隙中设置绝缘屏障的技术方法。其原理如下:在电场极不均匀的空气间隙中,放入薄片固体绝缘材料(如纸或纸板)阻挡空间电荷,利用空间电荷产生的电场改变电场分布。屏蔽用绝缘材料制成,但其本身的绝缘性能无关紧要,重要的是其密封性(拦住带电粒子的能量)。
       技术路线为研制220 kV 三相变压器中性点避雷器试验用放电间隙电极绝缘罩,在中性点避雷器直流泄漏试验时,由“伸缩绝缘杆+ 绝缘罩”地面化作业方式,取代传统高空作业,防止间隙在试验中击穿,保证试验顺利完成,并确保对试验数据无影响。基于三相变压器中性点放电间隙电极尺寸,结合伸缩绝缘杆结构,如图2 所示。配套研制电极绝缘罩,使用效果如图3 所示。辅助完成避雷器直流泄漏电流试验,能同时达到降低作业风险、提高工作效率的目的。
三相变压器中性点避雷器试验用电极绝缘罩
图2 伸缩绝缘杆
三相变压器中性点避雷器试验用电极绝缘罩
图3 绝缘罩使用效果图

       3 绝缘罩产品研发
       经查阅资料,棒—棒空气间隙的平均击穿场强约为4.85.0 kV/cm,击穿电压和间隙距离近似成直线关系。以试验电压较高的220 kV 中性点避雷器为例,直流泄漏试验电压约为210 kV 左右,棒—棒电极之间距离约须在42 cm 以上才能不发生击穿。经查阅三相变压器竣工图纸,220 kV 中性点放电间隙电极之间实际安装距离约为28 cm,在中性点避雷器升压试验过程中必然因承受不住电压而发生击穿放电。
       电极绝缘罩产品如图4 所示,主体部分采用环氧树脂浇筑成圆筒形,绝缘强度较高。因试验电压高达200 kV 以上,为防止发生爬电,在绝缘罩高电位端浇筑3 个硅橡胶伞裙以增加爬距,泄漏电流小,确保中性点避雷器直流泄漏试验过程中不击穿,不造成误判。另外,因须承受伸出部分伸缩绝缘杆的重量,在绝缘罩低电位端采用金属抱箍,确保机械强度足够。
三相变压器中性点避雷器试验用电极绝缘罩
图4 绝缘罩

       绝缘罩性能参数要求如下:正常使用条件下整体应能承受中性点避雷器直流泄漏试验电压(250 kV 以上),不发生击穿或损坏;因须承受部分已伸出的绝缘杆重量,正常使用条件下头部应能承受100 N 静态重力不发生变形或损坏;电极绝缘罩与伸缩绝缘杆连接部位连接可靠,角度可调,方便操作,试验过程中不发生脱落或断裂。
       使用时将电极绝缘罩固定于伸缩绝缘杆头部,将电极绝缘罩升高并套在放电间隙电极上,改善棒—棒电极之间极不均匀电场分布,提高击穿电压,防止间隙在避雷器直流泄漏试验过程中发生击穿,同时确保泄漏电流不影响试验数据。
       4 绝缘罩应用效果
       本文研制的电极绝缘罩,在三相变压器中性点避雷器直流泄漏试验中实现了由“伸缩绝缘杆+ 绝缘罩”作业方式取代传统高空作业,应用效果良好。
       降低了作业风险。试验人员将伸缩绝缘杆、绝缘罩组装好后,选择合适的地面位置、绝缘罩角度,可单人操作伸缩杆将电极绝缘罩升高至放电间隙电极位置,对电极进行覆盖即可。因电极深入较长,伸缩杆可自然放置,不会发生倾倒。每台三相变压器消除了4 次高空作业装设、拆除绝缘物件的作业风险,风险由低风险降为可接受风险。
       减少了作业人数。由于无须使用绝缘梯,省去了借还梯、专人扶梯等步骤,伸缩杆只1 人操作,且在装设好绝缘罩并调整好位置后实现无人扶持,该环节作业人数可由原来的2 人减少至1 人,人数减少约50%。
       提高了作业效率。原作业方法需要使用绝缘梯、安全带等安全工器具,由于工作位置在3 m 高度以上,需要使用长梯。作业前准备、作业终结环节需要更多时间,多次绝缘梯摆放移位、4 次上下梯操作、4 次安全带使用等环节,需要耗费大量作业时间。
       采用“伸缩绝缘杆+ 绝缘罩”的作业方法,取出伸缩绝缘杆、绝缘罩,简单组装后,即可立即升降伸缩绝缘杆完成装设、拆除绝缘罩。整个过程在地面进行,操作简单快捷,仅须几分钟即可完成所有操作。作业前准备、作业终结环节基本用时非常少,总体工作效率非常高。表1 为加入电极绝缘罩前后每台220 kV 三相变压器2 个中性点避雷器试验作业情况对比分析。
表1 有无绝缘罩作业情况比较

       综上分析,本文研制的电极绝缘罩能有效解决目前220 kV 三相变压器中性点避雷器直流泄漏试验过程中遇到的难题。
       5 结束语
       从本文研制电极绝缘罩的应用效果可以看出,实现了由“伸缩绝缘杆+ 绝缘罩”地面化作业方式取代传统高空作业,极大地降低了高空坠落的人身风险,提高了工作效率,减少了作业人数。该方法在目前电力系统中应为首创,经广泛论证,该产品实用性强,安全效益突出,解决了生产实际中的难题,已开始申请专利。可在南方电网乃至全国电力系统中推广使用,具有十分广阔的应用前景。

此文关键字:三相变压器,中性点避雷器,电极绝缘罩

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