CN106154119B - 一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，包括步骤1：设置待测换流变压器的分接开关档位的初始档位为中间档位；步骤2：解锁待测换流变压器所在的换流器，判断分接开关绕组是否产气；步骤3：若分接开关绕组产气，调整换流变分接开关档位，判断是哪一档位分接开关绕组产气；步骤4：若分接开关绕组不产气，调整待测换流变压器的控制方式，判断待测换流变压器的原边绕组和副边绕组是否产气。与现有技术相比，本发明提供的一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，能够在特高压直流输电工程现场对换流变压器进行绕组产气故障点检测，操作便捷、检测成本低，在现场可以大幅度降低设备维修成本和维修工期。

Description

一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法

技术领域

本发明涉及一种变压器产气验证方法，具体涉及一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法。

背景技术

换流变压器(Converter Transformer)接在换流桥与交流系统之间的电力变压器。采用换流变压器实现换流桥与交流母线的连接，并为换流桥提供一个中性点不接地的三相换相电压。换流变压器与换流桥是构成换流单元的主体。特高压直流输电工程换流站的换流变压器包括三个绕组线圈,一是换流变分接开关绕组，二是换流变原边绕组(也称电网侧绕组)，三是换流变副边绕组(也称换流阀侧绕组)。

换流变压器在直流输电系统中的作用包括1、传送电力；2、把交流系统电压变换到换流器所需的换相电压；3、利用变压器绕组的不同接法，为串接的两个换流器提供两组幅值相等、相位相差30°(基波电角度)的三相对称的换相电压以实现十二脉动换流；4、将直流部分与交流系统相互绝缘隔离，以免交流系统中性点接地和直流部分中性点接地造成直接短接，使得换相无法进行；5、换流变压器的漏抗可起到限制故障电流的作用；6、对沿着交流线路侵入到换流站的雷电冲击过电压波起缓冲抑制的作用。

当换流变压器在正常运行过程中发生产气现象(总烃超标)，并且随着运行时间增长，换流变中绝缘油样化验或在线监测换流变油中总烃含量在不断地增长。当此台换流变被放掉绝缘油后，若对换流变压器内部进行检查，未发现换流变内部结构或绝缘问题而使得绝缘油总烃含量超标，那么产气的原因就是上述三个绕组线圈内部的问题。同时对于造价很高、体积庞大、特高压、大电流的换流变，返回制造厂检查一是成本费用高，二是制造厂也没有条件长时间对换流变施加高电压和大电流的条件，除非重新制造一台新的换流变，这样就造成成本费用很高，是不易采取的。

因此，需要提供一种换流变压器产气验证方法，能够在特高压直流输电工程现场对换流变压器长时间施加高电压和大电流的，检测换流变压器的哪一个绕组线圈内部的绝缘问题而产生的气体。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，所述方法包括：

步骤1：调节待测换流变压器的分接开关档位的初始档位为中间档位；

步骤2：解锁待测换流变压器所在的换流器，调整所述换流器的电流至额定电流，判断所述待测换流变压器的分接开关绕组是否产气；

步骤3：若待测换流变压器的分接开关绕组产气，调整待测换流变压器分接开关的档位，判断待测换流变压器哪一档位的分接开关绕组产气；

步骤4：若待测换流变压器的分接开关绕组不产气，调整待测换流变压器的控制方式，判断待测换流变压器的原边绕组和副边绕组是否产气。

优选的，所述步骤2中待测换流变压器的控制方式包括：所述待测换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式，待测换流变压器未接入的直流极采用双极功率控制模式；

所述单极功率控制模式为待测换流变压器在额定电流I_N和电压U₁控制下运行；所述电压U₁＝U_N-Δu₁，U_N为额定电压，Δu₁为电压调整量；

所述双极功率控制模式为待测换流变压器在额定功率控制下运行；

优选的，所述步骤3中判断分接开关绕组是否产气包括：

步骤3-1：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤3-2：检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：

若所述变压器油中存在气体且气体体积不断增长，则所述原边绕组或者副边绕组产生气体，执行步骤4；若所述变压器油中没有气体，则所述分接开关绕组产生气体，执行步骤3-3；

步骤3-3：将待测换流变压器的分接开关档位调整至最高档位；重新调整待测换流变压器的控制方式，包括待测变压器接入的直流极采用双极功率控制模式，待测换流变压器未接入的直流极采用单极功率控制模式；

步骤3-4：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤3-5：检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：若所述变压器油中存在气体，则待测换流变压器的最高档位绕组发生故障，若变压器油中没有气体，则执行步骤3-6；

步骤3-6：将待测换流变压器的分接开关档位向下调节一个档位；

步骤3-7：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤3-8：检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：若所述变压器油中存在气体，则调整后的待测换流变压器的分接开关档位绕组发生故障，若变压器油中没有气体，则返回步骤3-6；

优选的，所述步骤4中待测换流变压器重新调整后的控制方式包括：所述待测换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式，待测换流变压器器未接入的直流极采用双极功率控制模式；

所述单极功率控制模式为待测换流变压器在额定电流I_N和电压U₂控制下运行；所述电压U₂＝U_N-Δu₁-Δu₂，U_N为额定电压，Δu₁为所述步骤1中判断分接开关绕组是否产气的电压调整量，Δu₂为电压调整量；

所述双极功率控制模式为待测换流变压器在额定功率控制下运行；

优选的，所述步骤4中判断原边绕组和副边绕组是否产气包括：

步骤4-1：将待测换流变压器的分接开关档位由中间档位下调至低档位，所述低档位距离最低档位有2～3个档位；

步骤4-2：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤4-3：检测待测换流变压器中变压器油的产气速率是否降低：

若产气速率没有降低，则副边绕组产生气体；若产气速率降低，则执行步骤4-4；

步骤4-4：将分接开关档位下调一个档位，若变压器油的产气速率进一步降低或者变压器油不再产生气体，则原边绕组产生气体。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，能够在特高压直流输电工程现场对换流变压器进行绕组产气故障点检测，操作便捷、检测成本低；

2、本发明提供的一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，降低设备维修成本，缩短设备维修工期；

3、将大型变压器返厂检测，由于厂内试验大厅不具备长时间进行高电压、大电流的试验条件，必须逐一进行绕组拆解，确定哪一绕组发生产气，几乎相当于重新制造一台变压器，这样不但造成设备维修成本高，而且设备维修工期也长；采用本发明提供的一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，能够在现场首先确定是哪一绕组发生产气，然后返厂进行维修，只对问题绕组进行拆解，这样就大大降低了设备维修成本和维修工期。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，按照换流变压器设计，分接开关绕组与原边绕组是连接的。在中间档位，分接开关绕组没有电压，也就是电压为零，这样分接开关绕组就没有电流流过。在此状态下，解锁待测换流变压器所在的直流极，直流电流定值为额定电流运行4-24小时，每隔2小时进行一次换流变油样检测，如果发现产气，则产气的绕组为原边绕组或副边绕组；如果未发现产气，则问题出现在分接开关绕组。如图1所示，具体步骤为：

一、将待测换流变压器的分接开关控制为手动控制，然后待测换流变压器带电，手动调节待测换流变压器的分接开关档位的初始档位为中间档位。

二、解锁待测换流变压器所在的换流器，调整解锁换流器的电流至额定电流，判断待测换流变压器的分接开关绕组是否产气。

三、如果换流变分接开关产气，调整待测换流变压器分接开关的档位，判断待测换流变压器哪一档位分接开关绕组产气。

(一)待测换流变压器的控制方式包括：

1、待测换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式。

单极功率控制模式指的是待测换流变压器在额定电流I_N和电压U₁控制下运行；

电压U₁＝U_N-Δu₁，U_N为额定电压，Δu₁为电压调整量，该电压调整量由操作人员依据实际工况设定。

2、待测换流变压器器未接入的直流极采用双极功率控制模式。

双极功率控制模式指的是待测换流变压器在额定功率控制下运行。

(二)判断分接开关绕组是否产气的步骤为：

1、将待测换流变压器连续运行4～24小时。

2、检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：

若变压器油中存在气体且气体体积不断增长，则原边绕组或者副边绕组产生气体，执行步骤4；若变压器油中没有气体，则分接开关绕组产生气体，执行步骤3。

3、将待测换流变压器的分接开关档位调整至最高档位，并且重新调整待测换流变压器的控制方式，具体为：

待测变压器接入的直流极采用双极功率控制模式，待测换流变压器未接入的直流极采用单极功率控制模式。

4、将待测换流变压器连续运行4～24小时。

5、检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：

若变压器油中存在气体，则待测换流变压器的最高档位绕组发生故障，若变压器油中没有气体，则执行步骤6。

6、将待测换流变压器的分接开关档位向下调节一个档位。

7、将待测换流变压器连续运行4～24小时。

8、检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：若变压器油中存在气体，则调整后的待测换流变压器的分接开关档位绕组发生故障，若变压器油中没有气体，则返回步骤6继续检测下一个档位。

四、如果换流变分接开关不产气，调整待测换流变压器的控制方式，判断待测换流变压器的原边绕组和副边绕组是否产气。

(一)待测换流变压器重新调整后的控制方式包括：

1、待测换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式。单极功率控制模式指的是待测换流变压器在额定电流I_N和电压U₂控制下运行；

电压U₂＝U_N-Δu₁-Δu₂，U_N为额定电压，Δu₁为步骤一中判断分接开关绕组是否产气的电压调整量，Δu₂为电压调整量。

2、待测换流变压器未接入的直流极采用双极功率控制模式。双极功率控制模式指的是待测换流变压器在额定功率控制下运行。

(二)判断原边绕组和副边绕组是否产气的具体步骤为：

1、将待测换流变压器的分接开关档位由中间档位下调至低档位，此时换流变压器的原边阻抗比分接开关档位在中间档位时的原边阻抗大，即原边电流比步骤二中判断分接开关绕组是否产气时低。

2、将待测换流变压器连续运行4～24小时。

3、检测待测换流变压器中变压器油的产气速率是否降低：

若产气速率没有降低，则副边绕组产生气体；若产气速率降低，则执行步骤4。

4、将分接开关档位下调一个档位，若变压器油的产气速率进一步降低或者变压器油不再产生气体，则原边绕组产生气体。

本实施例中采用上述方法±800kV特高压直流输电工程换流变压器进行产气现场验证，具体为：

一、将±800kV换流变压器的分接开关绕组不接入换流变压器的原边绕组，设置±800kV换流变压器的分接开关档位的初始档位为中间档位。本实施例中±800kV换流变压器共有29个档位，15档为中间档位。

二、调整待测换流变压器的控制方式，判断待测换流变压器的分接开关绕组是否产气。

(一)±800kV换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式。其中，额定电流I_N＝5000A，电压U₁＝710kV，此时变压器的触发角在15°左右，直流功率3550MW。

±800kV换流变压器未接入的直流极采用双极功率控制模式。其中，双极功率5550MW。

(二)直流在上述控制方式下连续运行4—24小时，期间进行变压器油样化验和在线监测测量，如果发现换流变油有气体产生且在不断地增长，则分接开关绕组未引起产气，引起产气的就是换流变压器原边绕组或副边绕组；如果没有气体产生，则引起产气的诱因就在分接开关绕组，继续检查是哪个档位绕组的问题。

直流双极高端换流器运行，双极功率控制，功率定值为4000MW，电流为5000A，±800kV换流变压器接入的分接开关手动控制、档位在25档；双极稳定运行4—24小时。期间进行换流变绝缘油样化验或在线监测测试，如果发现换流变压器产气，则表示换流变25档位绕组有问题。如果未发现产气，将该分接开关手动控制、档位调节在24档，如果发现换流变压器产气，则表示换流变压器24档位绕组有问题。重复上述试验，直至确定发生故障的档位绕组。

三、调整待测换流变压器的控制方式，判断待测换流变压器的原边绕组和副边绕组是否产气。

(一)±800kV换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式。其中，额定电流I_N＝5000A，电压U₂＝600kV，此时直流功率3000MW。

±800kV换流变压器未接入的直流极采用双极功率控制模式。其中。电流为5000A，功率为2000MW。双极功率控制模式指的是待测换流变压器在额定功率控制下运行。

(二)将±800kV换流变压器的分接开关档位下调至3档或4档，这时换流变压器原边的阻抗比在15档时大；双极稳定运行4—24小时。期间进行变压器油样检查或在线监测测试。如果发现变压器油高端换流变油样检测产气，且增长速率比于判断分接开关绕组是否产气试验时上升或相等，则表示换流变压器的副边绕组线圈发生故障；如果变压器油样检测未产气，或者产气但增长速率下降，则表示换流变压器的原边绕组线圈发生故障。为了进一步确定是原边绕组的问题，可以将换流变压器分接开关的档位降低1档，也就是原边绕组线圈的电流略有降低，如果换流变未产气，或者产气速率进一步变慢。

试验过程中，如果发现换流变压器运行异常，立即紧急停运该换流变压器。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (5)

1.一种特高压直流输电工程换流变压器产气验证方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：调节待测换流变压器的分接开关档位的初始档位为中间档位；

步骤2：解锁待测换流变压器所在的换流器，调整所述换流器的电流至额定电流，判断所述待测换流变压器的分接开关绕组是否产气；

步骤3：若待测换流变压器的分接开关绕组产气，调整待测换流变压器分接开关的档位，判断待测换流变压器哪一档位的分接开关绕组产气；

步骤4：若待测换流变压器的分接开关绕组不产气，调整待测换流变压器的控制方式，判断待测换流变压器的原边绕组和副边绕组是否产气。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中待测换流变压器的控制方式包括：所述待测换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式，待测换流变压器未接入的直流极采用双极功率控制模式；

所述单极功率控制模式为待测换流变压器在额定电流I_N和电压U₁控制下运行；所述电压U₁＝U_N-Δu₁，U_N为额定电压，Δu₁为电压调整量；

所述双极功率控制模式为待测换流变压器在额定功率控制下运行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中判断分接开关绕组是否产气包括：

步骤3-1：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤3-2：检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：

若所述变压器油中存在气体且气体体积不断增长，则所述原边绕组或者副边绕组产生气体，执行步骤4；若所述变压器油中没有气体，则所述分接开关绕组产生气体，执行步骤3-3；

步骤3-3：将待测换流变压器的分接开关档位调整至最高档位；重新调整待测换流变压器的控制方式，包括待测变压器接入的直流极采用双极功率控制模式，待测换流变压器未接入的直流极采用单极功率控制模式；

步骤3-4：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤3-5：检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：若所述变压器油中存在气体，则待测换流变压器的最高档位绕组发生故障，若变压器油中没有气体，则执行步骤3-6；

步骤3-6：将待测换流变压器的分接开关档位向下调节一个档位；

步骤3-7：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤3-8：检测待测换流变压器中变压器油是否存在气体：若所述变压器油中存在气体，则调整后的待测换流变压器的分接开关档位绕组发生故障，若变压器油中没有气体，则返回步骤3-6。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中待测换流变压器重新调整后的控制方式包括：所述待测换流变压器接入的直流极采用单极功率控制模式，待测换流变压器器未接入的直流极采用双极功率控制模式；

所述单极功率控制模式为待测换流变压器在额定电流I_N和电压U₂控制下运行；所述电压U₂＝U_N-Δu₁-Δu₂，U_N为额定电压，Δu₁为所述步骤1中判断分接开关绕组是否产气的电压调整量，Δu₂为电压调整量；

所述双极功率控制模式为待测换流变压器在额定功率控制下运行。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中判断原边绕组和副边绕组是否产气包括：

步骤4-1：将待测换流变压器的分接开关档位由中间档位下调至低档位，所述低档位距离最低档位有2～3个档位；

步骤4-2：将所述待测换流变压器连续运行4～24小时；

步骤4-3：检测待测换流变压器中变压器油的产气速率是否降低：

若产气速率没有降低，则副边绕组产生气体；若产气速率降低，则执行步骤4-4；

步骤4-4：将分接开关档位下调一个档位，若变压器油的产气速率进一步降低或者变压器油不再产生气体，则原边绕组产生气体。