大容量電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝關(guān)鍵技術(shù)的工藝創(chuàng)新

陳錦山，張馬林，錢(qián)旭耀，雷東

（1．浙江省火電建設(shè)公司，杭州310016；2．國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

大容量電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝關(guān)鍵技術(shù)的工藝創(chuàng)新

陳錦山1，張馬林1，錢(qián)旭耀1，雷東2

（1．浙江省火電建設(shè)公司，杭州310016；2．國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

大容量電力變壓器的現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，關(guān)系到變壓器和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。針對(duì)大容量變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝的特點(diǎn)，在關(guān)鍵安裝技術(shù)工藝上進(jìn)行了創(chuàng)新：采取主動(dòng)的隔濕、防潮和防塵措施；在油熱循環(huán)、油凈化、真空處理等工序上采用了新的工藝；探討了大型套管吊裝和引線安裝的要點(diǎn)，由此大大提高了變壓器的安裝質(zhì)量，確保了變壓器安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

大容量；變壓器；絕緣防潮；油凈化；真空；套管

大容量電力變壓器從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝到最后的運(yùn)行需要經(jīng)歷多個(gè)環(huán)節(jié)。從變壓器全壽命周期各階段質(zhì)量管理角度看，現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝與廠內(nèi)制造工藝是一脈相承的，現(xiàn)場(chǎng)安裝作為投運(yùn)前最后一道工序，其質(zhì)量直接影響變壓器投運(yùn)后電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。大容量電力變壓器采用現(xiàn)場(chǎng)不吊芯整體封裝結(jié)構(gòu)，安裝關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在器身絕緣防潮與干燥、絕緣油凈化處理、真空處理、出線系統(tǒng)及套管安裝等方面。

1 現(xiàn)場(chǎng)安裝階段主動(dòng)隔濕防潮工藝

1.1 變壓器絕緣狀態(tài)的判斷

500 kV級(jí)變壓器出廠前絕緣材料含水量要求控制在0．5%及以下，1 000 kV級(jí)控制在0．3%以下[1]。大容量電力變壓器在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中不可避免要接觸大氣，導(dǎo)致絕緣材料吸收水分，在現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)束后投運(yùn)前要恢復(fù)至出廠試驗(yàn)時(shí)的絕緣狀態(tài)，必須制定現(xiàn)場(chǎng)全程絕緣防潮和干燥處理工藝，嚴(yán)格水分管理，特別是限制自由水進(jìn)入器身纖維絕緣內(nèi)。

在組織有效的情況下，通常1臺(tái)1 000 kV電壓等級(jí)的單相變壓器現(xiàn)場(chǎng)器身檢查、附件安裝作業(yè)時(shí)間可以控制在12～14 h內(nèi)。而在此時(shí)間區(qū)段內(nèi)，在較低的大氣濕度環(huán)境下，水分對(duì)油浸漬后纖維絕緣的入侵僅局限在表層，完全可以通過(guò)后續(xù)真空干燥處理驅(qū)除纖維絕緣表層水分，恢復(fù)纖維絕緣含水量至出廠時(shí)的水平。

以DZ－40000/1000型特高壓變壓器為例，要求現(xiàn)場(chǎng)油箱內(nèi)部的工作條件如圖1所示，油箱內(nèi)空氣的相對(duì)濕度允許范圍和油箱內(nèi)允許工作時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示[2]。

變壓器運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)檢查初步判斷變壓器在運(yùn)輸過(guò)程是否受潮、出廠試驗(yàn)階段有否發(fā)生放電現(xiàn)象。具體方法和標(biāo)準(zhǔn)：

圖1 現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)油箱內(nèi)工作條件

圖2 油箱內(nèi)允許工作時(shí)間

（1）檢查確認(rèn)本體油箱內(nèi)氣體壓力常溫下不小于4.9 kPa；

（2）取出箱底殘油測(cè)試擊穿電壓、含水量、介質(zhì)損耗因數(shù)和油中氣體色譜分析，要求：殘油擊穿電壓≥45 kV/2.5 mm、含水量≤20 μL/L、介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ≤0.5%（90℃）、色譜分析中的烴類(lèi)含量很低，且不應(yīng)存在乙炔氣體。

為密切監(jiān)測(cè)變壓器在現(xiàn)場(chǎng)安裝和試驗(yàn)全過(guò)程絕緣狀況，至少在本體不同取樣閥上取樣5次：變壓器本體運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后充油后，電氣試驗(yàn)開(kāi)始前；ACLD（帶測(cè)量局部放電的長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)）后；零起升壓之后；投產(chǎn)前，具體詳見(jiàn)表1[3]。

表1 變壓器油中溶解氣體的色譜分析全過(guò)程監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

若檢測(cè)發(fā)現(xiàn)上述（1）與（2）項(xiàng)中有一項(xiàng)不符合，應(yīng)進(jìn)一步檢查判斷產(chǎn)品出廠后是否受潮。未受潮的標(biāo)志為（充油后測(cè)量）各繞組間及繞組對(duì)地之間應(yīng)滿足下列要求：絕緣電阻R60≥出廠值的85%（2 500 V兆歐表）；吸收比R60/R15≥出廠值的85%；介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ≤出廠值的120%（同溫度）。

如果不符合上述要求，表明器身已經(jīng)受潮，應(yīng)進(jìn)行器身干燥處理，現(xiàn)場(chǎng)常用的方法有熱油循環(huán)-快速抽真空干燥法和熱油噴淋干燥法[4]。

1.2 變壓器現(xiàn)場(chǎng)主動(dòng)隔濕防潮工藝

變壓器解除密封進(jìn)行附件安裝前，采用熱油循環(huán)把本體內(nèi)絕緣油加熱到65℃左右，用濾油機(jī)和潛油泵相結(jié)合的方法進(jìn)行快速放油（見(jiàn)圖3）[4]，邊放油邊往變壓器油箱內(nèi)部注充干燥空氣，保持微正壓。

圖3 采用濾油機(jī)和潛油泵相結(jié)合進(jìn)行快速放油

此工藝作用在于：器身纖維絕緣材料浸漬絕緣油后，絕緣材料表面形成一層油膜，可以阻止水分浸入絕緣纖維內(nèi)部；另一方面，快速放油既可為附件安裝和器身檢查多留時(shí)間，又可將放油起始時(shí)間推遲到清晨氣溫回升、相對(duì)濕度較小時(shí)進(jìn)行，有利于器身絕緣防潮。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，采用此工藝可以顯著減少器身絕緣在變壓器附件安裝和器身檢查過(guò)程中的吸濕量。

應(yīng)采取系列主動(dòng)隔濕防潮措施：

（1）采用注油排氣，熱油循環(huán)加熱器身、快速放油工藝以保證本體露空階段器身絕緣溫度高過(guò)周?chē)h(huán)境溫度15～20℃；

（2）內(nèi)檢過(guò)程中持續(xù)向油箱內(nèi)吹入干燥空氣（露點(diǎn)≤-40℃），壓力控制在19.6～29.4 kPa，流量維持在0.2 m3/min左右，確保箱體內(nèi)部形成微正壓以阻止外界潮氣和浮游粉塵侵入[2]；

（3）附件安裝應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行，盡量減少器身露空面積，避免形成空氣對(duì)流。

真空機(jī)組是真空干燥處理創(chuàng)造真空條件的核心，要求現(xiàn)場(chǎng)配置二級(jí)真空泵，初級(jí)真空泵抽氣能力宜大于1 500 L/min，二級(jí)機(jī)械增壓泵抽氣能力宜大于280 000 L/h，設(shè)備極限真空度必須小于1 Pa。

變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程，若環(huán)境濕度較高或器身絕緣露空時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)抽真空時(shí)間，甚至延長(zhǎng)至78 h。

2 提高油品處理效率

2.1 單方向?yàn)V油工藝

為提高絕緣油凈化絕緣處理效率，同時(shí)規(guī)避傳統(tǒng)單只油罐循環(huán)濾油工藝中由于多次加熱導(dǎo)致油質(zhì)裂解老化，潛在品質(zhì)下降問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)宜采用單方向?yàn)V油工藝[2]（見(jiàn)圖4）。此工藝比常規(guī)循環(huán)濾油工藝僅需多準(zhǔn)備1只油罐。當(dāng)A油罐內(nèi)變壓器油全部過(guò)濾完注入B油罐后，改變真空濾油機(jī)油流切換閥門(mén)，將B油罐內(nèi)變壓器油通過(guò)濾油機(jī)注回A油罐，一般情況下這樣來(lái)回過(guò)濾2遍，變壓器油各項(xiàng)指標(biāo)即可達(dá)到要求。實(shí)踐證明，這種單方向?yàn)V油工藝對(duì)處理變壓器油含水量或含氣量指標(biāo)超標(biāo)非常有效。

圖4 單方向?yàn)V油工藝

單相特高壓變壓器用油量近180 t，相對(duì)500 kV變壓器其各項(xiàng)油質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)更高?，F(xiàn)場(chǎng)絕緣油凈化處理工作量大，同時(shí)為規(guī)避油凈化處理過(guò)程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的污染，建議結(jié)合單方向?yàn)V油工藝，采用油罐組，進(jìn)、出油管和“呼吸”母管（簡(jiǎn)稱(chēng)“三母管”）、濾油機(jī)（帶油流方向切換閥門(mén)模塊）構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)全封閉集中絕緣油處理系統(tǒng)[5]。

2.2 顆粒污染控制措施

固體顆粒雜質(zhì)對(duì)電氣性能有顯著影響，為確保大容量變壓器的安全運(yùn)行，GB/T 7595－2008《運(yùn)行中變壓器油質(zhì)量》要求對(duì)絕緣油進(jìn)行顆粒雜質(zhì)檢測(cè)，并明確了控制標(biāo)準(zhǔn)，這也是國(guó)內(nèi)首次對(duì)500 kV及以上電力變壓器用油提出顆粒度這一指標(biāo)。顆粒度與絕緣油生產(chǎn)、儲(chǔ)存運(yùn)輸和變壓器箱體內(nèi)部潔凈、安裝過(guò)程及油品注入前過(guò)濾精度等因素有關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)安裝階段油品雜質(zhì)顆粒污染控制措施主要有以下4點(diǎn)。

（1）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工作場(chǎng)地和內(nèi)部檢查過(guò)程的凈潔管理，實(shí)行全過(guò)程防塵管理，要特別注意施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境的凈潔。在設(shè)備周?chē)扇′佋O(shè)砂礫、灑水、搭設(shè)防塵圍欄（高度高于變壓器本體）等措施，施工前對(duì)作業(yè)用的設(shè)備、工裝和工具進(jìn)行清理除塵。

（2）最大限度地減少本體內(nèi)部固有污染物，附件安裝前要徹底清除附件表面殘留的污物，對(duì)冷卻器、潛油泵及聯(lián)管用絕緣油進(jìn)行沖洗；內(nèi)部作業(yè)人員著防塵服、防塵帽和絕緣鞋，使用潔凈工具。

（3）油凈化裝置配置濾芯精度至少應(yīng)達(dá)到2～5 μm[2]。注油用管宜采用增強(qiáng)尼龍管，油罐和連接管路應(yīng)清洗干凈。

（4）絕緣油顆粒度檢測(cè)對(duì)取樣瓶、人員操作和取樣環(huán)境要求嚴(yán)格，現(xiàn)場(chǎng)取樣采用經(jīng)特殊無(wú)塵處理的專(zhuān)用采樣瓶。取樣時(shí)，先放油將變壓器取樣閥沖洗干凈，取油至專(zhuān)用采樣瓶的4/5容積處；同時(shí)，應(yīng)注意取樣作業(yè)環(huán)境的凈潔，并盡量縮短開(kāi)瓶時(shí)間。取樣后，先移走取樣瓶，然后再關(guān)閉取樣閥。油樣應(yīng)密封保存，最好不要倒置，測(cè)試時(shí)再啟封。

3 變壓器真空處理技術(shù)

大容量變壓器真空處理工藝復(fù)雜，尤其特高壓變壓器對(duì)真空度要求更為苛刻。1 000 kV變壓器纖維絕緣的含水量若要達(dá)到0．3%的控制值，當(dāng)器身溫度在20～10℃時(shí)，變壓器箱體內(nèi)水蒸汽分壓應(yīng)小于8～20 Pa?，F(xiàn)場(chǎng)真空裝備和處理工藝要求有以下5點(diǎn)。

（1）所有將與油接觸的絕緣體和金屬表面（包括片式散熱器）或其他固體表面（例如套管下瓷套），均處于抽真空的范圍之內(nèi)。

（2）在抽真空的過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查和處理滲漏。當(dāng)真空度達(dá)到要求后，真空泵必須在繼續(xù)運(yùn)行條件下動(dòng)態(tài)保持此真空度。

（3）真空動(dòng)態(tài)保持時(shí)間應(yīng)不少于水分滲入時(shí)間，一般規(guī)定為2倍水分滲入時(shí)間。滲入時(shí)間是指開(kāi)始與大氣接觸到與大氣隔絕的全過(guò)程時(shí)間。此過(guò)程包括打開(kāi)封板，排油或排氮?dú)猓ɑ蚋稍锟諝猓┲苯舆M(jìn)入大氣的時(shí)間，還包括在油箱內(nèi)封存大氣的時(shí)間。

（4）抽真空接口位置與數(shù)量（包括管道、接口的直徑尺寸）、抽真空的范圍或可以抽真空部件的確認(rèn)、油載分接開(kāi)關(guān)油室與本體油箱等壓平衡連接管路及真空測(cè)量布置等工藝方案必須符合制造廠要求，對(duì)100 kL以上的大容積變壓器抽真空管道直徑優(yōu)先選擇100 mm以上管道和接口，如不具備條件，可選擇2～3處接口同時(shí)抽真空，但管道直徑不能小于60 mm。

（5）對(duì)整個(gè)變壓器抽真空，真空殘壓≤50 Pa以下后，關(guān)閉真空機(jī)組出口閥門(mén)測(cè)量系統(tǒng)泄漏率，測(cè)量時(shí)間30 min，泄漏率應(yīng)小于800 Pa·L/s，否則應(yīng)對(duì)密封進(jìn)行檢查或試漏。真空泄漏試驗(yàn)合格后，應(yīng)繼續(xù)抽真空并達(dá)到產(chǎn)品真空處理技術(shù)要求，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后方可進(jìn)行真空注油，真空注油過(guò)程中，要繼續(xù)抽真空,真空殘壓應(yīng)維持在13 Pa以下，否則應(yīng)緩慢注油或暫停注油。

4 提高絕緣油處理和器身干燥處理效率

在變壓器真空處理工序（抽真空至13 Pa后，在真空泵繼續(xù)運(yùn)行的條件下維持真空度≤13 Pa不小于48 h）結(jié)束后，改變傳統(tǒng)的真空注油方式，采用階段性交替抽真空和注油工藝（見(jiàn)圖5），交替進(jìn)行真空注油、停止注油持續(xù)抽真空、真空注油……，其間隔時(shí)間可按下式設(shè)定：

式中：t為間隔時(shí)間；L為變壓器總用油量；L/h為真空濾油機(jī)標(biāo)稱(chēng)流量；n為階段性抽真空、真空注油交替次數(shù)，一般視變壓器總體油量大小，取3～6次。

圖5 階段性抽真空和注油工藝

采用該工藝，變壓器本體油箱形同一個(gè)“真空脫氣室”，在進(jìn)一步脫除絕緣油中的水分和氣體的同時(shí)，還可進(jìn)一步驅(qū)除器身絕緣表層的水分，無(wú)須再在真空注油后安排熱油循環(huán)這一工序，此工藝對(duì)沒(méi)有獨(dú)立大功率真空機(jī)組（泵）的單位尤其具有現(xiàn)實(shí)意義。

5 套管及高壓出線的安裝技術(shù)

5.1 高壓出線裝置結(jié)構(gòu)

特高壓變壓器高壓引線油箱內(nèi)連接采取可卸式引出線結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖6），高壓套管為直接載流式（導(dǎo)電桿式）結(jié)構(gòu)，套管下端裝有均壓球，出線絕緣采用成型絕緣裝置（見(jiàn)圖7），1 000 kV線出線采用銅軟絞線穿過(guò)均壓管和均壓球，并經(jīng)等電位聯(lián)線同均壓球連接，使絞線與均壓管和均壓球成為等電位體[6]。

圖6 1 000 kV特高壓變壓器可卸式引出線結(jié)構(gòu)

圖7 1 000 kV特高壓變壓器高壓線圈線端與套管連接引出線絕緣裝置

5.2 1000 kV特高壓套管的吊裝

1 000 kV特高壓套管總長(zhǎng)度一般在10～14 m，上瓷套最大傘徑在760～880 mm，重量在5 000～7 150 kg。相對(duì)500 kV高壓套管采用1臺(tái)吊機(jī)主、副鉤配合吊裝方法，1 000 kV套管現(xiàn)場(chǎng)采用2臺(tái)吊機(jī)（1臺(tái)50 t主吊機(jī)，1臺(tái)25 t輔助吊機(jī)）同時(shí)吊裝。吊裝前應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和變壓器總體附件布局，選擇吊機(jī)噸位、停放位置，并進(jìn)行模擬試吊。

套管由水平位置起吊時(shí)，按圖8所示方法進(jìn)行。起吊過(guò)程中應(yīng)避免使套管受到大的沖擊，水平起吊使套管距地面高度2 500～3 000 mm時(shí)，主吊機(jī)收勾，輔助吊機(jī)不動(dòng)，待套管傾斜達(dá)45°時(shí)，主吊機(jī)不動(dòng)，輔助吊機(jī)放勾，套管從水平狀態(tài)緩慢調(diào)整到垂直狀態(tài)。

圖8 高壓套管起吊示意

吊裝到圖9所示位置后套管平穩(wěn)下降（下落速度≤300 mm/min），通過(guò)高壓升高座上的視察窗，嚴(yán)密監(jiān)視套管插入升高座就位過(guò)程，防范套管下瓷套同升高座內(nèi)壁發(fā)生碰撞，套管端部擦碰高壓出線絕緣裝置。

圖9 高壓套管及低壓套管吊裝示意

5.3 高壓引出線結(jié)構(gòu)裝配

當(dāng)套管下落至均壓球頂部時(shí)停止下落，將1 000 kV可卸式引線中的引線接頭及等電位線接頭與套管下端的接線板聯(lián)結(jié)好，連接螺栓扭緊力矩符合規(guī)定，高壓套管尾部與1 000 kV可卸式引線的位置關(guān)系如圖10所示，然后使套管繼續(xù)下落就位，檢查確認(rèn)套管底部金屬底座、載流端子板包括均壓球和套管之間的等電位聯(lián)線全部在均壓球中，并注意等位聯(lián)線連接后不能過(guò)緊。

變壓器內(nèi)高壓出線系統(tǒng)安裝應(yīng)在廠家指導(dǎo)下安裝，安裝過(guò)程應(yīng)注意檢查成型絕緣裝置、絕緣支架、引線絕緣包扎等是否在設(shè)計(jì)位置，有否移位、損壞或松脫等現(xiàn)象；校核確認(rèn)帶電體的絕緣距離及等電位聯(lián)線連接可靠，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)給予調(diào)整或修復(fù)，引線絕緣包扎必須認(rèn)真仔細(xì)，每次只能用兩層絕緣紙包扎，包扎絕緣每一層都要緊實(shí)，不允許內(nèi)層松外層緊產(chǎn)生皺褶或空腔現(xiàn)象。

圖1 0高壓套管與1 000 kV引線裝配

6 結(jié)語(yǔ)

在系統(tǒng)總結(jié)傳統(tǒng)500 kV電力變壓器安裝技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)大容量變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝所具的特殊性和差異性，通過(guò)對(duì)內(nèi)絕緣防潮控制、絕緣油凈化處理、真空處理、器身絕緣干燥處理和套管及高壓出線系統(tǒng)安裝等關(guān)鍵施工技術(shù)的創(chuàng)新，確保大容量電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，使變壓器能夠安全可靠地投入運(yùn)行。

[1]錢(qián)旭耀，劉霞，劉海濤，等．1 000 kV特高壓油浸電力變壓器施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J]．電力設(shè)備，2008，9（7）∶21－26．

[2]錢(qián)旭耀．變壓器油及相關(guān)故障分析處理技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2006．

[3]GB/T 7595－2008運(yùn)行中變壓器油質(zhì)量[S]．北京：中國(guó)電力出版社，2009．

[4]錢(qián)旭耀．利用2個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程提高變壓器絕緣現(xiàn)場(chǎng)干燥處理的效果[J]．電力建設(shè)，2005，26（1）∶23－26．

[5]張建坤，賀虎，鄧德良，等．特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2009（33）∶1－6．

[6]劉東升，趙峰，張喜樂(lè)，等．1 000 kV交流特高壓變壓器關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．變壓器，2010，47（5）∶30－34．

（本文編輯：楊勇）

Innovation of Key Technology for Field Installation of Large Capacity Power Transformers

CHEN Jinshan1，ZHANG Malin1，QIAN Xuyao1，LEI Dong2
（1．Zhejiang Thermal Power Construction Company，Hangzhou 310016，China；2．State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

The field installation quality of large capacity power transformers concerns the safe operation of transformers and power grid．Aiming at the field installation characters of large capacity transformers,innovation of key installation technology is conducted∶adopting active moisture-proof,damp-proof,dust-proof measures;adopting new technologies of oil thermal circulation，oil purification and vacuum treatment,etc．This paper discusses essentials of large-scale casing hoisting and lead wire installation．Thus installation quality of transformers can be greatly improved and safe and stable operation of transformers can be guaranteed．

large capacity；transformer；insulation and damp-proof；oil purification；vacuum；casing

TM405

：B

：1007－1881（2014）07－0011－05

2014-05-02

陳錦山（1956-），男，杭州人，工程師，從事電力工程項(xiàng)目管理工作。