高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器監(jiān)造的關(guān)鍵點設(shè)置

李文煒（廣東誠譽工程咨詢監(jiān)理有限公司， 廣東 佛山 528200）

0 引 言

高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器是基于絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）的最新型動態(tài)無功補償設(shè)備，屬于國內(nèi)當前最先進的動態(tài)無功補償技術(shù)。該設(shè)備作用于電網(wǎng)中頻繁波動的無功功率補償，抑制電網(wǎng)閃變和諧波，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善電網(wǎng)的供電質(zhì)量，主要應(yīng)用于超高壓柔性直流輸電、分布式能源建設(shè)和城市軌道交通建設(shè)等場景。近年來，隨著直流超高壓輸電工程數(shù)量的不斷增加，電力行業(yè)對設(shè)備的制造要求也逐步提高。同時，隨著國家積極倡導(dǎo)推行全過程工程咨詢服務(wù)，城市軌道交通工程的設(shè)備監(jiān)造不僅是全過程工程咨詢的重要環(huán)節(jié)，也是控制工程質(zhì)量的源頭。高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器作為兩大行業(yè)重要的無功補償設(shè)備，如何設(shè)置其監(jiān)造關(guān)鍵點，有效開展設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管，是設(shè)備監(jiān)理亟待解決的難題。

1 原因分析

（1）缺乏監(jiān)造標準。DL/T 586—2008《電力設(shè)備監(jiān)造技術(shù)導(dǎo)則》等設(shè)備監(jiān)造規(guī)范未涵蓋靜止無功發(fā)生器內(nèi)容。有關(guān)無功補償裝置的技術(shù)標準如 DL/T 1215.3—2013《鏈式靜止同步補償器 第 3 部分：控制保護監(jiān)測系統(tǒng)》等，雖然詳細描述了該設(shè)備的技術(shù)要求和參數(shù)要求，但并不能指導(dǎo)相關(guān)人員開展設(shè)備監(jiān)造工作。如今，科學(xué)技術(shù)日新月異，創(chuàng)新產(chǎn)品目不暇接，有關(guān)標準的制定已滿足不了諸如高壓鏈式靜止無功發(fā)生器等新型設(shè)備快速更新的要求，導(dǎo)致該設(shè)備有關(guān)標準的缺失。

（2）合同技術(shù)招標書要求不清晰。在某 110 kV 主變電所無功補償裝置采購項目招標文件中，共設(shè)置 IGBT 原材料見證、散熱器安裝和出廠試驗等 9 個監(jiān)造關(guān)鍵點，但未提及每個監(jiān)造關(guān)鍵點的檢查內(nèi)容。招標方公司成立時間較短，內(nèi)部制度尚未健全，對設(shè)備質(zhì)量控制也未形成相關(guān)的品控體系，導(dǎo)致合同技術(shù)招標書要求不齊全、不清晰，增加了開展監(jiān)造工作的難度。

（3）子設(shè)備數(shù)量多，監(jiān)造關(guān)鍵點設(shè)置復(fù)雜。高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器主要由啟動柜、控制柜、功率柜、變壓器和水冷系統(tǒng)五部分組成，內(nèi)含換流鏈、薄膜電容、斷路器、避雷器、隔離開關(guān)、變壓器保護裝置等 14 個子設(shè)備，盡管直接按子設(shè)備設(shè)置監(jiān)造關(guān)鍵點，能解決大部分生產(chǎn)制造發(fā)生的問題，但也會大大增加監(jiān)造工作量，嚴重脫離實際情況，最終缺乏指導(dǎo)性。

2 設(shè)備工藝流程分解

為了有效設(shè)置高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器的監(jiān)造關(guān)鍵點，筆者對該設(shè)備的生產(chǎn)流程進行了分解，形成了高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器產(chǎn)品生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)工作分解結(jié)構(gòu)（Work Breakdown Structure，WBS）圖（見圖1）。通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的分解，不僅可以分辨模塊是設(shè)備廠家組裝還是協(xié)議采購，而且可以清晰地抓住生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為設(shè)置監(jiān)造關(guān)鍵點的邏輯提供參考。

圖1 高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器產(chǎn)品生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）圖

3 設(shè)備監(jiān)造期故障樹

收集統(tǒng)計 8 家供應(yīng)高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器設(shè)備廠家的客戶數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備的故障類型，建立了設(shè)備監(jiān)造期故障樹[1]（見圖2）并進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。在高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器的 93 個問題中，原材料問題 31 個，一次設(shè)備安裝調(diào)試問題 37 個，一次設(shè)備安裝調(diào)試問題 19 個，出廠試驗問題 6 個。因此，設(shè)置監(jiān)造的關(guān)鍵點必須結(jié)合設(shè)備生產(chǎn)制造的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地增加質(zhì)量管控手段。

4 見證點設(shè)置

依據(jù) GB/T 26429－2010《設(shè)備工程監(jiān)理規(guī)范》的定義，文件見證點（Report Point，R 點）指的是由設(shè)備監(jiān)理工程師對設(shè)備工程的有關(guān)文件、記錄或報告等進行見證而預(yù)先設(shè)定的監(jiān)理控制點，現(xiàn)場見證點（Witness Point，W點）是由設(shè)備監(jiān)理工程師對設(shè)備工程的過程、工序、節(jié)點或結(jié)果進行現(xiàn)場見證而預(yù)先設(shè)定的監(jiān)理控制點，停止見證點（Hold Point，H 點） 是由設(shè)備監(jiān)理工程師見證并簽認后才可轉(zhuǎn)入下一個過程、工序或節(jié)點而預(yù)先設(shè)定的監(jiān)理控制點。

在某 110 kV 主變電所無功補償裝置采購項目招標文件中，設(shè)置 4 個 R 點，即 IGBT 見證、IGBT 熔斷器見證、散熱器的原材料見證和型式試驗材料見證；設(shè)置 5 個 W 點，即 IGBT 見證、IGBT 熔斷器見證、散熱器安裝見證、整柜安裝見證和出廠試驗見證。

通過設(shè)備生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)圖和設(shè)備監(jiān)造期故障樹的分析，新增得出 34 個關(guān)鍵點。結(jié)合實際生產(chǎn)情況，制定了高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器監(jiān)造關(guān)鍵點設(shè)置表（見表1），其中設(shè)置了 R 點 21 個、W 點 18 個、H 點 24 個，對設(shè)備監(jiān)理人員開展監(jiān)造工作具有指導(dǎo)作用。

圖2 設(shè)備監(jiān)造期故障樹

表1 高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器監(jiān)造關(guān)鍵點設(shè)置表

5 證件點技術(shù)要點

5.1 換流鏈安裝和測試見證點的主要檢查內(nèi)容

電容安裝位置應(yīng)與設(shè)計圖保持一致，扭力應(yīng)滿足要求，并在螺絲上端劃上標記。散熱器組件安裝擰緊扭力應(yīng)滿足技術(shù)文件要求。IGBT 和功率電阻表面應(yīng)涂覆導(dǎo)熱硅脂，并安裝在散熱器表面，使用無水酒精擦拭散熱器，等酒精完全揮發(fā)和清潔后再進行安裝，擰緊扭力應(yīng)滿足要求，檢查 IGBT 和功率電阻的方向。門極板安裝到位，電阻線束安裝位置正確。IGBT 與門極板焊接時間應(yīng)滿足要求，所有 IGBT 針腳必須全焊，不能有漏焊、虛焊、短路，焊接區(qū)域周邊電路全部覆蓋硅膠，硅膠應(yīng)取得有關(guān)認證。鉗位電容及線束安裝，擰緊扭力應(yīng)滿足要求，紅黑導(dǎo)線位置應(yīng)正確，紅線接正極，黑線接負極，導(dǎo)線需雙絞。面板安裝時，螺絲應(yīng)擰緊，端子安裝到位，監(jiān)控板線束需雙絞，雙絞圈數(shù)不低于 3 圈。檢查模塊內(nèi)無雜物，各端子、螺栓安裝正確，無松動，貼模塊對應(yīng)條碼標簽。檢查換流鏈取電線導(dǎo)通性。換流鏈進行霍爾效應(yīng)試驗時，電流精度正確，相別和幅值應(yīng)正確無誤。

5.2 冷卻系統(tǒng)安裝和測試見證點的主要檢查內(nèi)容

（1）水冷系統(tǒng)功率。模塊水冷板無漏水、滲水情況；模塊水冷板接頭和水管連接正確、牢固，無漏水、滲水情況，水管無嚴重變形扭曲情況；模塊連接軟管、主進水/回水管、支路進水/回水管、各閥門處無漏水、滲水、破損等情況；水冷管路內(nèi)部無氣泡，排氣閥正常關(guān)閉；漏水檢測線鋪設(shè)正確；管路及模塊水冷板水壓測試正常；換流鏈絕緣測試正常、耐壓測試正常。

（2）水冷系統(tǒng)水冷柜部分。外部二次接線正常、可靠；水冷柜供電電源正常，不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）工作正常，空氣開關(guān)通電正常，觸摸屏、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）通電正常；戶外散熱風機、主水泵、補水泵、蜂鳴器、流量計、加熱器、蝶閥、電磁閥和球閥等可以正常工作；水冷柜內(nèi)各管路、閥門處無漏水、滲水情況；管路閥門、排氣閥等可以正常操作；水冷管路內(nèi)無碎冰、氣泡存在；水冷觸摸屏上的流量、壓力、溫度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)顯示正常；緩沖水箱液位正常，補水箱液位在50% 以上，氮氣罐內(nèi)部壓力指標正常；水冷系統(tǒng)水壓測試正常；水管管路接地正常；參數(shù)設(shè)置正常；水冷觸摸屏與高壓鏈式靜止無功發(fā)生器觸摸屏的通信正常，高壓鏈式靜止無功發(fā)生器觸摸屏可以正?？吹剿湎到y(tǒng)信息，在遠程自動狀態(tài)下，按高壓鏈式靜止無功發(fā)生器復(fù)位按鈕，水冷系統(tǒng)可以自動運行。

（3）水冷系統(tǒng)外配管路部分。外部水冷管路布置路徑合理、固定可靠、無受應(yīng)力情況、無破損情況，無漏水、滲水情況，管路水壓測試正常。

（4）水冷系統(tǒng)戶外散熱器部分。二次接線正確、可靠，風機運行正常，散熱器芯體無雜物、灰塵堵塞，管路閥門、排氣閥等可以正常操作。

5.3 換流鏈和接口電抗器保護調(diào)試見證點的主要檢查內(nèi)容

保護裝置二次接線應(yīng)按照圖紙正確接線、電流互感器（Current Transformer，CT）采樣信號無開路現(xiàn)象，電壓互感器（Potential Transformer，PT）極性應(yīng)正確，一、二次同名端接地；采樣情況，電壓、電流應(yīng)顯示正確，無差流；過負荷、過電流、過電壓、過溫、直流過壓和直流電壓不平衡保護動作準確無誤。

5.4 控制系統(tǒng)保護調(diào)試見證點的主要檢查內(nèi)容

失電保護，設(shè)備交直流電源斷開任意一路，設(shè)備閉鎖；信號同步性，在裝置額定設(shè)置中檢查溫濕度、壓差、進風溫度、出風溫度應(yīng)與現(xiàn)場實際環(huán)境情況相符，無傳感器及降容報警；測試風機應(yīng)根據(jù)輸出電壓補償進行調(diào)速。

5.5 總體安裝見證點的主要檢查內(nèi)容

（1）機箱表面無劃傷和變形，涂鍍層均勻、光潔；各零部件及接線緊固無松動；標志、銘牌簡明清晰；輔助裝置外觀整齊，接線端子應(yīng)緊固；柜體尺寸應(yīng)與設(shè)計一致，各柜體的垂直度應(yīng)滿足相關(guān)要求。

（2）電氣間隙和爬電距離測試。用卷尺測量功率柜內(nèi)最小的電氣間隙和爬電距離應(yīng)滿足要求。其中，絕緣距離應(yīng)符合“0.4 kV，≥12 mm；6 kV，≥100 mm；12 kV，≥125 mm；40.5 kV，≥300 mm”的規(guī)定，并且滿足DL/T 620—1997 《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》相關(guān)規(guī)定，爬電距離應(yīng)滿足 GB/T 26218.2—2010《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第 2 部分：交流系統(tǒng)用瓷和玻璃絕緣子》的要求。

（3）安全標志粘貼完整，各接地點有明顯的接地標志；觸摸屏、PLC 和控制器上電情況，參數(shù)設(shè)置應(yīng)正確；PLC 和觸摸屏通信正常；電源交直流應(yīng)單獨供電，并輸出正常；系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流、系統(tǒng)無功、功率因數(shù)顯示情況，與用戶后臺顯示的數(shù)據(jù)校核相符；單柜對地絕緣電阻應(yīng)≥90 MΩ，設(shè)備整體應(yīng)≥50 MΩ；模塊光纖、取電線、跳線等連接正確無誤、連接螺絲應(yīng)緊固；電流互感器二次側(cè)端子不能開路，二次線接線應(yīng)正確。

5.6 型式試驗見證點的主要檢查內(nèi)容

型式試驗見證點檢查一般采取文件見證方式，應(yīng)包含以下項目：結(jié)構(gòu)和外觀檢查、裝置功能試驗，電力系統(tǒng)模擬試驗，過載能力試驗，絕緣性能試驗，震動、沖擊與碰撞試驗，耐濕熱性能環(huán)境試驗、電磁兼容性試驗和連續(xù)通電試驗。

5.7 出廠試驗見證點的主要檢查內(nèi)容

出廠試驗包括絕緣性能試驗、控制及保護功能試驗、運行試驗和性能試驗。

5.7.1 絕緣性能試驗

（1）絕緣電阻測量：主回路對地絕緣電阻≥100 MΩ，二次回路對地絕緣電阻≥10 MΩ。

（2）工頻耐壓試驗：三相對地及相間、IGBT 單元三相對地工頻耐壓應(yīng)滿足要求。

5.7.2 控制及保護功能試驗

（1）輸出過電流保護試驗：輸出電流超過保護電流設(shè)定值時，保護動作。

（2）輸出超限保護試驗：所需的補償電流超過裝置能力時，輸出超限保護作用。

（3）超溫保護試驗：換流鏈超溫時，保護動作，啟動功率模塊退出運行模式，顯示超溫故障。

（4）直流過電壓保護試驗：直流母線過電壓超過設(shè)定值，同時顯示直流母線過電壓故障。

（5）直流欠電壓保護試驗：直流低于設(shè)定值，同時顯示直流母線欠電壓故障。

（6）直流不平衡保護試驗：繼電保護外加到系統(tǒng)電壓接線端，加壓到過壓數(shù)值，觀察告警信息，不能有系統(tǒng)過壓告警。

（7）系統(tǒng)過壓保護試驗：繼電保護外加到系統(tǒng)電壓接線端，加壓到過壓數(shù)值，觀察告警信息，不能有系統(tǒng)過壓告警不平衡告警。

（8）系統(tǒng)欠壓保護試驗：繼電保護外加到系統(tǒng)電壓接線端，加壓到欠壓數(shù)值，觀察告警信息，不能有系統(tǒng)欠壓告警。

（9）系統(tǒng)不平衡保護試驗：繼電保護外加到系統(tǒng)電壓接線端，三相偏差加壓到不平衡電壓數(shù)值觀察告警信息，不能有系統(tǒng)電壓不平衡告警。

（10）同步信號異常保護，無 PT 信號、設(shè)備出現(xiàn)告警信號。

5.7.3 運行試驗

（1）輕載運行試驗：驗證裝置電氣連接應(yīng)正確，在輕載情況下能正常運行。

（2）滿載運行試驗：驗證裝置在規(guī)定的工作條件和負荷類型下能額定運行。

5.7.4 性能試驗

（1）響應(yīng)時間試驗：無功指令響應(yīng)時間≤10 ms，無功跟蹤響應(yīng)時間≤30 ms。

（2）無功連續(xù)可調(diào)試驗：調(diào)節(jié)裝置無功輸出，能從容性滿發(fā)變化到感性滿發(fā)。

（3）諧波試驗：額定電壓、額定容量下運行，總諧波電流畸變率＜3%。

5.8 包裝儲運見證點的主要檢查內(nèi)容

審查設(shè)備包裝方案、存儲方案和運輸計劃；檢查設(shè)備包裝應(yīng)滿足防止破壞、變形、丟失或受潮的要求；檢查外箱標識應(yīng)有產(chǎn)品型號、訂單號、項目名稱、包裝清單序號、長寬高和重量等信息；審查出廠產(chǎn)品應(yīng)附有出廠試驗報告、產(chǎn)品合格證和裝箱單；檢查運輸儲存階段的設(shè)備運輸、審查儲存過程中有關(guān)技術(shù)標準的執(zhí)行情況；檢查運輸過程中應(yīng)有的可靠防震措施以保證無嚴重震動、顛簸和撞擊現(xiàn)象；設(shè)備運輸?shù)诌_后，廠家、運輸單位、用戶、監(jiān)理單位等各方應(yīng)共同驗收，記錄紙和押運記錄應(yīng)提供給用戶留存。

6 結(jié) 語

本文通過設(shè)備制造工藝流程圖、設(shè)備故障樹分析法和數(shù)據(jù)統(tǒng)計法等，有效識別高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器監(jiān)造過程中的關(guān)鍵控制點。通過關(guān)鍵控制點細化原材料檢測、設(shè)備安裝測試、岀廠試驗等重點檢測內(nèi)容，確保該設(shè)備監(jiān)造業(yè)務(wù)開展具有針對性、指導(dǎo)性和可操作性，從而保證了高壓鏈式水冷靜止無功發(fā)生器的產(chǎn)品質(zhì)量。