水電站大型變壓器安裝及試驗(yàn)淺析

劉建成

摘要：本文以思林電站主變壓器安裝為例，對(duì)水電站大型變壓器安裝和試驗(yàn)中關(guān)鍵工序施工方法、工藝要求、質(zhì)量控制要點(diǎn)、注意事項(xiàng)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié);著重介紹主變安裝方案優(yōu)化改進(jìn)，既保障了四臺(tái)大型變壓器安裝整體質(zhì)量，又加快了施工進(jìn)度，確保了水電站“一年四投”發(fā)電目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：主變壓器;安裝工藝;質(zhì)量控制;注意事項(xiàng);現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2021）12-0052-03

1概述

思林電站位于貴州省銅仁市思南縣境內(nèi)，電站裝有四臺(tái)單機(jī)容量為262.5MW水輪發(fā)電機(jī)組，是西電東送通道中骨干支撐電源點(diǎn)。電站四臺(tái)主變均為SSP10-320000/220型，額定電壓及分接范圍242±2×2.5%/15.75kV，接線組別YNd11，高壓繞組雷電沖擊絕緣（峰值）950kV、工頻1min絕緣（有效值）395kV，低壓繞組雷電沖擊絕緣（峰值）125kV、工頻1min絕緣（有效值）55kV，中性點(diǎn)雷電全波沖擊絕緣（峰值）400kV、工頻1min絕緣（有效值）200kV。主變高壓側(cè)油/氣套管與GIS管母線連接，低壓側(cè)與三相離相封閉母線連接。

2安裝工藝流程

第一階段：軌道安裝→到貨檢查、驗(yàn)收→卸車、滾輪安裝及拖運(yùn)就位→氮?dú)獗O(jiān)測(cè)及補(bǔ)氮;第二階段：殘油取樣試驗(yàn)→安裝前準(zhǔn)備（或絕緣油過(guò)濾）→沖擊檢查判定→≤3g儲(chǔ)油柜、冷卻器及附件安裝（>3g器身內(nèi)檢）→高低壓、中性點(diǎn)套管及升高座安裝→抽真空、注油→熱油循環(huán)、補(bǔ)油、排氣、靜置及密封試驗(yàn)→油樣化驗(yàn)、電氣試驗(yàn)。

3安裝工藝及質(zhì)量控制

3.1軌道安裝

（1）測(cè)量放點(diǎn)，焊接放線架，標(biāo)出軌道中心線和高程。（2）焊接基礎(chǔ)螺栓，安裝軌道托板，調(diào)整軌道中心位置及高程，并壓緊壓板。（3）用徑緯儀和水準(zhǔn)儀，復(fù)核軌道中心線和軌道面高程，進(jìn)行二期混凝土澆注。

3.2到貨檢查驗(yàn)收

（1）讀取主變氮?dú)鈮毫κ欠癖３终龎翰⒆骱糜涗?，壓力值?yīng)為0.02～0.03MPa。（2）檢查沖擊記錄儀的記錄，判斷變壓器在運(yùn)輸途中受沖擊的情況。（3）對(duì)主變絕緣油取樣，檢測(cè)微水含量等，以確定運(yùn)輸途中是否受潮。

3.3卸車及行走輪安裝

（1）利用廠房橋機(jī)吊裝卸車，起吊時(shí)應(yīng)注意傾斜角不超過(guò)15°。（2）卸車后將器身底部與行走滾輪連接套扣進(jìn)行清理、涂潤(rùn)滑油，滾輪安裝后旋轉(zhuǎn)應(yīng)靈活。

3.4拖運(yùn)就位

（1）考慮主變牽引起動(dòng)時(shí)，克服最大靜摩擦力（鋼對(duì)鋼的滾動(dòng)摩擦系數(shù)f<0.1），則拖運(yùn)主變的最大牽引力需18.2t。（2）因所需牽引力較大，如選用5T卷?yè)P(yáng)機(jī)，需采用滑輪組來(lái)增加牽引繩倍率，經(jīng)計(jì)算選用一對(duì)3門20T滑車（型號(hào)為HQG3）作為牽引滑輪組，其工作繩索為6根。（3）計(jì)算單根繩最大所受拉力為18.2/6=3.03t，故選用了直徑ф18mm鋼絲繩做牽引繩（查表：直徑ф18mm及公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa的鋼絲繩最小破斷拉力為16t）。鋼絲繩安全系數(shù)為16t/3.03t=5.28，大于容許的安全系數(shù)5，滿足安全牽引的要求。（4）將卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引繩和滑輪組繞制后并連接到主變牽引點(diǎn)上，鋼絲繩的夾角不得超過(guò)90°，并以不超過(guò)100m/h的速度拖運(yùn)。

3.5采用自然排氮的方法

打開變壓器頂部進(jìn)排氣蝶閥開始排氮，同時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)一臺(tái)風(fēng)機(jī)，驅(qū)散開已排出的氮?dú)?。?dāng)變壓器內(nèi)含氧量超過(guò)30%以上時(shí)，人員才能進(jìn)入器身檢查。

3.6器身內(nèi)檢查

（1）檢查鐵心繞組是否變形、移位，檢查緊固件在運(yùn)輸中是否松動(dòng)[1]。（2）檢查分接開關(guān)位置、引線連接、觸頭接觸等是否有異常。（3）使用搖表檢查鐵心、夾件接地是否良好，絕緣電阻應(yīng)大于200兆歐。（4）檢查引出線是否變形、損傷，絕緣層有無(wú)破壞。

3.7高低壓、中性點(diǎn)升高座及套管安裝

（1）低壓升高座及套管安裝，利用汽車吊吊裝，將法蘭連接螺栓對(duì)稱緊固，套管與引出線連接。（2）中性點(diǎn)升高座及套管安裝，在吊裝過(guò)程中，將引出線從套管中穿出并與頂部接線端子螺接。（3）高壓升高座及套管安裝，高壓升高座吊裝固定好后，在安裝手孔處進(jìn)行高壓引線連接。（4）螺栓緊固外加（最大）力矩（如表1）。質(zhì)量控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)：

（1）應(yīng)嚴(yán)格清理所有附件及密封制品，并擦洗干凈，自行配制的油管路，也須嚴(yán)格進(jìn)行清理，管路系統(tǒng)內(nèi)不允許存在焊渣和異物等。（2）檢查各法蘭口是否清潔及密封襯墊是否完全光潔、完好。（3）壓力釋放閥導(dǎo)油罩的噴口應(yīng)向外側(cè)安裝（運(yùn)行前壓力釋放閥的蝶閥應(yīng)開啟）。（4）安裝瓦斯繼電器時(shí)，檢查導(dǎo)氣管是否通暢，箭頭應(yīng)朝著儲(chǔ)油柜的方向（帶電前檢測(cè)瓦斯繼電器動(dòng)作是否可靠，整定值按用戶要求提前整定好）。（5）套管安裝時(shí)，應(yīng)檢查引出線是否打折、扭曲，絕緣是否損傷，從觀察窗中觀察，并加以調(diào)整，套管均壓球以下150mm內(nèi)引線應(yīng)伸直，不允許有彎折的地方，且均壓球應(yīng)擰緊。

3.8抽真空及注油

（1）對(duì)主變器身抽真空前，需要對(duì)管路提前抽真空，檢查管路真空度應(yīng)小于10Pa。（2）對(duì)主變本體及所有部件、閥門一起進(jìn)行抽真空。（3）啟動(dòng)真空泵開始抽真空，均勻提升真空度（如表2）：

3.9補(bǔ)油、排氣及靜放

（1）冷卻器與本體的連接管路已清洗并安裝完成;打開連接管上的Ф80蝶閥，對(duì)冷卻器注油及排氣。（2）對(duì)在儲(chǔ)油柜的補(bǔ)油閥處，安裝補(bǔ)油管路時(shí)，一定要確保密封好。（3）注油至儲(chǔ)油柜相應(yīng)溫度的油位高度后，各部件必須進(jìn)行排氣。（4）補(bǔ)油完成主變禁止24h后，檢查主變有無(wú)滲漏現(xiàn)象，如有滲漏應(yīng)盡早處理;變壓器靜放48h后取油樣進(jìn)行試驗(yàn)[2]，當(dāng)微水含量超標(biāo)時(shí)，要進(jìn)行熱油循環(huán)處理。

3.10熱油循環(huán)

（1）打開本體與散熱器連接閥門，打開儲(chǔ)油柜與器身之間蝶閥，將絕緣油從器身下端吸出，經(jīng)真空濾油機(jī)加熱，再?gòu)挠拖渖喜炕氐奖倔w。當(dāng)變壓器出口油溫達(dá)到65±5℃后開始計(jì)時(shí)，通過(guò)調(diào)整真空濾油機(jī)加熱器的投切數(shù)量以保持該溫度不變，繼續(xù)循環(huán)至48h。（2）熱油循環(huán)時(shí)，根據(jù)油位與油溫的變化情況，可以從儲(chǔ)油柜適當(dāng)排油，熱油循環(huán)完成后在適當(dāng)補(bǔ)油。（3）熱油循環(huán)完成后，主變靜置放氣，靜置時(shí)間不能少于48h，并對(duì)冷卻器、升高座、壓力釋放閥、瓦斯繼電器等部件充分放氣。并啟動(dòng)冷卻器循環(huán)油泵，直至殘余氣體排盡。（4）主變靜置48h后，取油樣進(jìn)行檢測(cè)，如微水、耐壓、色譜、介損等試驗(yàn)應(yīng)滿足：擊穿強(qiáng)度≥50kV/2.5mm，含水量≤15pm，tgδ（90℃）≤0.5%。

4方案優(yōu)化改進(jìn)

對(duì)主變采取了提前安裝“注油保存”的方案，由于思林電站的1、2#主變到貨時(shí)間比較早，為了保證主變?cè)诖娣牌陂g本體內(nèi)繞組不受潮，因此采取了以下方案進(jìn)行施工：①對(duì)到貨的運(yùn)輸油罐暫時(shí)存放，罐內(nèi)絕緣油先不注入已安裝的絕緣油罐內(nèi)，并對(duì)運(yùn)輸油罐內(nèi)的絕緣油取樣進(jìn)行油化驗(yàn)及簡(jiǎn)化分析試驗(yàn);②待絕緣油化驗(yàn)合格后，將對(duì)1、2#主變壓器的附件進(jìn)行安裝，首先利用卷?yè)P(yáng)及增設(shè)在安裝間上游側(cè)的地錨將兩臺(tái)主變從存放場(chǎng)地（主變運(yùn)輸通道內(nèi)）沿軌道牽引至安裝間，再利用廠房?jī)?nèi)500t橋機(jī)對(duì)主變附件（套管、升高座及連管等）進(jìn)行安裝;③待附件安裝完成后，對(duì)主變器身進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度滿足要求后，將合格的絕緣油從運(yùn)輸油罐直接注入變壓器本體內(nèi)，當(dāng)油面超過(guò)變壓器鐵芯高度200mm時(shí)停止注油，并在其主變本體頂部?jī)?nèi)充入高純度的氮?dú)猓ㄒ筮_(dá)到0.02MPa）;④待主變內(nèi)絕緣油靜止48h后，對(duì)其取樣進(jìn)行油化驗(yàn)，當(dāng)油化驗(yàn)合格后再次利用卷?yè)P(yáng)及反向地錨，將兩臺(tái)主變牽引運(yùn)輸至原地存放，并設(shè)專人監(jiān)視、記錄及定期補(bǔ)充氮?dú)?，以確保兩臺(tái)主變長(zhǎng)期放置器身內(nèi)繞組不受潮。

方案優(yōu)化改進(jìn)之處：①取消了以往變壓器安裝之前濾油占用較長(zhǎng)的時(shí)間，一般情況下一臺(tái)大型變壓器絕緣油的過(guò)濾時(shí)間大約需要用15天左右，由于利用了上述方案，思林電站四臺(tái)主變壓器油處理時(shí)間已全部取消，因此，縮短了電氣設(shè)備安裝的直線工期近兩個(gè)月的時(shí)間，為后續(xù)四臺(tái)機(jī)“一年四投”的發(fā)電目標(biāo)奠定了基礎(chǔ);②利用了廠房?jī)?nèi)的500t橋機(jī)對(duì)變壓器附件進(jìn)行吊裝就位，取消了常規(guī)安裝方案（在變壓器室內(nèi)利用汽車吊對(duì)其附件進(jìn)行吊裝就位的方法），由此加快了主變的安裝進(jìn)度，縮短了器身在空氣中的暴露時(shí)間，保證了主變安裝的質(zhì)量;③對(duì)提前到貨的主變長(zhǎng)期放置在地下廠房比較潮濕的環(huán)境中，為了防止主變器身內(nèi)受潮，由此確定了一個(gè)比較好的保存方案（即注油保存）。四臺(tái)主變至投入運(yùn)行以來(lái)，各性能指標(biāo)良好。

5局放及感應(yīng)耐壓試驗(yàn)解析

5.1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的目的是：檢查變壓器的主絕緣和縱絕緣[3]。

大型變壓器事故中的50%是屬正常運(yùn)行下發(fā)生的匝或段間短路，其主要原因是局部放電造成，用傳統(tǒng)的絕緣試驗(yàn)方法很難發(fā)現(xiàn)變壓器的局部放電，所以220kV的變壓器局部放電試驗(yàn)已成必作項(xiàng)目。

通過(guò)對(duì)變壓器進(jìn)行感應(yīng)耐壓和局部放電試驗(yàn)，可檢查變壓器出廠后在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中有無(wú)絕緣損傷，也是衡量電力變壓器質(zhì)量的重要檢測(cè)手段之一。

5.2試驗(yàn)方法

（1）試驗(yàn)前變壓器的常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目已完成，變壓器油檢驗(yàn)合格，并且靜止時(shí)間超過(guò)48h，試驗(yàn)前對(duì)變壓器本體進(jìn)行放氣，變壓器套管電流互感器二次繞組短路接地;

（2）試驗(yàn)前主變高、低兩側(cè)與系統(tǒng)全部拆除，主變220kV側(cè)分接位置放在第1檔;

（3）試驗(yàn)時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)與局部放電試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行;

（4）感應(yīng)耐壓試驗(yàn)電壓為247kV，采用變頻電源進(jìn)行試驗(yàn)，控制頻率為150Hz～300Hz之間，且≧15s;

（5）局部放電試驗(yàn)電壓在218kV時(shí)，放電量小于500pc;

（6）采用變頻電源分相試驗(yàn)，中性點(diǎn)直接接地，單相加壓;利用變頻電源直接對(duì)變壓器低壓側(cè)進(jìn)行激磁，使相對(duì)地和相間電壓達(dá)到試驗(yàn)電壓要求，詳見被試A相接線（如圖1）;

（7）局部放電量定標(biāo)校正，從被試相線端與地之間注入方波進(jìn)行直接校正，根據(jù)被試變壓器允許的放電強(qiáng)度，調(diào)節(jié)方波發(fā)生器輸出一固定放電量，調(diào)節(jié)局部放電示波器寬帶放大器的增益，使示波器出現(xiàn)適合的脈沖高度;

（8）拆除方波測(cè)量回路，對(duì)變壓器進(jìn)行升壓和局放測(cè)量;

（9）電壓施加時(shí)間及步驟：試驗(yàn)電壓升至1.1Um/√3保持5min;升至1.5Um/√3保持5min;升至1.7Um/√3保持所計(jì)算出的試驗(yàn)時(shí)間后，試驗(yàn)電壓降至1.5Um/√3保持30min;降至1.1Um/√3保持5min;電壓逐次降到0后切斷電源。試驗(yàn)電壓施加時(shí)間及步驟（Um=252kV）（如圖2）;

（10）試驗(yàn)期間應(yīng)連續(xù)觀察放電波形，按照每5min記錄放電量。讀取放電量時(shí)，要以穩(wěn)定時(shí)的最高脈沖為準(zhǔn)，幅值比較大的應(yīng)查明是外部干擾還是內(nèi)部不穩(wěn)定放電原因造成的，按上述方法對(duì)其余兩相進(jìn)行試驗(yàn)。

6結(jié)語(yǔ)

思林電站四臺(tái)主變壓器的局放及感應(yīng)耐壓試驗(yàn)（試驗(yàn)電壓316kV）均一次性順利通過(guò)，由此表明了四臺(tái)主變現(xiàn)場(chǎng)安裝的整體質(zhì)量，同時(shí)也證明了只有嚴(yán)把安裝工藝及質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及制造廠相關(guān)技術(shù)文件的要求進(jìn)行施工作業(yè)，才能從源頭上保障主變安全順利地投入運(yùn)行。自2009年12月11日最后一臺(tái)主變投入運(yùn)行以來(lái)，四臺(tái)主變各項(xiàng)性能良好、運(yùn)行正常。希望本文粗淺總結(jié)能為今后同類大型變壓器施工提供參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[2]GB/T7597-2007.電力用油（變壓器油、汽輪機(jī)油）取樣方法[S].2007.

[3]GB50150-2016.電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].2016.

AnalysisonInstallationandTestofLargeTransformersinHydropower

Stations

LIUJiancheng

（SinohydroBureau6Co.，Ltd.，ShenyangLiaoning110179）

Abstract：ThisarticletakestheinstallationofthemaintransformerofSilinPowerStationasanexample，summarizestheconstructionmethods，processrequirements，qualitycontrolpoints，precautionsandfieldtestsofthekeyproceduresintheinstallationandtestoflarge-scaletransformersinhydropowerstations;focusesontheoptimizationandimprovementofthemaintransformerinstallationplan，Whichnotonlyguaranteestheoverallqualityoftheinstallationofthefourlargetransformers，butalsospeedsuptheconstructionprogress，ensuringthesmoothrealizationofthepowergenerationtargetofthe“fouroperationsinayear”ofthehydropowerstation.

Keywords：maintransformer;installationprocess;qualitycontrol;mattersneedingattention;fieldtest