海上變電站主變壓器設(shè)計與安裝探討

張宏彬，歷超，王鵬，潘方冬，潘艷霞

（1.海洋石油工程（青島）有限公司山東青島 266520；2.海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

1 海上變電站的建設(shè)背景

傳統(tǒng)的海洋平臺以生天然氣或者原油作為燃料的自發(fā)電形式，主要采用進(jìn)口發(fā)電機(jī)組，購買和維護(hù)價格昂貴，同時容易被國外供應(yīng)商“卡脖子”，威脅國家能源安全。黨中央十九大報告提出“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”，推進(jìn)綠色發(fā)展、能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命。中國海油作為國內(nèi)海洋油氣的主要開發(fā)單位，積極響應(yīng)政策，踐行“綠色低碳”開發(fā)理念，首先在渤海地區(qū)開發(fā)建設(shè)海上變電站，通過岸電替代油田自發(fā)電方式，可大幅削減海上溫室氣體和污染氣體的排放。下面以某海上變電站為例，分析220KV主變壓器設(shè)計、安裝及相關(guān)考慮因素。

2 主變壓器的設(shè)計

2.1 主變壓器的技術(shù)參數(shù)

該變電站采用220kV三相、銅線圈、有載調(diào)壓、油浸式、分體式、自然油循環(huán)自然冷卻、低損耗的電力變壓器。變壓器高、中、低壓側(cè)均采用電纜終端箱與電纜相連接；高壓側(cè)中性點采用油/空氣套管引出并經(jīng)隔離開關(guān)接地或直接接地。主要技術(shù)參數(shù)見表1.

表1 變壓器主要參數(shù)

2.2 主變壓器的安裝設(shè)計

2.2.1 電氣主接線設(shè)計

220KV主變進(jìn)線兩回，電纜出線4回，高抗（每組高壓并聯(lián)電抗器85MVar）進(jìn)線2回。220kV配電裝置采用雙母線雙分段接線。主變壓器220kV和110kV中性點采用經(jīng)隔離開關(guān)接地方式，可直接接地，同時具備不接地運(yùn)行方式。主變壓器35kV側(cè)母線通過35kV接地變（兼站用變）高壓側(cè)Z型接線中性點引出后經(jīng)小電阻接地。

2.2.2 電氣平面布置設(shè)計

變電站平臺為一座鋼結(jié)構(gòu)建筑物，分四層甲板，主變布置于二層甲板中部。設(shè)備基礎(chǔ)焊接于甲板的主梁上。采用全站儀進(jìn)行基礎(chǔ)的測距和高差，根據(jù)主變安裝要求進(jìn)行調(diào)整。

2.2.3 絕緣配合及過電壓保護(hù)

變電站平臺為全電纜出線。在2 2 0 k V、110kV、35kV、10kV出線側(cè)和主變?nèi)齻?cè)均設(shè)置避雷器進(jìn)行侵入波防護(hù)。各級電壓等級的母線不設(shè)置避雷器。

為保護(hù)主變壓器中性點絕緣，主變壓器高、中壓側(cè)中性點均裝設(shè)放電間隙并聯(lián)氧化鋅避雷器作為過電壓保護(hù)。

2.2.4 防雷接地

(1) 直擊雷保護(hù)

變電站平臺采用鋼結(jié)構(gòu)房屋，可不設(shè)置專用避雷帶作為防直擊雷保護(hù)措施，僅考慮在平臺外天線等鋼結(jié)構(gòu)無法保護(hù)的設(shè)備處，局部設(shè)置避雷針短針保護(hù)。

(2) 侵入波保護(hù)

變電站平臺為全電纜出線。在2 2 0 k V、110kV、35kV、10.5kV出線側(cè)、主變各側(cè)以及中性點處均設(shè)置避雷器進(jìn)行侵入波防護(hù)。各級電壓等級的母線不設(shè)置避雷器。

(3) 接地

變電站平臺基礎(chǔ)鋼管樁一般插入海床達(dá)數(shù)十米深，可作為自然接地體，其接地電阻能夠滿足電站設(shè)備接地要求，僅需在平臺內(nèi)敷設(shè)必要的接地銅排作為戶內(nèi)接地干線并與基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)可靠連接。

3 主變壓器的安裝流程及相關(guān)考慮因素

3.1 主變壓器的安裝流程

3.2 主變壓器的安裝相關(guān)考慮因素

1）變電站平臺是高度集成的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施，空間有限，存在多專業(yè)立體施工。為消除主變安裝時周圍環(huán)境濕度和粉塵影響，主變所在的鋼結(jié)構(gòu)房間采用陸地焊接成型，減少房間在總裝階段的焊接、打磨和補(bǔ)漆工作。

2）主變房間的上層甲板檢修口周邊管道、電儀和通風(fēng)等附屬設(shè)施安裝，要為主變的注油、串油和局放預(yù)留空間，局放路徑距周圍設(shè)施5米以上。

3）變電站平臺在陸地總裝階段，主變本體與散熱器分別吊裝，因受作業(yè)空間和平臺高度影響，組裝間隔時間約10天左右。為提高主變組裝效率，在主變運(yùn)抵現(xiàn)場后，提前安裝套管、壓力釋放閥等附件，但是需要將油箱本體漏空一次，然后重新充入氮氣，避免水汽進(jìn)入去油箱。

4）主變禁止帶油吊裝，油箱只能保持充氣正壓狀態(tài)。高壓試驗升高座、高壓試驗套管等租賃設(shè)備不能與主變在地面組裝后吊裝，只能在主變就位后安裝。

5）絕緣油從變壓器下部閥門注入變壓器內(nèi)，氮氣從頂部排出，將油注至油箱頂部，氮氣排盡，最終油位高出鐵芯100mm 以上，然后靜置12 小時以上【1】。注入變壓器內(nèi)的絕緣油應(yīng)滿足《GB2536-90》要求。

6）散熱器的三腳架基礎(chǔ)，吊裝高度較高，一般離地25米以上，晃動大，必須安排好施工工序，為吊裝預(yù)留空間，選擇合適天氣適機(jī)吊裝就位【2】。

7）主變安裝區(qū)域特別是油箱內(nèi)檢和套管安裝時期，實行工具進(jìn)出管理，防止附件安裝過程工具或緊固件不能掉入變壓器油箱或其附件充油腔的空間內(nèi)。擇機(jī)內(nèi)檢及安裝套管，并盡量縮短器身暴空時間，減少主變本體受潮機(jī)會【3】。

4 結(jié)論

主變安裝是海上變電站施工主線，與陸地變壓器安裝不同之處在于，海上變電平臺結(jié)構(gòu)緊湊，在各專業(yè)施工時間和空間交叉多，并且處于地面20米以上的高空施工，吊裝和大部分附件安裝都需要吊機(jī)配合。作為承載主變的鋼結(jié)構(gòu)，采用地面預(yù)制成型的房間式結(jié)構(gòu)，主變吊裝就位后形成獨立的施工空間。為盡量避免主變附件安裝與其他施工交叉，必須從工序上合理安排結(jié)構(gòu)、舾裝、管線、電儀等施工，為主變安裝創(chuàng)造合格的施工條件。