AP1000核電站輔助變壓器的制造工及監造要點

摘要：輔助變壓器為核電站重要的備用電源，輔助變壓器的可靠運行，為機組穩定運行提供有力保證，AP1000核電站輔助變壓器為分裂變，容量和電流較大，有一定制造難度。文章主要介紹AP1000核電站輔助變壓器的制造工藝，以及輔助變壓器監造過程中需要注意的重點，并對制造過程中可能出現的缺陷提出防制措施。

關鍵詞：輔助變壓器；變壓器制造藝；變壓器監造

中圖分類號：TL351 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0122-04

1 概述

三門核電站有一路單獨的220KV備用電源，輔助變壓器將備用電源的220KV電壓轉換為10.5KV，供給廠用中壓負荷。當廠用變壓器和550KV線路失電后，將啟用備用220KV電源，220KV架空線通過252kV屋內GIS經220kV電纜與輔助變聯接，輔助變的穩定運行，保證了電站的備用電源安全可靠。本文主要介紹輔助變壓器的制造工藝和監造重點，對變壓器的工廠監造有一定借鑒意義。三門核電輔助變壓器高壓側電壓等級為220KV，容量較大，電流較大，因此在整個制造中需進行嚴格的監造和檢查，以保證輔助變壓器的質量。

2 輔助變壓器簡介

2.1 變壓器組要參數

三門輔助變壓器額定容量為88/44-44MVA，額定電壓為231（+4～-12）x1.25%kV/10.5kV，高壓側有載調壓，額定電流高壓側220A（線電流），低壓側2420A（線電流）。中性點接地方式：高壓側直接接地，低壓側經低電阻接地。

2.2 高壓和低壓線圈

圖1 高壓線圈 圖2 低壓線圈

高壓線圈采用糾結連續型繞制，低壓線圈為雙U型線圈。高壓線圈線規2×2.1×9.6，低壓線圈采用ZB-0.3/1.35。電壓組合為231（+4～-12）x1.25%kV/10.5/10.5。

2.3 變壓器鐵芯

根據電磁感應原理，變壓器通過鐵芯進行能量轉換，實現變壓的功能。鐵芯主要作用是導磁，一般由導磁率高的冷軋硅鋼片制成。三門核電輔助變壓器為疊鐵芯，且為搭接形式，各接縫錯開壓住，可以避免了可能發生的片間短路問題，并且機械性能好。

圖3 變壓器鐵芯

2.4 器身結構

三門核電輔助變采用三相三柱式結構，三柱容量為88MVA。器身采用整體套裝結構，主絕緣為薄紙筒小油隙、絕緣壓板壓緊結構。器身整體采用先進的套裝和壓裝工藝，使整個器身可靠緊固，提高了變壓器運行穩

定性。

2.5 油箱結構

變壓器油箱是變壓器的支持部件，將器身和附件進行固定。三門核電輔助變壓器油箱采用鐘罩式，油箱外壁焊有槽型加強筋和供起吊的吊軸。此外，箱體上還有供安裝套管、冷卻裝置、儲油柜、壓力釋放器、扶梯、控制箱、管道等各種外部件的接口。

圖4 變壓器油箱

3 輔助變壓器制造及監造重點

3.1 油箱及附件

油箱鐵板首先進行剪切焊接，焊接完成后進行油箱正壓試驗和負壓試驗。然后對變壓器進行預裝，主要是連管的預裝，包括冷卻器連管，儲油柜及升高座聯管。以確保各部件尺寸滿足安裝要求。預裝后進行吹砂操作，使表面形成有一定粗糙度的基底，之后噴涂底底漆要進行噴涂3次，最后噴涂外漆，油箱加工完成存棧等待裝配。

應重點關注油箱的正壓和負壓試驗，正、負壓試驗可以有效檢測油箱的密封性和機械強度。油箱正壓試驗，對油箱施加一定氣壓，檢查油箱焊縫是否有滲漏點，并測量箱壁和箱蓋等部位的最大彈性變形量和永久變形量，應滿足技術要求。負壓試驗，考核油箱耐真空強度，對油箱抽真空，要求真空壓力為133Pa，保壓一段時間，測量油箱的變形量，不應超標。

3.2 變壓器線圈

輔助變壓器每相線圈包括穩壓線圈，低壓線圈，高壓線圈，調壓線圈。低壓線圈采用螺旋式繞線，高壓線圈采用連續式繞線。在線圈繞制完成后，將線圈入爐子干燥，之后進行線圈套裝。

線圈套裝主要檢查，線圈油縫墊塊不超過端絕緣墊塊范圍，墊塊中心偏差，下部端圈圓心應對正和絕緣墊塊及線圈油縫墊塊偏差。

3.3 鐵芯片疊裝

3.3.1 硅鋼片剪切。硅鋼片首先進行縱向剪切，縱向剪切按照圖紙尺寸，使疊裝硅鋼片寬度滿足要求?？v向剪切主要檢查硅鋼片剪切波浪度，鐵芯片寬度偏差和剪切毛刺，縱剪下料斷面需刷防銹漆。之后進行硅鋼片橫向剪切，硅鋼片橫向剪切主要檢查45度角偏差，鐵芯片長度偏差等。鐵芯硅鋼片的剪切嚴格控制鐵芯剪切毛刺和鐵芯邊緣波浪度，不應出現超差，否則將影響鐵芯的疊裝和固定，造成鐵芯損耗和震動增加。

3.3.2 鐵芯片疊裝。鐵芯由硅鋼片、絕緣件和鐵芯夾件等組成。首先應調整好鐵芯疊裝平臺，按圖紙進行疊片，一般兩片一疊，對接處由上往下逐級疊放，每疊一級都應進行修正，測量鐵芯厚度、對角線長度以及鐵芯垂直度，保證接縫對齊。疊裝后還應進行整體檢測和修正，保證疊裝質量。然后將夾件緊固，并使用鐵芯粘帶綁扎機對鐵芯進行粘帶綁扎保證鐵芯具有一定的強度和剛度。

鐵芯疊裝主要檢查疊片厚度偏差，鐵芯松緊度，鐵芯接縫，鐵芯端面偏差，鐵軛端面波浪度，鐵芯對夾件的絕緣電阻，鐵芯傾斜度等。

3.4 線圈裝配

線圈套裝從內到外，依次為穩壓線圈，低壓線圈，高壓線圈和調壓線圈。進行套裝前，檢查線圈的外觀，應清潔無破損。測量線圈的內外徑及高度，用吊鉤吊起線圈，線圈靠自重下落，套裝不能太松，套裝時需要放引導紙板，按圖紙包扎出頭絕緣。

絕緣裝配主要檢查絕緣裝配要求鐵芯窗口尺寸偏差，上鐵軛上端與下夾件上肢板之間鐵芯柱傾斜偏差，測量MO的公差，絕緣出頭金屬化皺紋紙外徑。

3.5 引線裝配endprint

進行有載開關預裝，保證與安裝法蘭配合良好。測量引線夾、銅排、接線棒，配線各出頭之間位置，合理配制各出頭長度，折彎做形。引線焊接，主要是磷銅焊和冷壓接。銅排采用磷銅焊，其他引線采用冷壓接。對于焊接處應清潔，無尖角毛刺、假焊。冷壓接檢查內部填充，壓接的接觸良好。屏蔽、絕緣包扎，對于高壓線圈出頭要進行屏蔽。引線焊頭應進行屏蔽處理。不同引線交叉處要包紙板，絕緣引線穿過木夾件處應加厚

絕緣。

在引線裝配時檢查引線冷壓接內部填充，壓接方向與導線平面度角，壓接接觸良好。引線及接頭屏蔽外徑。屏蔽及絕緣包扎緊實，不得有尖角毛刺。之后進行器身半成品實驗，包括繞組電阻測量，電壓比測量和連接組標號檢測。變壓器三相繞組間對應分接的電阻差值小于2%，空載電壓比小于0.5%。滿足國標GB1094.1-1996電力變壓器總則要求。

3.6 器身干燥

器身主要通過煤油汽相干燥，煤油汽相干燥是利用真空狀態下進行加熱蒸發，成為高溫的煤油蒸汽，在真空罐內遇到溫度較低的工件而冷凝下來，放出冷凝潛熱，對器身進行加熱。工件的溫度不斷增高，冷凝下來的煤油被收集，通過煤油系統重新送回真空罐，再次被加熱蒸發，這樣反復循環的過程中，工件不斷被加熱，溫度持續升高，同時，在真空狀態下工件中的水分不斷被蒸發成水蒸氣，被真空系統抽離罐內。工件中的水份不斷被抽出，達到徹底干燥的目的。

棲身干燥要求出水率要求小于30g/t/h，才可以出爐子。器身出爐后要進行器身體整理，主要對夾件及木夾持進行緊固，同時壓緊線圈。檢查夾持及引線不得松動，附加絕緣兩端長度均勻，螺桿兩端出絲長度均勻等，同時檢查加壓值，線圈高度滿足圖紙要求。

3.7 變壓器總裝配

變壓器總總裝配主要包括器身固定，有載開關安裝、套管、冷卻器等附件安裝。有載開關安裝，吊裝開關應緩慢輕放，有載開關與上法蘭連接處密封圈應放正，緊固良好。防止開關油室油進入變壓器本體。升高座安裝，將升高座依次吊至箱蓋，并對準升高座和箱蓋上的螺孔，穿入螺栓并擰緊。套管安裝，安裝前要用干凈的抹布將套管表面擦拭干凈，先將均勻球安裝好，檢查套管上的吊環是否把牢。如不牢需用扳手將其把牢。套裝時要注意將引線的圓錐銷進入套管的均壓球內，檢查引線有無彎折及對地絕緣距離應滿足要求。散熱器安裝，吊車起吊散熱器，地面上應墊上膠皮，防止散熱器起立時與地面磕碰而損傷。打開散熱器臨時蓋板，將散熱器固定。

在整個變壓器總裝配過程中，應嚴格檢查部件的合格標識、表面清潔度、和裝配尺寸。監督廠家嚴格按照裝配工藝進行裝配，保證裝配質量。

4 制造缺陷的防治措施

4.1 變壓器滲漏油

大型電力變壓器多為油浸式變壓器，經常會出現滲漏油現象，如處理不當，將發展為嚴重故障，影響變壓器的安全穩定運行，造成不必要的經濟損失。變壓器滲漏油原因較多，主要由油箱焊接缺陷、以及安裝方法不當造成。

變壓器的油箱多為鋼板焊接，油箱尺寸較大，并且焊點多，焊縫長。油箱制造過程中容易出現氣孔、砂眼、虛焊等現象造成變壓器滲漏油。在監造過程中，應嚴格檢查油箱鋼板的焊接質量，通過超聲和磁粉檢測，排查焊縫是否有氣孔、砂眼以及虛焊等問題，如有問題應及時處理。整個油箱焊接完成后，依據GB/T6451-2008要進行油箱的正壓和負壓試驗，檢查油箱的焊縫是否有滲漏，并記錄油箱的永久變形量，永久變形量不能超標，否則將考慮焊接加強筋，提高油箱機械強度。

變壓器安裝方法不當，安裝時應將法蘭連接處密封圈對正，否者容易造成密封圈一側受力較大，一側受力較小，運行一段時間后，將出現滲漏油現象。另外對于密封圈，安裝時如壓縮量較大，將導致密封圈老化速度加快，失去密封效果。如壓縮量較小，容易滲油。在整個變壓器裝配過程中，一定嚴格檢查各法蘭接口處密封圈的安裝，保證不因人為因素造成密封圈錯位、壓縮量不足或過大等問題，引起變壓器油滲漏。在變壓器完成裝配后，進行真空注油，注油完成后進行油壓試驗，油壓試驗根據GB/T6451-2008規定，對于變壓器油箱應能承受施加50kPa壓力的密封試驗，試驗時間為24小時，不得有滲漏和損傷。在整個油壓試驗過程中，檢查各密封面處是否有滲漏點，保證變壓器的密封質量。

三門核電輔助變壓器油壓試驗施加0.1Mpa油罐壓力，靜放72小時。在進行油壓試驗時，油箱箱沿有漏油現象，經過廠家重新對連接螺栓進行緊固后，漏油現象有所好轉，但并未完全消除。同時因為緊固次數增加，導致有些密封墊失效。廠家完成產品試驗后更換油箱箱沿的密封墊，并重新進行密封試驗，油箱無滲漏。在進行變壓器油箱裝配時，應仔細檢查密封圈是否有缺陷，另外檢查密封圈的可靠固定，上節油箱和下節油箱應同時進行緊固，避免密封圈因受力不均，出現滲漏現象。

4.2 變壓器鐵芯問題

隨著變壓器的容量越來越大，變壓器的鐵芯尺寸較大，鐵芯裝配有一定難度。在剪切硅鋼片時，容易出現波浪度、毛刺超標、彎曲，絕緣受損等，疊裝后將可能出現鐵芯短路，局部過熱和鐵芯機械強度不足等問題。在疊裝過程中工藝控制不嚴格，將產生鐵芯尺寸超差現象，主要體現有鐵芯直徑超差、鐵芯離縫超差、鐵芯垂直度超差、金屬結構件超差等。將會導致鐵芯機械強度不足、變壓器抗短路能力降低、變壓器運行噪音大和增大空載損等。

鐵芯制造質量將嚴重影響變壓器的后期運行可靠性，在監造過程中，加強鐵芯零部件質量檢查、加強鐵芯夾緊力控制和加強鐵芯表面和清潔檢查。在鐵芯疊裝前，應嚴格檢查鐵芯零部件的質量。對于硅鋼片的毛刺、波浪度、表面絕緣情況都要認真檢查。夾件應無尖角、毛刺、砂眼、焊瘤等。鐵芯絕緣等也應查看是否存在破損。只有在確定零部件合格后方可進行裝配。鐵芯疊鐵過程中，夾緊力不足，疊片間的氣隙大，將導致空載損耗及運行噪聲增大，且鐵芯的機械強度不足，鐵芯夾緊力過大，將在硅鋼片中產生附加機械應力，致使硅鋼片磁性能變壞。根據實驗研究，當磁密接近額定值時，空載損耗和空載電流與鐵芯的夾緊力成正比。此外，夾緊力過大還將可能造成片間絕緣受損。因此，在保證鐵芯機械強度的基礎上，應將鐵芯夾緊力控制在適當的范圍。研究表明，夾緊力控制在0.2～0.3MPa比較適宜。加強鐵芯表面和清潔檢查，鐵芯疊裝之后粘附的灰塵、油污、纖維等金屬或非金屬異物，在變壓器運行時，在繞組電場的作用下，將在油中形成導電的小橋，也可能導致鐵芯多點接地，并造成鐵芯短路而引起事故。此外，鐵芯不清潔或有異物，還會影響整個變壓器的絕緣性能，加速變壓器油和絕緣物老化，從而降低變壓器的使用壽命。因此，對于鐵芯表面和清潔狀況，也不能忽視。endprint

4.3 變壓器調壓開關接觸問題

目前變壓器都具有調壓開關，調壓開關的接觸不良，接觸電阻增加，將會導致發熱增加，影響變壓器的安全穩定運行。變壓器觸頭的接觸電阻主要與接觸位置材料、接觸壓力和接觸形式有關。根據接觸電阻經驗公式R=K/Fm，其中m為常數，與接觸形式有關。K為常數，與材料有關?？梢娊佑|電阻與接觸位置壓力有關，接觸位置壓力越大，接觸電阻越小。如在安裝變壓器有載開關引線時，引線的緊固力不夠，將會增加接觸電阻，長期運行后，將出現不良發熱，嚴重時將會加速接觸表面氧化腐蝕和機械變形，損壞變壓器。另外應檢查有載開關觸頭接觸情況，觸頭彈簧強度應良好，在頻繁調壓過程中，容易出現觸頭磨損、觸頭氧化、接觸壓力下降等問題，從而導致接觸電阻增加，觸頭間放熱量增加，致使觸頭彈簧彈性下降，加速觸頭的腐蝕和變形，將會引起比較嚴重的事故。

三門核電輔助變壓器在進行器身半成品實驗時，測試直流電阻時，單相線圈在不同分接頭時，直流電阻相差較大。經檢查由于調壓開關和引線接觸有油污，并且緊固不良。造成接觸電阻增加，導致電阻相偏差較大。經清潔緊固引線后，再次測量直流電阻滿足要求。所以在監造過程中，應重點關注開關接觸部分的可靠緊固，防止因接觸不良，造成接觸電阻較大，造成不良發熱，引起過熱性故障。

5 結語

輔助變壓器作為核電站重要的電氣設備，輔助變壓器的正常運行，為核電站運行提供可靠保證。變壓器制造、試驗過程中不可避免的會出現一些問題。因此，在設備監造過程中，應對輔助變壓器的裝配進行重點監督，同時對裝配、出廠試驗、驗收中發現的問題進行分析，了解相關缺陷可能造成的故障現象。對可能存在的制造缺陷制造過程，需要嚴格監督檢查，提前進行防制，保證變壓器長期穩定運行，為安全正常生產保駕護航。

參考文獻

[1] 王爽.AP1000核電廠輔助電源與施工電源共建安

全性探討[J].東北電力技術，2012，（12）：

31-33.

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東北電力技術，2004，（11）：21-22.

[3] 謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業出

版社，2003.

[4] 趙靜月.變壓器制造工藝[M].北京：中國電力出

版社，2009.

[5] 錢旭耀.變壓器油及相關故障診斷處理技術[M].

北京：中國電力出版社，2006.

[6] 劉成，孫艷鶴，孫艷玢.一起變壓器鐵心接地故

障性質判斷及處理[J].東北電力技術，2008，

（8）：34-36.

[7] 孟輝，鄭廣淵，陳清志.變壓器有載分接開關動

作波形異常的分析與處理[J].東北電力技術，

2006，（11）：36-37.

作者簡介：李巖（1986—），男，吉林白城人，中核集團三門核電有限公司助理工程師，研究方向：電氣設備監造。endprint

4.3 變壓器調壓開關接觸問題

目前變壓器都具有調壓開關，調壓開關的接觸不良，接觸電阻增加，將會導致發熱增加，影響變壓器的安全穩定運行。變壓器觸頭的接觸電阻主要與接觸位置材料、接觸壓力和接觸形式有關。根據接觸電阻經驗公式R=K/Fm，其中m為常數，與接觸形式有關。K為常數，與材料有關?？梢娊佑|電阻與接觸位置壓力有關，接觸位置壓力越大，接觸電阻越小。如在安裝變壓器有載開關引線時，引線的緊固力不夠，將會增加接觸電阻，長期運行后，將出現不良發熱，嚴重時將會加速接觸表面氧化腐蝕和機械變形，損壞變壓器。另外應檢查有載開關觸頭接觸情況，觸頭彈簧強度應良好，在頻繁調壓過程中，容易出現觸頭磨損、觸頭氧化、接觸壓力下降等問題，從而導致接觸電阻增加，觸頭間放熱量增加，致使觸頭彈簧彈性下降，加速觸頭的腐蝕和變形，將會引起比較嚴重的事故。

三門核電輔助變壓器在進行器身半成品實驗時，測試直流電阻時，單相線圈在不同分接頭時，直流電阻相差較大。經檢查由于調壓開關和引線接觸有油污，并且緊固不良。造成接觸電阻增加，導致電阻相偏差較大。經清潔緊固引線后，再次測量直流電阻滿足要求。所以在監造過程中，應重點關注開關接觸部分的可靠緊固，防止因接觸不良，造成接觸電阻較大，造成不良發熱，引起過熱性故障。

5 結語

輔助變壓器作為核電站重要的電氣設備，輔助變壓器的正常運行，為核電站運行提供可靠保證。變壓器制造、試驗過程中不可避免的會出現一些問題。因此，在設備監造過程中，應對輔助變壓器的裝配進行重點監督，同時對裝配、出廠試驗、驗收中發現的問題進行分析，了解相關缺陷可能造成的故障現象。對可能存在的制造缺陷制造過程，需要嚴格監督檢查，提前進行防制，保證變壓器長期穩定運行，為安全正常生產保駕護航。

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作者簡介：李巖（1986—），男，吉林白城人，中核集團三門核電有限公司助理工程師，研究方向：電氣設備監造。endprint

4.3 變壓器調壓開關接觸問題

目前變壓器都具有調壓開關，調壓開關的接觸不良，接觸電阻增加，將會導致發熱增加，影響變壓器的安全穩定運行。變壓器觸頭的接觸電阻主要與接觸位置材料、接觸壓力和接觸形式有關。根據接觸電阻經驗公式R=K/Fm，其中m為常數，與接觸形式有關。K為常數，與材料有關。可見接觸電阻與接觸位置壓力有關，接觸位置壓力越大，接觸電阻越小。如在安裝變壓器有載開關引線時，引線的緊固力不夠，將會增加接觸電阻，長期運行后，將出現不良發熱，嚴重時將會加速接觸表面氧化腐蝕和機械變形，損壞變壓器。另外應檢查有載開關觸頭接觸情況，觸頭彈簧強度應良好，在頻繁調壓過程中，容易出現觸頭磨損、觸頭氧化、接觸壓力下降等問題，從而導致接觸電阻增加，觸頭間放熱量增加，致使觸頭彈簧彈性下降，加速觸頭的腐蝕和變形，將會引起比較嚴重的事故。

三門核電輔助變壓器在進行器身半成品實驗時，測試直流電阻時，單相線圈在不同分接頭時，直流電阻相差較大。經檢查由于調壓開關和引線接觸有油污，并且緊固不良。造成接觸電阻增加，導致電阻相偏差較大。經清潔緊固引線后，再次測量直流電阻滿足要求。所以在監造過程中，應重點關注開關接觸部分的可靠緊固，防止因接觸不良，造成接觸電阻較大，造成不良發熱，引起過熱性故障。

5 結語

輔助變壓器作為核電站重要的電氣設備，輔助變壓器的正常運行，為核電站運行提供可靠保證。變壓器制造、試驗過程中不可避免的會出現一些問題。因此，在設備監造過程中，應對輔助變壓器的裝配進行重點監督，同時對裝配、出廠試驗、驗收中發現的問題進行分析，了解相關缺陷可能造成的故障現象。對可能存在的制造缺陷制造過程，需要嚴格監督檢查，提前進行防制，保證變壓器長期穩定運行，為安全正常生產保駕護航。

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作者簡介：李巖（1986—），男，吉林白城人，中核集團三門核電有限公司助理工程師，研究方向：電氣設備監造。endprint