發電廠主變壓器主要技術規范分析及評標建議

王磊

（神華國能（神東電力）集團有限公司，北京　100032）

發電廠主變壓器主要技術規范分析及評標建議

王磊

（神華國能（神東電力）集團有限公司，北京100032）

主變壓器的選擇與發電廠建設和運行的經濟性密切相關，涉及額定容量、額定電壓、短路阻抗、冷卻方式和結構型式等問題。就發電廠主變壓器招標技術規范書中主要的技術要求和性能參數進行解析，結合主變壓器設計和運行經驗提出建議。

主變壓器；電力工程；技術規范；評標

0　引言

隨著電力工業的快速發展，火電機組單機容量從135MW、200MW、300MW發展到600MW、1000MW，火力發電廠主變壓器的容量也隨之增大。主變壓器的選擇不僅與發電廠建設和運行的經濟性密切相關，對電力系統的安全可靠性也有重大影響。

在發電廠建設過程中，技術規范書是設備招標、評標和合同談判的主要依據，其主要技術參數和要求的確定，直接關系到招標和合同談判的順利與否。因此，必須準確確定參數和選擇范圍要求，結合項目實際準確選擇。主變壓器的技術規范書一般包括二百余項技術要求和技術參數，由設計單位編寫，近些年大型變壓器訂貨的技術規范書大多采用以下結構：總則部分（主要包括總的說明、引用標準等）；工程概況部分（主要包括工程簡介、自然條件、工程條件等）；技術規范部分（主要包括變壓器的規范及額定參數、主要技術要求和性能參數、組件、附件的主要技術要求和性能參數等）；其他部分（主要包括供貨范圍、設備和資料交付進度、質量保證和控制、設備監造、性能驗收試驗和技術服務等）。

以600 MW等級火力發電機組主變壓器為例，就其技術規范書中的主要技術規范，以及在招標中可能出現的問題進行解析，并就招標文件編制、評標辦法對應的否決（廢標條款）、評分（根據優劣排序加減分）條款等給出建議。

1　工程概況

1.1海拔高度

海拔高度對大型電力變壓器的影響。1）海拔升高，空氣密度下降，散熱條件變壞，所以冷卻系統要強化；2）空氣密度降低，耐壓強度下降，外絕緣強度要做適當修正，在海拔5 000 m范圍內，每升高1 000 m，即平均氣壓每降低7.7～10.5 kPa，外絕緣強度降低8%～13%；3）高海拔地區太陽輻射照度較高，絕緣材料老化較快；4）隨空氣壓力的降低，其擊穿電壓也下降，為了保證產品在高原環境使用時有足夠的耐擊穿能力，必須增大電氣間隙［1］。外絕緣強度體現了投標方所用材質的優劣，但是只要滿足招標文件要求就不影響正常使用，因此，該項可作為評標評分條款。

1.2最大環境溫差

最大運行環境溫差對變壓器的溫升和油枕的容積影響較大。其中溫升要嚴格按照GB 1094.2—2013《電力變壓器 第2部分：液浸式變壓器的溫升》的相關要求確定；對于油枕容積，變壓器油的熱脹冷縮系數是7/10000，按此推算變壓器在極端條件下油體積的變化為8.75%，考慮到裕量，變壓器油枕的容積不應該小于變壓器油量的10%。根據不同地區，中西部地區溫差較大，特別是西部地區，可以按照10%考慮，而東部地區可以在8.75%～10%之間選取［2］。

油箱容積大小只要滿足招標文件要求就不影響正常使用，但是，只要條件允許，適當減小油箱容積，可減輕變壓器總重量和油量，因此，該項一般可作為評標評分條款。

1.3雷暴強度

變壓器的繞組相當于電感線圈，雷電波侵入變壓器高壓側或低壓側繞組會引起正、逆變換過電壓，當雷電沖擊全波（峰值）加在繞組上時，對絕緣的考驗就是沖擊全波的峰值電壓。

變壓器防雷措施的選擇根據工程所在地區雷暴強度（雷暴日數）的大小決定。少雷地區，可采用只在高壓側裝設避雷器的方式；一般地區，可采用變壓器高、低壓側均裝設避雷器的方式；多雷地區，應采用多種防雷措施綜合實施，高壓側裝設避雷器單獨接地，低壓側避雷器、低壓側中性點及變壓器金屬外殼連接在一起接地；嚴重雷區，采用綜合防雷保護措施仍未得到較好的防雷效果后，應根據技術經濟比較，在變壓器鐵芯上加裝平衡繞組 （即采用新型防雷避雷器），或在變壓器內部安裝金屬氧化物避雷器［3］。

一般在多雷及以上區域，招標文件會要求投標方提供防雷擊的措施方案，評標時可根據方案的優劣適當給予評分。

1.4系統短路容量

系統短路容量主要涉及變壓器繞組材料的選擇，對于接入有較大系統短路容量電網的變壓器，必須要提高其抗短路沖擊的能力，在變壓器訂貨階段，主要考慮繞組材料選擇和結構設計要求。在結構設計方面，變壓器內線圈加硬紙筒及撐條能有效撐緊撐圓線圈，保證短路時電動力的有效傳遞，提高導線的屈服強度可有效提高線圈的抗短路能力。對繞組材料的選擇，變壓器內線圈必須使用半硬銅自粘性換位導線。半硬銅自粘性換位導線的抗短路能力遠優于普通的紙包單線或組合導線［4］。

系統短路容量應滿足國家電網公司十八項電網重大反事故措施要求，可列為評標否決條款。

1.5運輸條件

工程所處地理位置的運輸條件，影響變壓器型式的選取。一般情況下，只要運輸條件滿足噸位要求，可選取三相一體的變壓器，否則，只能選取單相變壓器，選取單相變壓器還要根據需要確定是否設置備用相。

1.6污穢等級

廠址所處地區的污穢等級影響變壓器套管外絕緣的爬電比距的選擇，發電廠、變電所設備的污級共劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四級。

Ⅰ級（輕）：主要是沒有工業、裝供熱設備的房屋密度較小的地區；工業或房屋密度較小，但經常有風和（或）雨的地區；農業地區；山區。所有這些地區，至少都離海邊10～20 km，不直接遭受海風的作用。

Ⅱ級（中等）：不產生特別污染煙灰的工業區和（或）裝供熱設備的房屋密度中等的地區；房屋和（或）工業密度較大，但經常有風和（或）雨的地區；會遭受海風作用但離海岸不太近的地區。

Ⅲ級（重）：工業密度較大地區和產生污染的供熱設備密度較大城市地區；靠近海岸的地區或是任何情況下都會遭受相當強的海風作用的地區。

Ⅳ級（很重）：能遭受到導電粉塵和能產生特別厚的導電沉積物的工業煙灰的地區；很接近海岸和會受到海水霧氣噴濺或會受到很強的污染性海風作用的地區；長期無雨受到夾有沙和鹽的強風作用且常有凝露的地區和沙漠地區。

對于煤電一體化電站、坑口電站或潮濕地區電站，要適當提高外絕緣的爬電比距。對應污穢等級的最小爬電比距見表1［2］。當套管平均直徑在300 mm以上時，爬電距離應增加10%，當套管平均直徑在500 mm以上時，爬電距離應增加20%。對于污穢水平嚴重的發電廠升壓站的電氣設備，可以考慮采用耐污絕緣子或采用合成絕緣子。耐污絕緣子一般采取增加或加大絕緣子傘裙的措施以增加絕緣子的爬電距離。

表1　對應污穢等級的最小爬電比距

根據污穢等級對應的最小爬電比距可作為否決條款。

2　主變壓器技術規范分析

2.1冷卻方式

大容量變壓器普遍采用強迫導向風冷（ODAF）和強油導向水冷（ODWF）兩種冷卻方式，這兩種冷卻方式有很強的冷卻效果。其主要工作原理就是把變壓器油箱中的熱油，利用油泵打入油冷卻器，經冷卻后再返回油箱，冷卻繞組和油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風扇吹風或循環水做冷卻介質將油中熱量帶走。導向冷卻的變壓器，在結構上采用了一定的措施（如加擋油紙板、紙筒）后使油按一定的路徑流動。采用了導向冷卻，泵口的冷油在一定壓力下被送入線圈間、線餅間的油道和鐵心的油道中，可以提高冷卻效能。

選用強油風冷冷卻方式時，當油泵與風扇失去供電電源時，變壓器即使空載也不能長時間運行。因此，應選擇兩個獨立電源供給冷卻器。

該條款在招標文件中一般是明確規定的，投標方都能符合要求，滿足變壓器正常運行要求即可，一般不列為否決和評分項。

2.2中性點接地方式

電力變壓器中性點的接地方式一般有3種：不接地、經消弧線圈接地、直接接地。在中性點不接地系統中，當發生單相接地時，三相系統的對稱性不被破壞，系統可以正常運行，只是非接地相的對地電壓會相應升高，不允許長期運行。當系統容量大，線路較長時，接地電弧可能不能自行熄滅。為了防止電弧過電壓，可采用經消弧線圈接地的方式。當發生單相接地時，消弧線圈中的感性電流能夠補償單相接地的電容電流。而中性點直接接地方式可以降低設備絕緣的費用。

發電廠主變壓器中性點的接地方式，一般在接入系統專題報告中有明確說明，在訂貨時要嚴格遵照執行。

2.3短路阻抗

短路阻抗是變壓器性能指標中的重要項目，當變壓器滿載運行時，短路阻抗的大小對二次側輸出電壓有影響，短路阻抗小，電壓降小；當變壓器負載出現短路時，短路阻抗小，短路電流大，變壓器承受的電動力大，短路阻抗大，短路電流小，變壓器承受的電動力小。其出廠時的實測值與規定值之間的偏差要求嚴格，一般按照不超過±5%考核［2］。

短路阻抗的偏差值可作為評分條款列入評標辦法。

2.4變壓器溫升

溫升是指變壓器溫度與周圍空氣溫度的差。在變壓器壽命方面，引起絕緣老化的主要原因是溫度，由于變壓器內部熱量傳播不均勻，變壓器各部位的溫度差別很大，因此需要對變壓器在額定負荷時，各部分溫度的升高做出規定，這是變壓器的允許溫升，按照絕緣耐熱等級，允許溫升見表2。

表2　變壓器的允許溫升　℃

變壓器溫升還需要根據海拔高度進行修正，一般風冷變壓器按照海拔每增加250 m降低1℃進行修正。

一般情況下，該條款在評標中按照表2對應數值作為否決條款確定，同時在評分條款中也可列入。

2.5效率和損耗

變壓器損耗可分為銅耗和鐵耗兩大類。銅耗是電流流過變壓器線圈時產生的直流電阻的損耗，同負載電流的平方成正比，又稱負載損耗。鐵耗是變壓器鐵芯中磁滯和渦流損耗，對已制成的變壓器則近似于原邊電壓的平方，由于原邊電壓同網絡電壓相等，又稱不變損耗（空載損耗）。

降低負載損耗最好的辦法是改善變壓器的絕緣結構，由減小絕緣體積來減小線圈尺寸，從而減小負載損耗。降低空載損耗要采用良好的硅鋼片，改進鐵心的結構和工藝［4］。

大型變壓器效率都在99%以上，在編制招標文件時，一般都希望效率越高越好、損耗越低越好，但是受制于現有的導線、絕緣材料、鐵心的材質和加工工藝，變壓器的效率和損耗已接近極限，因此建議該條款以國家標準規定的效率標準作為否決條款，同時列入評分條款，并且按評分比重的上限設置，以突出該參數的重要性。

2.6局部放電水平

局部放電是指跨接在導體間絕緣的一種電氣放電，分為氣泡性局部放電和油中局部放電，造成局部放電的主要原因是高壓電場中導電體、固體絕緣的尖角、毛刺、變壓器油中的微量氣泡和固體絕緣中的空氣縫隙以及絕緣體表面的灰塵及高壓電場中的懸浮電位等造成。局部放電的出現在短時間內不會造成整個通路的擊穿。但它可以侵蝕周圍的絕緣，并逐漸擴散以至形成通道而造成擊穿放電，其危害是顯而易見的，因此要嚴格控制變壓器的局部放電水平。一般采用酚醛螺栓、螺母和魏德曼的紙板，以良好材質的絕緣材料保證局放處于較低水平。

在招標文件中，建議明確絕緣材料材質要求，其中材質要求可作為否決條款，以保證各家在同一條件下競價，局放水平可作為評分條款。

2.7變壓器的甩負載和噪聲水平

當發電機甩負載時，變壓器應能承受1.4倍額定電壓、歷時5 s而不出現異常現象。該項一般要求投標方提供變壓器動穩定計算報告，其安全系數應不小于1.8；同時要提供突發短路沖擊試驗報告。

變壓器在100%強迫油循環冷卻方式下滿載運行，距變壓器本體2 m處，噪聲不大于80 dB。

該條款可作為評分項。

3　附件技術要求

3.1套管

套管材質一般有瓷套管和復合材料兩種可選，復合套管重量輕，方便運輸和現場安裝，與瓷套相比，復合套管的最大優點是有優良的防爆性能，但是其穩定性和抗老化能力不如無機材料的瓷套管。

具體應根據實際的使用條件確定，比如在大城市人口和設備密集地區，硅橡膠復合套管的防爆性凸現了重要性；相反，在一些氣候條件惡劣的地區，選用瓷套管更合適。

3.2分接開關

電力變壓器分接開關是調整電力變壓器線圈電壓的裝置，用于變換一次或二次繞組的分接，改變其有效匝數，進行分級調壓，分為無載調壓分接開關和有載調壓分接開關。前者用于停電后手動操作，后者用于帶電情況下電動操作。

發電廠主變壓器一般采用無載分接開關，無載分接開關一般有3～5個分頭。分接開關的觸頭由鍍鎳的黃銅制作，具有耐磨和導電良好的特點。觸頭結構常用的有環形觸頭（定觸頭為圓柱形）、夾片式觸頭（定觸頭做成刀形）。

一般情況下，規定分接開關長期載流的觸頭，在1.2倍額定電流下，對變壓器油的穩定溫升不超過20℃。分接開關觸頭在承受短時間短路沖擊電流的時，不熔焊、燒傷、無機械變形。

3.3油溫和線圈溫度測量裝置

變壓器油箱內一般至少安裝2只遠方測溫元件，元件為雙支三線制Pt100熱電阻，另外變壓器還要在就地設置上層油溫的測量、顯示裝置，測溫元件能夠將測得的溫度量轉換為有源4～20 mA的信號，與DCS接口。600 MW及以上機組配套的變壓器線圈溫度一般采用光纖測溫。

3.4變壓器智能在線監測系統

智能在線監測系統包括油中色譜與微水監測、局部放電監測、套管絕緣監測、繞組溫度等在線監測模塊，可對電力變壓器實施在線狀態監測。該系統可組成具有遠程監測與故障診斷的多級數字監控網絡，通過系統提供的狀態監測數據與診斷結論，為電力變壓器提供在線監測與故障診斷的整體解決方案。監測系統能實現集中后臺管理，由統一的后臺軟件監測分析和管理。

4　發電廠主變壓器評標辦法

電力設備的評標辦法，常見的有單項評議法、綜合評價方法、合理低價法、最低評標價法、綜合評估法和雙信封評標法以及法律、法規允許的其他評標方法。

單項評議法，又稱單因素評議法、低標價法，是一種只對投標人的投標報價進行評議從而確定中標人的評標定標方法，主要適用于小型工程。綜合評議法，是對設備、施工、服務的價格、方案、資歷、業績、指標、工期等因素進行綜合評價從而確定中標人的評標定標方法，它是適用最廣泛的評標定標方法。合理低價評標法是在各投標人滿足招標文件實質性要求的前提下，在不低于企業個別成本的報價中，選擇最低報價投標候選人中標的評標法。

作為發電廠主變壓器，從資質、業績和生產能力等方面，在目前國內市場上可選擇的合格投標人不多，且都是實力雄厚的大型企業，都是按照國家和行業標準進行設計、制造，其指標的主要差異體現了所用材質、制造工藝的差別，因此，采用綜合評標法最為適合，如采用最低價評標法、合理低價評標法，必須在技術指標、主要材料的材質、型號、主要附件的型號、廠家等進行明確，盡量保證所有投標人在同一平臺上競價。

綜合評標法由技術部分和商務部分組成。技術評判部分一般由否決條款和評分條款組成。

否決條款規定了技術指標的最低要求和關鍵材料的材質、型號要求，不滿足的作為廢標處理，其主要目的是保證入圍廠家的價格差異不會太大，一般情況下，否決條款包含：線圈使用半硬銅自粘性換位導線、爬電比距不滿足表1要求、變壓器溫升不滿足表2要求、變壓器效率低于99.4%（建議）、絕緣材料材質等等。

評分條款主要對合格投標人所投設備的主要技術參數的優劣進行打分評判，每項指標按照從優到差的順序對所有合格投標人進行排序，其中最優者為滿分，然后按照評分標準依次減分，具體見表3。

綜合評標法商務部分主要是對投標人的商務條款的響應以及價格進行評判，一般只要無較大差異的，均可作為合格投標人參與詳評，也可根據條款要求進行打分。

綜合得分是指技術部分得分乘以權重 （一般為50%～70%）加上商務部分得分乘以權重 （一般為30%～50%）的和即為綜合得分，按照由高到低的順序推薦預中標人。如商務部分不評分，可以直接按照技術得分由高到低的順序推薦預中標人，也可以直接用評標價格（澄清以后無異議的價格）除以技術得分（性價比）作為最終得分，按照由高到低的順序推薦預中標人，以上是綜合評標法常用的計分方法，對于發電廠主變壓器的評標來講都是適用的。

表3　評分條款（建議）

5　結語

發電廠主變壓器的選擇涉及額定容量、額定電壓、短路阻抗、冷卻方式和結構型式等問題，在變壓器制造過程的監造、施工過程的安裝等環節，還有很多技術要求，都對變壓器投運后的各項指標有較大影響。在評標時，需綜合考慮一次性投資成本和運行節能效益。

［1］許金紅，李翠珍.高海拔對變壓器的影響及解決對策［J］.電氣制造，2013（3）：68-70.

［2］GB 1094電力變壓器［S］.

［3］孫田星.電力網及電力系統應用技術［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［4］王志連，大容量變壓器抗短路能力簡析［J］.山東工業技術，2014 （14）：129.

Primary Technical Specifications Analysis and Bid Evaluation Suggestions of Main Transformers in Power Plants

WANG Lei
（Shenhua Guoneng（Shendong Power）Group Co.，Ltd.，Beijing 100032，China）

The selection of main transformers is closely related to the economic efficiency of the construction and operation of power plants.Major concerns include the rated capacity，the rated voltage，the short-circuit impedance，the cooling mode and the structure type，etc..In this paper，primary technical specifications and performance parameters provided by bid documents of main transformers used in power plants are analyzed.Furthermore，some suggestions based on the design and operation experience of main transformers are put forward.

main transformer；power engineering；technical specification；bid evaluation

TM401

B

1007－9904（2016）07－0046－05

2016-05-12

王磊（1969），男，高級工程師，從事電源基建電氣技術綜合管理等工作。