水電站大型變壓器安裝及試驗淺析

劉建成

摘要：本文以思林電站主變壓器安裝為例，對水電站大型變壓器安裝和試驗中關(guān)鍵工序施工方法、工藝要求、質(zhì)量控制要點、注意事項及現(xiàn)場試驗進行歸納總結(jié);著重介紹主變安裝方案優(yōu)化改進，既保障了四臺大型變壓器安裝整體質(zhì)量，又加快了施工進度，確保了水電站“一年四投”發(fā)電目標順利實現(xiàn)。

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

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A文章編號：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)，電站裝有四臺單機容量為262.5MW水輪發(fā)電機組，是西電東送通道中骨干支撐電源點。電站四臺主變均為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、驗收→卸車、滾輪安裝及拖運就位→氮氣監(jiān)測及補氮;第二階段：殘油取樣試驗→安裝前準備（或絕緣油過濾）→沖擊檢查判定→≤3g儲油柜、冷卻器及附件安裝（>3g器身內(nèi)檢）→高低壓、中性點套管及升高座安裝→抽真空、注油→熱油循環(huán)、補油、排氣、靜置及密封試驗→油樣化驗、電氣試驗。

3安裝工藝及質(zhì)量控制

3.1軌道安裝

（1）測量放點，焊接放線架，標出軌道中心線和高程。（2）焊接基礎螺栓，安裝軌道托板，調(diào)整軌道中心位置及高程，并壓緊壓板。（3）用徑緯儀和水準儀，復核軌道中心線和軌道面高程，進行二期混凝土澆注。

3.2到貨檢查驗收

（1）讀取主變氮氣壓力是否保持正壓并作好記錄，壓力值應為0.02～0.03MPa。（2）檢查沖擊記錄儀的記錄，判斷變壓器在運輸途中受沖擊的情況。（3）對主變絕緣油取樣，檢測微水含量等，以確定運輸途中是否受潮。

3.3卸車及行走輪安裝

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

3.4拖運就位

（1）考慮主變牽引起動時，克服最大靜摩擦力（鋼對鋼的滾動摩擦系數(shù)f<0.1），則拖運主變的最大牽引力需18.2t。（2）因所需牽引力較大，如選用5T卷揚機，需采用滑輪組來增加牽引繩倍率，經(jīng)計算選用一對3門20T滑車（型號為HQG3）作為牽引滑輪組，其工作繩索為6根。（3）計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）將卷揚機的牽引繩和滑輪組繞制后并連接到主變牽引點上，鋼絲繩的夾角不得超過90°，并以不超過100m/h的速度拖運。

3.5采用自然排氮的方法

打開變壓器頂部進排氣蝶閥開始排氮，同時可在現(xiàn)場增設一臺風機，驅(qū)散開已排出的氮氣。當變壓器內(nèi)含氧量超過30%以上時，人員才能進入器身檢查。

3.6器身內(nèi)檢查

（1）檢查鐵心繞組是否變形、移位，檢查緊固件在運輸中是否松動[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，絕緣電阻應大于200兆歐。（4）檢查引出線是否變形、損傷，絕緣層有無破壞。

3.7高低壓、中性點升高座及套管安裝

（1）低壓升高座及套管安裝，利用汽車吊吊裝，將法蘭連接螺栓對稱緊固，套管與引出線連接。（2）中性點升高座及套管安裝，在吊裝過程中，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)量控制要點及注意事項：

（1）應嚴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，也須嚴格進行清理，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）壓力釋放閥導油罩的噴口應向外側(cè)安裝（運行前壓力釋放閥的蝶閥應開啟）。（4）安裝瓦斯繼電器時，檢查導氣管是否通暢，箭頭應朝著儲油柜的方向（帶電前檢測瓦斯繼電器動作是否可靠，整定值按用戶要求提前整定好）。（5）套管安裝時，應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)引線應伸直，不允許有彎折的地方，且均壓球應擰緊。

3.8抽真空及注油

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

3.9補油、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，對冷卻器注油及排氣。（2）對在儲油柜的補油閥處，安裝補油管路時，一定要確保密封好。（3）注油至儲油柜相應溫度的油位高度后，各部件必須進行排氣。（4）補油完成主變禁止24h后，檢查主變有無滲漏現(xiàn)象，如有滲漏應盡早處理;變壓器靜放48h后取油樣進行試驗[2]，當微水含量超標時，要進行熱油循環(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)真空濾油機加熱，再從油箱上部回到本體。當變壓器出口油溫達到65±5℃后開始計時，通過調(diào)整真空濾油機加熱器的投切數(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，根據(jù)油位與油溫的變化情況，可以從儲油柜適當排油，熱油循環(huán)完成后在適當補油。（3）熱油循環(huán)完成后，主變靜置放氣，靜置時間不能少于48h，并對冷卻器、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，取油樣進行檢測，如微水、耐壓、色譜、介損等試驗應滿足：擊穿強度≥50kV/2.5mm，含水量≤15pm，tgδ（90℃）≤0.5%。

4方案優(yōu)化改進

對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#主變到貨時間比較早，為了保證主變在存放期間本體內(nèi)繞組不受潮，因此采取了以下方案進行施工：①對到貨的運輸油罐暫時存放，罐內(nèi)絕緣油先不注入已安裝的絕緣油罐內(nèi)，并對運輸油罐內(nèi)的絕緣油取樣進行油化驗及簡化分析試驗;②待絕緣油化驗合格后，將對1、2#主變壓器的附件進行安裝，首先利用卷揚及增設在安裝間上游側(cè)的地錨將兩臺主變從存放場地（主變運輸通道內(nèi)）沿軌道牽引至安裝間，再利用廠房內(nèi)500t橋機對主變附件（套管、升高座及連管等）進行安裝;③待附件安裝完成后，對主變器身進行抽真空，當真空度滿足要求后，將合格的絕緣油從運輸油罐直接注入變壓器本體內(nèi)，當油面超過變壓器鐵芯高度200mm時停止注油，并在其主變本體頂部內(nèi)充入高純度的氮氣（要求達到0.02MPa）;④待主變內(nèi)絕緣油靜止48h后，對其取樣進行油化驗，當油化驗合格后再次利用卷揚及反向地錨，將兩臺主變牽引運輸至原地存放，并設專人監(jiān)視、記錄及定期補充氮氣，以確保兩臺主變長期放置器身內(nèi)繞組不受潮。

方案優(yōu)化改進之處：①取消了以往變壓器安裝之前濾油占用較長的時間，一般情況下一臺大型變壓器絕緣油的過濾時間大約需要用15天左右，由于利用了上述方案，思林電站四臺主變壓器油處理時間已全部取消，因此，縮短了電氣設備安裝的直線工期近兩個月的時間，為后續(xù)四臺機“一年四投”的發(fā)電目標奠定了基礎;②利用了廠房內(nèi)的500t橋機對變壓器附件進行吊裝就位，取消了常規(guī)安裝方案（在變壓器室內(nèi)利用汽車吊對其附件進行吊裝就位的方法），由此加快了主變的安裝進度，縮短了器身在空氣中的暴露時間，保證了主變安裝的質(zhì)量;③對提前到貨的主變長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，由此確定了一個比較好的保存方案（即注油保存）。四臺主變至投入運行以來，各性能指標良好。

5局放及感應耐壓試驗解析

5.1試驗目的

感應耐壓試驗的目的是：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已成必作項目。

通過對變壓器進行感應耐壓和局部放電試驗，可檢查變壓器出廠后在運輸、安裝過程中有無絕緣損傷，也是衡量電力變壓器質(zhì)量的重要檢測手段之一。

5.2試驗方法

（1）試驗前變壓器的常規(guī)試驗項目已完成，變壓器油檢驗合格，并且靜止時間超過48h，試驗前對變壓器本體進行放氣，變壓器套管電流互感器二次繞組短路接地;

（2）試驗前主變高、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）試驗時感應耐壓試驗與局部放電試驗同時進行;

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

（5）局部放電試驗電壓在218kV時，放電量小于500pc;

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

（7）局部放電量定標校正，從被試相線端與地之間注入方波進行直接校正，根據(jù)被試變壓器允許的放電強度，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）拆除方波測量回路，對變壓器進行升壓和局放測量;

（9）電壓施加時間及步驟：試驗電壓升至1.1Um/√3保持5min;升至1.5Um/√3保持5min;升至1.7Um/√3保持所計算出的試驗時間后，試驗電壓降至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。試驗電壓施加時間及步驟（Um=252kV）（如圖2）;

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

6結(jié)語

思林電站四臺主變壓器的局放及感應耐壓試驗（試驗電壓316kV）均一次性順利通過，由此表明了四臺主變現(xiàn)場安裝的整體質(zhì)量，同時也證明了只有嚴把安裝工藝及質(zhì)量關(guān)，嚴格按照規(guī)范標準及制造廠相關(guān)技術(shù)文件的要求進行施工作業(yè)，才能從源頭上保障主變安全順利地投入運行。自2009年12月11日最后一臺主變投入運行以來，四臺主變各項性能良好、運行正常。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

[1]GB50148-2010.電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范[S].2010.

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

[3]GB50150-2016.電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[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