水電廠500?kV單相主變更換備用變工藝要點分析

李惠明，趙 宇

(1.貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司構(gòu)皮灘發(fā)電廠，貴州 遵義 564408;2.貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司烏江渡發(fā)電廠，貴州 遵義 563000)

1 概述

某水力發(fā)電廠總裝機3 000 MW，由5臺600 MW水輪發(fā)電機組組成，主變壓器為500 kV單相223 MVA強迫油循環(huán)水冷，共16臺(其中一臺為備用)，中性點為直接接地方式。主變壓器安裝在地下廠房主變洞室內(nèi)。該電廠于2009年實現(xiàn)一年五投，全部投產(chǎn)發(fā)電，至今已安全運行13年。

該水力發(fā)電廠按照DL/T 596—2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》，對運行主變壓器每3月進行1次絕緣油色譜分析，其中一臺500 kV單相主變壓器運行10年后，在例行絕緣油色譜分析過程中發(fā)現(xiàn)有乙炔(C2H2)產(chǎn)生。由于乙炔含量只有0.3 μL/L左右，還沒有達到注意值1 μL/L，所以采取了跟蹤加密色譜檢測、主變內(nèi)檢、絕緣油脫氣等措施。經(jīng)過近一年的跟蹤檢測，脫氣后仍有乙炔產(chǎn)生，但乙炔含量相對穩(wěn)定，且沒有達到注意值。由于該廠有一臺備用主變，且正好有發(fā)變組大修計劃，為了保證主設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，經(jīng)多次專題分析、討論，決定利用大修機會，先采取更換備用變的主動措施，在消除主變壓器帶病運行的隱患后，再進一步對更換下來的主變壓器進行檢修消缺。

2 備用主變更換過程工藝要點

更換備用主變工作，具有工作量大、工藝復(fù)雜(有電氣試驗、油及氣的化驗、注排油、抽真空、內(nèi)檢、起重吊裝、牽引移位、切割電焊等)、技術(shù)標準要求高、工期長等特點，而且受地下廠房現(xiàn)場環(huán)境(空間、裝修等)限制，各項工序存在一些特殊性，需采取特殊辦法加以解決。

2.1 主變高壓套管油氣套管的拆裝

由于主變安裝時是先安裝高壓套管油氣套管，后安裝油氣套管與GIS的連接部件，如避雷器、電纜終端等，而且油氣套管是穿過樓面進行安裝的，所以在拆除主變高壓套管油氣套管與主變的連接時，為了減少對GIS連接部件的拆裝，油氣套管只能吊掛在與GIS的連接部件上。為了避免油氣套管的自重對連接部件造成變形破壞，在拆除油氣套管與主變的連接前應(yīng)將油氣套管與樓面進行支撐。支撐最好是用固定工裝，螺栓頂住固定，而避免用千斤頂固定。因為千斤頂普遍會有輕微泄壓，不能保證在長時間的主變更換過程中始終保持固定狀態(tài)。

油氣套管與主變壓器連接的拆裝最好是由GIS專業(yè)人員進行。因為油氣套管并非主變廠家設(shè)備，而是屬于GIS設(shè)備，在拆裝過程中需進行SF6(六氟化硫)氣體的回收，需對油氣套管上的伸縮節(jié)進行固定，需保證連接法蘭盤面不受損傷，需拆裝導(dǎo)體軟連接，需更換新密封圈和專用干燥劑，需在長時間主變更換過程中保證油氣套管的干燥和清潔等，具有較高的專業(yè)要求和工藝要求。特別需要注意的是，在最后回裝油氣套管時，應(yīng)盡量將油氣套管內(nèi)的軟連接彎曲后連接。因為充入SF6氣體后，導(dǎo)體會因膨脹拉伸，當軟連接沒有預(yù)留拉伸量時，會拉壞油氣套管與GIS的連接部件。

由于主變壓器高壓套管油氣套管的軟連接較短，套管上的伸縮節(jié)偏移調(diào)節(jié)量也很小，所以當備用主變壓器移到位后，一定要用重垂儀測量主變壓器油氣套管上下連接法蘭的垂直度，盡量不超過2 cm的偏移量。

在備用主變壓器移到位后，還不能完全恢復(fù)連接高壓側(cè)油氣套管，但需要將油氣套管內(nèi)導(dǎo)體兩端裝上均壓帽、密封外殼、充入合格的SF6氣體至額定氣壓(靜置24 h后再次檢測合格)，為耐壓試驗作好準備。待試驗完成后，才能再次回收SF6氣體，打開油氣套管手孔，完全恢復(fù)油氣套管的連接。

2.2 絕緣油的處理

更換主變壓器備用變之前，需要對兩臺對換的變壓器進行排油，更換后再進行充油。每臺主變壓器的油量達27 t，共54 t。在絕緣油庫到主變壓器之間沒有直接供排油輸送管，主變洞室又相對狹窄，無法擺放大型儲油罐的情況下，如果用10 t的油罐倒運，不僅會花費大量人力、耽誤大量時間，而且倒運過程中增加了油質(zhì)被污染、環(huán)境被污染的風(fēng)險。為了提高工作效率、防止環(huán)境及油質(zhì)的污染，最終決定加長臨時輸排油軟管，直接用濾油機在主變壓器與絕緣油庫間進行輸排油。由于輸排油管加長了(達到了280 m)，真空濾油機在進行輸排油過程中的真空度難以達到額定真空度，致使輸排油速度比額定真空度下有所減慢，但仍然較油罐倒油快了很多，還減少了工作量，提升了工作效率，減少了環(huán)境和油質(zhì)污染的風(fēng)險。在對充油后的主變壓器進行熱油循環(huán)時，則需將真空濾油機移到主變壓器位置進行，以保證熱油循環(huán)的溫度和速度。

在進行熱油循環(huán)時，需啟動主變外循環(huán)冷卻器油泵，讓冷卻器內(nèi)的油也充分進行熱油循環(huán)。在熱油循環(huán)前、熱油循環(huán)中及靜置時，需多次對冷卻器、套管升高座、瓦斯繼電器、油枕進行排氣。

2.3 主變壓器移位

由于該廠的主變壓器是安裝在地下廠房的，投運后對廠房進行了后期裝修，主變洞室的地面進行了抬高，形成了主變壓器移位的軌道槽。軌道槽的寬度雖然滿足大部分主變壓器輪距的移位需要，但由于主變壓器的輪距并非完全標準，而且在移位過程中會發(fā)生一定的偏移，所以在進行地面裝修時，軌道槽的寬度應(yīng)放寬一定的余量。否則，主變壓器在移位過程中輪距不夠就要進行地面的切割，不僅增加了工作量和成本，還耽誤了工期。

主變壓器在移位過程中，牽引鋼絲繩的綁扎位置應(yīng)在主變壓器本體的吊耳處，而不應(yīng)綁扎在輪罩的吊耳上(見圖1)。綁扎在輪罩的吊耳上會使輪罩產(chǎn)生一定的偏斜形成夾角，且失去自行糾偏的靈活性，造成啃軌而無法移動。

圖1 牽引吊耳綁扎

由于該廠主變安裝時設(shè)置的地錨只考慮了主變移入時的需要，沒有考慮移出時的需要，所以在主變壓器移出到主變洞口時，少了一個地錨。針對該問題，采用了重車代替地錨的辦法。但是由于重車的穩(wěn)定性、吊耳的堅固性都不如地錨，所以根據(jù)力學(xué)原理，盡量讓力量分配到原有地錨上，減小重車的受力(見圖2)。

圖2 單地錨加重車牽引示意

2.4 備用變的內(nèi)檢

為了保證更換的備用變沒有任何缺陷，不僅需要進行相關(guān)電氣試驗，而且在排完絕緣油后，還進行了內(nèi)檢。內(nèi)檢主要是檢查變壓器內(nèi)部的各連接件是否有松動，防銹漆是否有脫落，絕緣材料是否有破損及變形，是否有制造及安裝遺留物，分接開關(guān)是否接觸良好以及有無銹蝕，鐵心及夾件是否有松動，CT二次引線是否連接堅固等，還測量了屏蔽罩是否接地導(dǎo)通等。在進行主變內(nèi)檢時，要嚴格按照密閉空間作業(yè)要求辦理工作票、檢測氧含量，而且要持續(xù)通入干燥空氣。內(nèi)檢人員要作好防護，進出工器具要作好登記、檢查。

2.5 備用變的試驗

由于備用主變是該電廠投運前與運行主變一起采購、安裝的，在完成交接驗收試驗后，已有近13年沒有投入使用。按照DL/T 596—2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》總則第4.12條規(guī)定：新設(shè)備經(jīng)過交接試驗后，330 kV及以上超過1年投運的，投運前宜重新進行交接試驗。考慮到移位過程中可能發(fā)生的意外情況，同時為了避免備用變存在重大缺陷而盲目進行移位，所以電氣試驗分為了移位前和移位后兩部分進行。在移位前，開展了繞組連同套管的直流電阻試驗，繞組的絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)試驗，繞組對地電容和介質(zhì)損耗因數(shù)試驗，繞組連同套管的直流泄漏電流試驗，套管電容和介質(zhì)損耗因數(shù)試驗，鐵心及夾件的絕緣試驗，絕緣油試驗等。在備用變移動到位后，開展了繞組變形試驗、變比試驗、繞組連同套管的長時感應(yīng)電壓試驗及局部放電試驗等。

在進行各分接檔位的直流電阻及變比測量時，應(yīng)先測量非工作檔，最后測量工作檔，以絕對保證工作檔的直流電阻不因切換檔位而發(fā)生不可預(yù)見的變化及缺陷。

由于是單相變壓器，另外兩相沒有變動，所以沒有進行相位測量。考慮到聯(lián)結(jié)組別試驗在交接試驗時已開展，而聯(lián)結(jié)組別相對固化，所以也沒有再次開展。

2.6 投運后試驗

按照GB 50148—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》第2.10.3條第三款規(guī)定：變壓器、電抗器應(yīng)進行5次空載全電壓沖擊合閘，應(yīng)無異常情況。按照DL/T 572—2021《電力變壓器運行規(guī)程》第5.2.4條規(guī)定：更換繞組后的變壓器參照新投運變壓器執(zhí)行，其沖擊合閘次數(shù)為3次。針對該廠為單相變壓器的特殊性，因為實際上僅更換一相，進行沖擊合閘時會連同另外兩相已運行13年的變壓器進行，所以可以考慮按“更換繞組后的變壓器”執(zhí)行3次沖擊合閘。

主變壓器投運后，不僅應(yīng)按照DL/T 596—2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定進行第1，4，10，30天的絕緣油色譜檢測，還應(yīng)加強對運行溫度、聲響、油位、鐵心接地電流、油氣套管SF6壓力、主變絕緣油的滲漏等情況的監(jiān)測、巡視。

3 存在的問題

由于備用變制造時所用導(dǎo)線材料與運行的另兩相主變壓器所用導(dǎo)線材料不是同一批，造成了備用變的高壓繞組直流電阻與其他兩相高壓繞組直流電阻偏差較大，超過了三相平均值的9.4 %，遠遠大于2 %的標準(見表1)。但是備用變與另兩相的短路阻抗一致性較好(見表2)，而直流電阻在整體阻抗中的占比較小。另外，備用變的直流電阻與出廠時的測量值比較，相差0.51 % (見表3)，遠小于2 %的標準。經(jīng)綜合評估，備用變與另兩相的直流電阻偏差不影響三相組合后的安全穩(wěn)定運行。

表1 備用變與另兩相高壓繞組直流電阻

表2 備用變與另兩相高壓繞組短路阻抗 %

表3 備用變高壓繞組直流電阻與出廠值比較

4 結(jié)束語

500 kV單相主變壓器更換備用變存在許多特殊性，比如現(xiàn)場環(huán)境的局限、備用變停用十多年后的檢查及試驗、與其他兩相的匹配、兩臺變壓器絕緣油的交叉處理、與相聯(lián)設(shè)備(如GIS)的對接等。在相關(guān)規(guī)程上沒有明確針對單相變壓器更換備用變的規(guī)定，這就需要充分理解相關(guān)規(guī)程的要求，融匯貫通各類規(guī)程的要求，結(jié)合安全生產(chǎn)實際實施相應(yīng)的更換、檢修、試驗工藝。

由于更換備用主變壓器的工作存在大量需要過程鑒證的工藝，如內(nèi)檢、電氣試驗、油化試驗、抽真空度、熱油循環(huán)時間及溫度、靜置時間、大電流接頭的連接等，每一步都需要按照相關(guān)規(guī)程的要求嚴格執(zhí)行，才能保證最終的安全投運及穩(wěn)定運行。所以需要專業(yè)監(jiān)理人員全過程鑒證和把控。