改建工程變壓器利舊的經濟性研究

國網甘肅省電力公司天水供電公司 卜世龍 代曉娟 袁 順

隨著我國經濟的迅速發展，電網的更新與升級也在持續推進，新建和擴建的變電站也在不斷投入使用，產生了大量老舊報廢的物資，且一些物資并沒有隨著壽命而退役。但由于更新和升級，使老舊的電氣設備不能與新的變電站和網架相適應。35kV 變電站是配電網絡的重要組成部分，它離負荷很近，若負荷變化快、其被改造的頻率就會增加，35kV 電力變壓器也是因改造后而淘汰較快的物資。由于不存在使用周期短的可動部件，且其鐵芯和銅導線的高保持率，故報廢35kV變壓器的整體完成率高，回收的經濟效益也更高。

國網35kV 已淘汰的變壓器采取了階梯使用的方法，即將其轉移到有必要的變電站中進行投運。通過這樣的方法可增加材料的使用，但還有下列問題：由于老式變壓器能量消耗大，不適宜新建變電站。其能源消耗指數與購買新的變壓器相比很有可能得不償失。由于老式變壓器數據不完整，二次接口常模糊不清，給切換到新的變電所時造成了很大困難，經常要對線路進行調整，且一些舊的變壓器界面與現行標準并不相符。老變壓器由于使用時間久了很有可能會出現問題，如不進行吊芯大修就會造成安全隱患，造成設備失效。

近年來，我國電力企業推出了大量的變壓器檢修延壽、增容業務，如ABB 合肥變壓器服務有限公司就建議將變壓器進行深度清洗、深度探傷優化及再次纏繞線圈，采用一種新的絕緣紙張來增加變壓器的體積以減少能量消耗，從而從本質上改善了變壓器的壽命。但這樣改裝有一個弊端，就是要把變壓器送到生產廠家且價格昂貴，其成本相當于買一臺新變壓器。還有一些廠家則是將其硅鋼板和銅絲直接拆卸并進行了現場回收，按照原料貶值程度、變壓器制造廠將新建一臺新的變壓器，并按新、老價格進行補償。這種方法的再使用對材料的損耗較大[1]。

1 35kV 變壓器技術的應用、推廣和帶來的效益及項目理論、實踐依據

將35kV 的變壓器包裝為35kV 的移動變電車，只需對已淘汰變壓器進行一定的改裝和維修即可達到35kV 的移動變電站的全部功能，且總投入相對較少。本科技項目以S11-2000 35±2×2.5%/10kV變壓器改造和封裝移動站為例進行了簡單的改造和落實，同時完成了35kV 的變壓器改造成移動車的設計工作，并編制了整套設計方案和試驗方案。在完成全部的設計方案和試驗改造工藝后，可在國網公司的運維維修技術改造工程中得到推廣，其應用潛力巨大，技術上也有一定的實際應用價值。

直接效益：變壓器的高效回收可增加設備的剩余價值和利用率，35kV 移動變電車是供電公司急需的維修物資，節約了購買資金，具有可觀的經濟效益[2]；間接效益：改裝為移動變電車應用于舊站的改建及緊急維修，使配電網絡可靠性得到了改善，縮短了故障維修周期，對確保變電裝置的安全運行和可靠供電具有不可估量的直接經濟效益和社會效益。改裝而來的移動變電車與35kV 的臨時供電地點相鄰，省去了10kV 輸電線路的投入，節省了電網的投入，在最短的時間內實現了負載的投入，實現了電能的最大化。

變壓器通過電磁感應方式把一種電壓轉換成另外一種電流。簡單的雙繞組變壓器由兩組繞制而成，分別是初級線圈和次級線圈。當初級線圈通上AC電流時，變壓器鐵芯會形成一個交變磁場，次級線圈則會有一個感應的電位，變壓器繞組的匝數比率與電壓比率相等。變壓器是由鐵芯、線圈、調壓開關、油枕、氣體繼電器、呼吸器、壓力釋放閥、散熱器、套管、溫度計、油位計等零部件組成，本項目計劃再利用的變壓器是35kV 雙繞組電力變壓器。

近年來，由于技術和結構的不斷改進變壓器的功耗不斷降低，但由于其基礎設施和技術經濟指標的限制，技術性能已達到極限。這也是為什么只要稍加改裝就可將一臺變壓器變成一臺移動變壓器的關鍵所在。實質上這兩種變壓器的電性能基本一樣，只是在構造上有所不同[3]。

某電力公司在35kV 移動型變電站的投標中，經過對該變電站的結構進行詳細分析，將其與傳統的變電所進行比較，提出一種可將其進行簡單改造、使之成為一種可移動的變壓器。針對目前我國35kV變電車的大量改造，選擇了一種更經濟、更持久的全室外開放式組合開關，二次屏的整體設計則是室外的，尤其適用于低費用的變壓器回收。此方案的類似方案已在諸多的移動站中交建35kV 隧道盾構機專用移動站投入使用，為今后科學發展提供借鑒，以實現35kV 變電站的實際應用需求。

ABB 中國有限公司率先進入了移動站領域，形成了110kV 變電車、35kV 變電車、35kV 配電車、10kV 配電車的1代4標準車的產品體系。在最近5年內還引進了兩個2標準車產品體系，分別是110/35/10變電車和35/10kV 切換電壓配電車。在后期的研究中進一步借鑒有關公司的技術成果，以增強其在實踐中的應用[4]。

2 項目研究與實施

對變壓器的移動改裝主要包括：制定變壓器吊芯大修方案、改造變壓器的油箱清洗和套管出線方案、變壓器結構加固方案、變壓器散熱小型化、降低油枕高度的方案、變壓器改造后驗證出廠的試驗方案；有關改裝后的變壓器總裝配為移動站的具體情況是：一次設計和設備選型、車輛的結構設計、二次設計、輔助系統的設計、外接口和負荷傳遞的方案、移動基站的使用與維護。

2.1 研究方案

變壓器改造技術調研。通過走訪和調查了解變壓器的生產廠家，確定其改造的可能性，完善改造技術；編寫變壓器改造方案設計文件，調查范圍要廣泛，方案要具備一定的通用性和實用性；35kV移動變電車方案調研和選定。移動變方案的選定須考慮到生產廠商的實際情況，結合實際的使用需求，加強變電車獨立運行的性能。提高移動變電車的靈活性；編寫35kV 變電車方案設計文件。設計文件的準確性要符合施工設計的標準，并能按照交工標準進行處理，從而保證對今后的工作有一定的參考價值。

編寫移動站運維手冊和招標技術規范等。移動變壓器的投運注意事項和定期維護的注意事項，特別是在運行中如何精簡實驗程序，以及怎樣使移動站更快、更安全地投運，需本項目給予落實。招標技術規范應具有較高的可操作性，并可清楚地規定改造的加工工作范圍和工作方法。加強文件的可操作性；關于老舊變壓器改裝移動變電車的相關專利申請，提交材料；科技項目驗收。

研究內容及工作量如下：調研和收資變壓器廠和甘肅省計劃退運的35kV 變壓器/1個月、調研移動變廠家/1個月、設計變壓器的改造方案/3個月、設計35kV 變電車方案/3個月、編寫專利申請和匯報材料/3個月、驗收/1個月。開發內容及工作量如下：研發退役變壓器的改造方案，定型，方案需具備廣泛的適用性/3個月、研發便攜式無線智能局放帶電檢測儀/2個月、局放信息診斷APP（含遠端數據監視存儲平臺）的研發/3個月。

2.2 設計方案

變壓器外形和結構改造設計方案：變壓器外形應符合移動站的運輸要求，且要基于甘肅省電力公司目前運行條件給出的方案，變壓器改造方案不可脫離甘肅省，以達到控制成本的目的；移動變的設計需保證移動變可獨立運行：35kV 移動變電車應結合變壓器和變壓器兩側的組合電氣開關和主變保護遠動所用變電車等裝置，保證35kV 變電站不需要與其他控制纜線相連就可正常工作。

移動站方案應為低成本方案：所選擇的裝備如二次屏均為室外設施，移動變車體上無貨箱構造，全室外的設計能有效地減少造價。外部界面應規范化，在價格方面有著顯著的優越性；完善輔助系統。為提升移動式變電站使用效率，要做好移動系統的設計，通過連鎖系統保證開關設備的功能，利用繼電保護器做好開關的測控功能。還可通過智能監控系統提高監測效率，釋放檢測勞動力。通過建立通信系統實現靈活的信號傳遞方式。

2.3 預期目標和成果形式

達成的目標：提高老舊35kV 變壓器的回收利用價值，降低物資浪費。對老舊的變壓器改造為移動變專用抗振變壓器進行了技術論證，并對其進行方案的編制，對今后的電力設備回收利用工作具有一定的參考價值。為適應實際應用需求而改造成的移動站，必須保證該方案的可行性。35kV 移動式變電站應具備單獨操作的能力，增加其應用的靈活性，拓展其應用范圍，改善電網的供電可靠性。保證老舊變壓器改造封裝35kV 移動站的價格低于市場上同類產品。確保編寫的招標技術規范書、運行維護手冊、變壓器改造工藝方案具有普適性，便于在落實的項目立項、招標、采購、運維等工作中能快速推廣及應用，迅速激活物資。

轉化成果：清晰地表述研究成果的方式，理論研究報告、全套設計制造技術、實用裝置或軟件等，成果提供的方式可被其他研究人員所了解，從而實現該成果的使用權具有可轉移性。變壓器改造設計圖紙1套、說明1套，移動變壓器設計圖紙1套、運行維護手冊1套，實用新型專利1項，發表科技論文1篇。

確定轉化內容：該項目的成果轉化應用工作是由某供電公司發展策劃部進行的，資金是由某電力公司提供。在日后的項目立項、招標、采購中應用該科技項目的成果，并將其推廣到省、市公司。變壓器有效再利用退役物資，節約了采購35kV 移動變的成本，取得了較好的經濟效益。同時由于移動變壓器成本大幅度下降，且方案優化有利于移動變的廣泛推廣和使用，加強了配網供電的可靠性、社會效益及經濟效益。

3 項目承擔單位的條件

本項目組的成員是由高素質水平的技術骨干組成，主要負責公司的管理、生產、運營、安監等各個方面的理論研究和實踐工作，并定期進行技術交流與研討，提高隊伍的技術和管理能力。本項目團隊的所有人員都在電力系統運行維護技術方面進行了多年科研工作。在技術革新的進程中，公司發揮了自己研發的軟件和軟件研發力量，使全體技術員工尤其是基層技術工人的工作熱情得到了有效地發揮，開展了技術攻關，解決了實際問題，實現了預定目的。所有承擔單位都應該具備與本項目相關的工作業績、實驗室條件、理論研究環境。

關于本項目的工作業績。本項目組擁有資深的專業知識和類似科技項目的實踐經驗，課題團隊已有十多年的輸變電設備運行檢驗經驗，長期從事輸變電電力設備的運維研究工作，且團隊負責人擁有國家電網公司或省級重大科技工程的執行工作經歷，在項目中有很好的組織和協調作用，確保工程技術計劃的正確、可行，確保工程的成功。

實驗室條件。公司具備電氣設備操作維修場所、變壓器維修場所、各類高電壓測試儀器等，鑒于該項目未專門生產移動變，因此公司目前的檢測測試環境將是該公司對該變壓器生產過程進行檢驗的前提。公司建立了一個占地30平方米的聯合設計辦公司，擁有電腦、打印機等各種軟硬件設施，可讓合作廠家和科研工作者同時工作，加快產品的實施，實現產品的轉化；理論研究環境。該項目的承擔單位多年從事與變壓器物資管理有關的一線工作，具有豐富的現場工作經驗。該項目的團隊人員既了解與本項目相關的專業理論，又能提供一些富有建設性的意見。該項目團隊根據工作方案和理論觀點，遵循理論與實踐的基本原理，保證了該項目的理論研究工作的順利進行。

綜上，電力企業在開展變壓器改建工程改建過程中，要充分結合經濟做好變壓器利舊工作。在改造過程中要區分變壓器使用情況，從現狀出發，以相關理論和節約經濟為基礎，在項目開展前做好理論研究。在實施階段要做好開發計劃、明確工作目標，從不同角度開展研究工作，保證項目各方利益，促進相關技術發展。