全戶內(nèi)變電站主變壓器與GIS 連接策略探討

楊 紅，劉金昕

（山西西龍池抽水蓄能有限責(zé)任公司，山西 忻州 034000）

變壓器是全戶內(nèi)變電站中非常關(guān)鍵的一種裝置，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，整體用電量不斷攀升，人們對(duì)用電安全及穩(wěn)定提出了更高要求，對(duì)此應(yīng)做好變壓器與GIS 的連接，以便起到繼電保護(hù)的作用。全戶變電站主變壓器與GIS 連接選擇合適的布置方式能夠提高電力控制能力，安裝費(fèi)用不高，具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1 全戶內(nèi)變電站GIS 與主變壓器的連接方法分析

全戶內(nèi)變電站GIS 與主變壓器常見(jiàn)的連接方法主要有三種，分別是油-氣套管連接、主變電纜直連、空氣套管連接，是變電站設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。每種連接方法各有優(yōu)劣，需要結(jié)合區(qū)域用電情況進(jìn)行分析，選擇最合適的連接辦法，進(jìn)而才能強(qiáng)化電站供電穩(wěn)定性，降低對(duì)周邊環(huán)境影響。

油-氣套管連接布置形式比較緊湊，因?yàn)檠b置比較小，整體上來(lái)看更加美觀，如圖1 所示。在具體安裝過(guò)程中既要考慮經(jīng)濟(jì)因素又要考慮實(shí)施是否便利，在安裝時(shí)使用絕緣油SF6，套管則是載荷較強(qiáng)的高壓電容型管，以油紙電容型為主。在設(shè)備制造，安裝及施工上整體要求比較高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的輸電，采用硬連接的辦法，GIS 管母線走向自由，延展性比較強(qiáng)，在布置中無(wú)需敷設(shè)電纜半層及電纜溝，如果有穿過(guò)變電站多功能性房間的需要，操作起來(lái)比較方便，連接密封同樣要求比較高，需要考慮氣密及油密因素，受到外部地震現(xiàn)象、地勢(shì)沉降影響較大，目前運(yùn)行模式還不夠成熟，大部分設(shè)備依靠進(jìn)口，現(xiàn)有技術(shù)不足以實(shí)現(xiàn)常規(guī)生產(chǎn)供應(yīng)，因此使用范圍比較有限。

圖1 油—?dú)馓坠苓B接

主變電纜直連布置屬于較緊湊的結(jié)構(gòu)，變壓器與電纜直連，變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)分別繞組連接，電容器套管起到勾連作用，引出變壓器，整體方案可實(shí)施性較強(qiáng)。由于變壓器高壓區(qū)的連接是一個(gè)密閉整體，在連接時(shí)施工開(kāi)展難度較大，應(yīng)注意變壓器本體與外部空氣的隔離。設(shè)備責(zé)任分界面比較清晰，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)架設(shè)緊密，因此受到外部地質(zhì)環(huán)境變化、沉降因素影響較小，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)比油-氣套管連接布置形式豐富，運(yùn)行維護(hù)工作量較小。

空氣套管連接，是主變壓器和GIS 空氣視作絕緣材料的接頭，該接頭結(jié)構(gòu)是變壓器上最常采用的，如圖2 所示。空氣套管的總體構(gòu)造并不緊湊，安裝設(shè)計(jì)方案可操作性較弱，因此使用的二種聯(lián)接方法也較為普遍，其一是主變壓器套管與GIS 等空氣套管的連接，其二是主變壓器套管與光纜、戶外電纜和GIS 線路等終端的聯(lián)接，但由于實(shí)際安裝中使用的都是常規(guī)裝置，所以相較于上述二種兩種連接方式比較容易獲得。設(shè)備制造、安裝、施工精度要求較低，沒(méi)有密封連接要求，設(shè)備責(zé)任分界面清晰，受到地震、沉降等因素影響較小，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，運(yùn)行維護(hù)工作量較大，在變電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中操作程序?qū)儆诔Ｒ?guī)范圍，比較簡(jiǎn)單。

圖2 空氣套管連接

2 變壓器連接方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

以500 kV 全戶內(nèi)多層變電站變壓器與GIS 連接為例，三種連接方式的經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果，如表1 所示。

表1 變壓器3 種連接方案經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果單位：萬(wàn)元

通過(guò)對(duì)幾種變壓器連接方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的分析發(fā)現(xiàn)，空氣套管連接成本較低。

3 變電站施工中變壓器安裝技術(shù)

3.1 確定變壓器位置

首先，為保障施工效率，確保施工過(guò)程安全，作業(yè)人員應(yīng)該做好工程前期勘察工作，確定變壓器安裝的合適位置，當(dāng)前市場(chǎng)中變壓器有多種類型，根據(jù)測(cè)量區(qū)域的長(zhǎng)寬高以及施工作業(yè)空間大小，對(duì)變壓器型號(hào)進(jìn)行選擇，測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，然后在現(xiàn)場(chǎng)做好預(yù)計(jì)變壓器放置位置標(biāo)記。其次，變壓器安裝中受到外界環(huán)境干擾較大，如果不能嚴(yán)格遵照規(guī)劃，那么則很容易出現(xiàn)位置上的偏移。對(duì)此，施工團(tuán)隊(duì)一般會(huì)使用止滑器制止這種現(xiàn)象發(fā)生，將設(shè)備移動(dòng)范圍控制在固定區(qū)間內(nèi)。最后，變壓器內(nèi)部存在氣體殘留的情況下，在安裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定反應(yīng)，此時(shí)應(yīng)利用傾斜角度讓氣體排出，然后使變壓器保持平衡，這樣就不會(huì)導(dǎo)致變壓器中心和位置發(fā)生變化。另外，還需注意變壓器附件安裝質(zhì)量控制，需要結(jié)合主設(shè)備施工情況，靈活地調(diào)整施工方案，因?yàn)樵O(shè)備有接地需求，因此需要做好防潮處理和警示處理，嚴(yán)禁踩踏變壓器頂部，以避免發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 變壓器運(yùn)行前操作

在變壓器安裝之后且沒(méi)有正式投入到運(yùn)行中之前，作業(yè)人員需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定調(diào)試和檢驗(yàn)，主要是確定各個(gè)部件連接緊密與否，是否存在泄露的情況。首先，應(yīng)確保電壓器保持平衡狀態(tài)時(shí)沒(méi)有氣體反應(yīng)，需要經(jīng)過(guò)放油和排氣操作后，才可展開(kāi)測(cè)試工作。要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行最大真空度的灌滿測(cè)試，往油箱中加入溫度在60 ℃以下的新油，在要求位置關(guān)閉最大真空度閥門，這一循環(huán)完成后進(jìn)行計(jì)時(shí)，并保持24 h 后進(jìn)行取樣測(cè)試。最后，可以通過(guò)放油、通風(fēng)和最大真空度等處理，確認(rèn)交流變壓器部位是不是發(fā)生了挪動(dòng)現(xiàn)象，各部分的密封效應(yīng)和保護(hù)效果以及有無(wú)出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象，如果交流變壓器外部并沒(méi)有出現(xiàn)明顯情況，則可以判斷安裝質(zhì)量能夠保證，并且沒(méi)有干擾變壓器工作，此時(shí)即可進(jìn)行電壓運(yùn)輸和變壓性能的測(cè)試。

4 變電站施工中GIS 設(shè)備安裝技術(shù)

4.1 GIS 設(shè)備安裝前注意事項(xiàng)

在變電站建設(shè)中需要考慮GIS 設(shè)備的集合性，結(jié)合環(huán)境特征確定連接辦法，在保障輸電質(zhì)量的前提下，盡量做好安裝費(fèi)用控制，同時(shí)為減少對(duì)環(huán)境造成的影響，還需采取合適的措施變壓器運(yùn)行的噪音。在GIS設(shè)備安裝之前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，這樣在后續(xù)安裝中才不會(huì)影響到施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，綜合分析相關(guān)因素帶來(lái)的影響以及潛在影響，為設(shè)備投入后期的有效使用提供保障。在GIS 設(shè)備與變電站安裝之前需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，排除施工中可能存在風(fēng)險(xiǎn)類型，以全面保證施工安全。第一，應(yīng)確保地質(zhì)條件、水文條件滿足建筑要求，要求所在區(qū)域地基夯實(shí)，選址應(yīng)不在地勢(shì)低洼區(qū)域，保障基礎(chǔ)建筑的施工質(zhì)量及施工安全。第二，與其他關(guān)聯(lián)施工單位做好溝通，做好技術(shù)交底，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及時(shí)調(diào)整GIS 設(shè)備安裝方案，先是觀察外觀確定是否存在毛病，然后通電檢查運(yùn)行情況，如果設(shè)備存在質(zhì)量問(wèn)題，要優(yōu)先進(jìn)行故障排查，修補(bǔ)，如沒(méi)有辦法則需要及時(shí)更換。第三，對(duì)子設(shè)備展開(kāi)清潔和檢查，包括導(dǎo)體、絕緣體和密封面，以導(dǎo)體為例，在清潔過(guò)程中，需要做好變電站地面清理，同時(shí)要求室內(nèi)溫度控制在80 ℃以下，在具體操作時(shí)，可以用干凈的紙巾蘸取高濃度酒精對(duì)安裝導(dǎo)體進(jìn)行擦拭，用絕緣塑料布將管口進(jìn)行密封處理。

4.2 GIS 設(shè)備安裝技術(shù)

GIS 設(shè)備安裝有具體的操作流程，一定要按照規(guī)定程序展開(kāi)安裝工作，設(shè)備內(nèi)部組件連接比較復(fù)雜，在安裝時(shí)對(duì)應(yīng)管線不得搭接錯(cuò)誤，如不然可能會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行效果。GIS 設(shè)備安裝順序具體如下：

首先，在GIS 的導(dǎo)體安裝時(shí)，必須把進(jìn)行全面清潔和質(zhì)量檢查的導(dǎo)線桿置于母線內(nèi)，為防止線路搭接混淆，在母線筒應(yīng)把絕緣體焊接在三角形的母線連接處，以便起到支撐的效果，整個(gè)安裝過(guò)程變電站室內(nèi)必須保持清潔，施工期間操作人員必須穿戴好清潔工具，一方面是防止灰塵和濕氣進(jìn)入安裝系統(tǒng)，另一方面是保證施工人員操作過(guò)程安全，同時(shí)避免影響到后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

其次，GIS 設(shè)備內(nèi)部需進(jìn)行密封處理，這一環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵，必須要找經(jīng)驗(yàn)充足的作業(yè)人員展開(kāi)施工，密封的好壞可直接影響到設(shè)備運(yùn)行情況，如密封效果差，還需重新進(jìn)行調(diào)整，會(huì)造成時(shí)間上的拖延。目前的設(shè)備密封方法常見(jiàn)的有密封面、密封槽、密封環(huán)和密封膠，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，當(dāng)然也不排除可摻雜使用以上多種密封方式，只要能夠保證密封效果就是可行的。如果密封連接后經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)存在誤差，需要加入波紋管進(jìn)行調(diào)節(jié)，尺寸一般在395～400 mm 之間，這樣才能鎖緊，達(dá)到良好的密封效果。

最后，相關(guān)零件的連接，使用主母線分別與各個(gè)子設(shè)備零件連接，通電和后確定裝置是否能夠正常運(yùn)行；將GIS 設(shè)備法蘭面的吊繩穿過(guò)導(dǎo)體連接到避雷器位置，利用支架將吊繩支撐起來(lái)，以避免出現(xiàn)連線錯(cuò)誤這種誤差；為了保證GIS 設(shè)備連接的緊密性，需要從外部連接點(diǎn)展開(kāi)檢查，并安裝套管，將分支母線從外部裝入，這樣一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，采用臨時(shí)連接的方法不會(huì)影響到電力正常輸送，同時(shí)還能夠展開(kāi)故障排查。

4.3 GIS 設(shè)備安裝效果檢查

GIS 設(shè)備安裝結(jié)束后，為保障設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，從以下三個(gè)方面展開(kāi)檢查：

第一，檢查變壓器與GIS 設(shè)備連接處各個(gè)位置部件情況，確保連接穩(wěn)定，在對(duì)構(gòu)件連接位置、連接緊密性檢查的過(guò)程中，應(yīng)使用專門的安裝工具，準(zhǔn)備好需要的工具后，作業(yè)人員首先需要確定工具性能，在檢查時(shí)如果發(fā)現(xiàn)管線連接不夠緊密，應(yīng)及時(shí)拆解重連，為保證檢查的全面性需要按照從左到右，從上到下的順序進(jìn)行檢查，每次檢查指派的作業(yè)人員不得重復(fù)，在綜合檢測(cè)結(jié)束后，幾名負(fù)責(zé)人需要及時(shí)溝通，明確設(shè)備安裝是否存在問(wèn)題。

第二，考慮氣溫變化對(duì)設(shè)備造成的影響，在用電量顯著增大或者用電均量比較大的供電區(qū)域常常會(huì)出現(xiàn)這一類問(wèn)題，隨著電壓加大導(dǎo)致供電線路氣溫發(fā)生變化，GIS 設(shè)備因?yàn)闊崦浝淇s的物理現(xiàn)象出現(xiàn)位置移動(dòng)，為保障設(shè)備連接緊密性應(yīng)提前預(yù)留出一部分空間。如果輸電線路在220 kV 以下，GIS 設(shè)備的縱向距離留出空間較小，這是因?yàn)樯形催_(dá)到足夠的高壓條件，因此即便受到溫度影響線路仍然會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，但是設(shè)備所移動(dòng)的距離較小，基本不會(huì)造成什么惡劣影響；如果輸電線路大于220 kV，那么作業(yè)人員應(yīng)預(yù)留較大的空間，高壓電運(yùn)行限值越高，所允許的相對(duì)距離就越大。

第三，GIS 設(shè)備安裝后，還需要對(duì)斷路器的連接開(kāi)關(guān)情況進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)橹髯儔浩鞒梁祥y中有油液，在線路正供應(yīng)電力時(shí)，油壓受到電壓影響，檢測(cè)的主要目的是為了避免出現(xiàn)油壓過(guò)低這種情況。另外還有一個(gè)注意事項(xiàng)供參考，在設(shè)備安裝細(xì)節(jié)質(zhì)量檢查排查之后，還需對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)試，包含兩個(gè)要點(diǎn)，其一是線路的線阻；其二是線路的功能。其中線路線阻發(fā)揮的作用是確保閥門密閉性以及設(shè)備接線正確性，在展開(kāi)測(cè)試時(shí)，要降低室內(nèi)濕度，空氣中含水量應(yīng)小于500 PPM，利用繼電器和設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)確定氣體密度，保障主導(dǎo)線及小零件接線穩(wěn)定性，進(jìn)而確保GIS 設(shè)備線路功能。

5 結(jié)論

綜上所述，變電站施工中變壓器和GIS 設(shè)備的安裝質(zhì)量直接影響著輸電情況，無(wú)論是變壓器安裝還是GIS設(shè)備安裝同樣需要依照固定的順序展開(kāi)相關(guān)工作。結(jié)合文章分析確定，在安裝調(diào)試設(shè)備的過(guò)程中，變電站室內(nèi)環(huán)境始終應(yīng)該保持清潔，室內(nèi)溫度和濕度要在特定范圍內(nèi)，安裝結(jié)束后，對(duì)設(shè)備的檢驗(yàn)過(guò)程也十分重要。從當(dāng)前變電站建設(shè)的情況來(lái)看，未來(lái)不同電壓等級(jí)的GIS 設(shè)備應(yīng)用范圍會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，應(yīng)進(jìn)一步提升研究水平與應(yīng)用水平。