猴子岩水电站三相变压器的现场组装

李 金 东， 谭 军

(国电大渡河猴子岩水电建设有限公司，四川 康定 626005)

1 概 述

猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境内，是大渡河干流水电22级开发方案的第9个梯级电站，上游为丹巴水电站，下游为长河坝水电站。坝址距上游丹巴县城约47 km，距下游泸定县城约89 km，距成都市约402 km。猴子岩水库正常蓄水位1 842 m，电站装机4台，单机容量425 MW，平均年发电量70.15亿kWh。电站以500 kV电压等级接入电力系统，由于电站地处高山峡谷，河床狭窄，根据枢纽布置和地形条件，水轮发电机组和主变压器全部布置在右岸地下厂房内。发电机引出回路采用离相封闭母线与主变压器低压侧相连，主变压器的高压侧与地下高压电缆层内500 kV GIS管道相连，然后通过500kV挤包绝缘电缆经倾井引至地面开关站。至2018年6月底猴子岩水电站4台机组已全部投入运行。500 kV主变压器采用了现场组装三相式变压器(简称ASA)，由特变电工衡阳变压器集团有限公司供货。

2 猴子岩变压器型式选择

由于猴子岩水电站发电机-变压器组合方式为单元接线，单台主变运输重260 t，因电站地处偏远山区，其交通运输受限，不能将单台主变由厂家整体直接运往电站，只能采用其他形式的变压器。根据实际工程情况，猴子岩主变压器形式选择可采取的方案有三种：三台单相变压器组、组合式三相变压器和现场组装三相变压器。以下是对三种方案实际实施的一个概述。

2.1 单相变压器

该方案由三台普通单相变压器组合成三相变压器，油路完全分开，运输重量及运输尺寸可满足要求。但现场增加了在变压器低压侧通过封闭母线在外部进行三角形连接的难度和工作量，且三相需要分开布置，每个单相变压器之间需设置防火墙，占地面积大，不满足猴子岩水电站地下厂房变压器的布置。

2.2 三相组合变压器

该方案由3台特殊结构单相变压器组合而成的组合式变压器。3台单相变压器每相都有一个单独的油箱，低压侧三相共用一个接线盒，三相靠在一起布置，具有共用油系统，三个单相变压器油路通过旁通管路和低压接线盒连通。运输时拆下低压接线盒，分相单独运输。现场三个单相变压器本体就位后，然后安装低压接线盒，通过在低压接线盒内完成低压侧的母线三角形接线。这种方式结构较紧凑，外部接线相对简单，布置安装占地面积较3台单相变压器小。

2.3 现场组装三相变压器

现场组装三相变压器也叫解体运输变压器，铁心为三相五柱式结构，这种变压器用的是一套冷却系统 、一套储油柜及管路系统。变压器组装完成后其外形与普通三相变压器相同。根据运输条件可将变压器分解成U型铁芯、线圈、上部油箱、中间油箱、下部油箱等主要部分分别运输，在现场再组装成整体。布置占地面积小，满足其地下厂房布置，且分解成各部件后，其重量大大减少，减少了运输困难。

近几年国内龙滩、锦屏、大岗山、瀑布沟等一批大型水电站的建设，使变压器制造厂的 500 kV大容量变压器设计、制造水平有较大提高，安装经验也更加丰富。综合考虑多方面因素，猴子岩水电站最终采用了目前最具优势的，现场组装三相变压器。

3 猴子岩主变压器简介

3.1 主变压器中性点接地方式

猴子岩水电站主变压器中性点接地方式可采用：经小电抗接地方式或直接接地。是否需经小电抗接地是一个综合性的技术问题，涉及到单相短路电流的大小、开关能否满足开断容量的要求及对通信线路的干扰、对接地网的要求、对继电保护与电网过电压水平的影响和变压器本身的绝缘水平、制造工艺等。猴子岩水电站单相短路电流在50 kA以内，不存在500 kV开关设备选择困难问题，通过与成勘院、变压器厂家合作对猴子岩水电站主变压器中性点接地方式进行综合研究，研究结果推荐主变压器中性点采用直接接地方式。

3.2 主变压器的布置

猴子岩水电站为全地下式厂房，水轮发电机组和主变压器均布置在右岸地下厂房和主变洞内，电站装机4台，每台机组段对应设有主变压器室，中间设防火隔墙隔开。4台主变压器布置在与主厂房平行的主变洞内，与发电机层同高程。为了简化离相封闭母线的布置和安装，每台主变压器按与其相应机组对布称置。主变压器的低压侧经油/空气套管与18 kV离相封闭母线相连，高压侧通过油/SF6套管与主变洞内高压电缆层500 kV GIS相连。每台主变设有4台冷却器，布置在主变压器室内。主变压器的消防采用水喷雾灭火方式。主变压器就位以及安装试验完毕后，再砌主变压器与主变交通洞之间的防火隔墙，防火隔墙上设有防火隔离门，运行时经防火隔离门进出主变压器室。

3.3 猴子岩主变压器的主要结构特点

猴子岩水电站主变压器为现场组装三相升压电力变压器，铁心采用三相五柱式结构，由于主变压器是现场组装，故将变压器分解成U型铁芯、线圈、上部油箱、中间油箱、下部油箱等主要部分；铁心分成四瓣，四瓣间用绝缘板隔开，需要单独接地，且接地单独各自引出，不能在油箱内通过一根短接线引出接地，主要是防止短接线在油箱内形成一个闭合的环路，形成涡流。变压器高压绕组引出线采用垂直出线，经油/SF6套管引出，低压绕组引出线采用垂直出线，经油/空气套管引出。水冷却器采用双重管型式，外管为翅片结构，传热效率良好，外管与内管间设置沟槽，一旦发生水渗漏，水会沿沟槽汇集到渗漏检测器从而检测到漏水，防止水进入到变压器油中，冷却管内径为14 mm，防止直径3 mm以下砂子堆积，进水侧带有喇叭口，使水易于流动，防止冷却管入口处堆积泥砂。

4 猴子岩主变压器安装、现场试验及运行情况

4.1 主变压器安装

猴子岩500 kV现场组装三相变压器在组合前采用的是解体运输、现场装配方案。主变压器的组装在坝后现场组装厂房完成，厂房外形设计尺寸(长×宽×高)为36 m×15 m×18 m，组装厂房按照无尘厂房设计，布置了一套空调系统，地面采用环氧树脂地坪，满足变压器现场组装过程中的主体、组部件及运输箱、工装工具、设备、耗材等的布放要求。由于组装厂房内不具备大吨位的起吊能力，故采用电动液压顶、推的方式进行装车，即变压器在现场组装厂房内组装完毕后，可直接在组装厂房内借助液压顶升设备、枕木、钢轨等设备工装将其转移至大件运输车辆上，通过运输车将主变运至主变洞内。到达主变安装位前，再次借助液压千斤顶将主变顶升至适当高度，落放至轨道上，利用液压千斤顶将主变推送至安装位置，而后将主变顶升，取出轨道，将主变落下盛放于基础板上，最后对变压器及其附件进行安装。主变压器安装完毕后，可现地进行抽真空、注油、滤油处理等工作。

4.2 我厂现场组装变压器的特点

4.2.1 采用现场煤油气相干燥技术

煤油气相干燥技术是目前变压器干燥较成熟和先进的技术，广泛应用于大型变压器的生产，但该干燥技术设备复杂，体积大，一般在工厂内完成。猴子岩水电站主变厂家通过自身技术研发开发了全球第一套移动式煤油气相干燥设备，并成功应用于工地生产，使得现场组装变压器能得到较好的干燥，运行工况得到有利保证。

4.2.2 大型运输车装卸主变未使用预埋钢轨

传统电厂主变在安装间安装完成后的就位一般采用卷扬机将主变通过预埋在地面的钢轨拖拽至主变安装位，此项工作需提前在土建施工前将钢轨预埋，钢轨在主变运行过程中不发挥任何作用。猴子岩水电站主变在从组装工厂运输至就位安装全程未使用到地面预埋钢轨，全程采用移动式轨道及液压千斤顶、枕木等进行配合，快捷、准确，为今后厂房设计提供了一种新思路。

4.3 主变压器现场试验

主变安装完毕后的现场试验包括绝缘电阻，直流电阻，吸收比，极化指数，变比，泄漏电流、感应耐压、局部放电及绝缘油试验等，以4号主变压器部分试验结果为例：

(1)测量各分接位置电压变比误差(见表1)。

表1 各分接位置电压变比误差

(2)测量各绕组的直流电阻(见表2)。

表2 各绕组的直流电阻

(3)测量空载电流和空载损耗(见表3)。

表3 空载电流和空载损耗

(4)测量绕组对地绝缘电阻、绝缘系统电容和介质损耗(见表4)。

(5)测量铁芯及夹件对地绝缘电阻(见表5)。

(6)测量三相变压器零序阻抗(见表6)。

表4 绕组对地绝缘电阻、绝缘系统电容和介质损耗

表5 铁芯及夹件对地绝缘电阻

表6 三相变压器零序阻抗

(7)高压侧加全电压进行冲击试验，分接开关置1档，冲击合闸3次，每次带电时间 5 min，变压器情况合格。

(8)绝缘油试验：介质损耗因数(90 ℃)为0.10，击穿电压为72 kV。

4.4 主变压器运行情况

经现场试验，变压器各项技术指标均满足要求，从2017年1月首台变压器正式投运至今，设备运行正常。此外，猴子岩水电站另三台变压器于2017年12月全部投入使用，设备运行状况良好。

5 结 语

猴子岩水电站共装设4台单机容量425 MW的水轮发电机组，水轮发电机组和主变压器全部布置在地下厂房内，500 kV主变压器采用了现场组装三相变压器。至2018年6月猴子岩水电站4台机组己全部投入运行。目前机组及相应电气设备、主变运行正常。猴子岩500 kV主变压器的安全稳定的运行，表明国内有关大型变压器厂家具有成熟的500 kV大容量三相组装式变压器的设计、制造能力，同时猴子岩主变压器的成功运行为今后组装式变压器在山区水电站的应用提供了理论和实际参考信息，三相组装式变压器将在山区水电站及运输受限地区得到广泛应用 。