水电站大型变压器安装及试验浅析

刘建成

摘要：本文以思林电站主变压器安装为例，对水电站大型变压器安装和试验中关键工序施工方法、工艺要求、质量控制要点、注意事项及现场试验进行归纳总结;着重介绍主变安装方案优化改进，既保障了四台大型变压器安装整体质量，又加快了施工进度，确保了水电站“一年四投”发电目标顺利实现。

关键词：主变压器;安装工艺;质量控制;注意事项;现场试验

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2096-6903（2021）12-0052-03

1概述

思林电站位于贵州省铜仁市思南县境内，电站装有四台单机容量为262.5MW水轮发电机组，是西电东送通道中骨干支撑电源点。电站四台主变均为SSP10-320000/220型，额定电压及分接范围242±2×2.5%/15.75kV，接线组别YNd11，高压绕组雷电冲击绝缘（峰值）950kV、工频1min绝缘（有效值）395kV，低压绕组雷电冲击绝缘（峰值）125kV、工频1min绝缘（有效值）55kV，中性点雷电全波冲击绝缘（峰值）400kV、工频1min绝缘（有效值）200kV。主变高压侧油/气套管与GIS管母线连接，低压侧与三相离相封闭母线连接。

2安装工艺流程

第一阶段：轨道安装→到货检查、验收→卸车、滚轮安装及拖运就位→氮气监测及补氮;第二阶段：残油取样试验→安装前准备（或绝缘油过滤）→冲击检查判定→≤3g储油柜、冷却器及附件安装（>3g器身内检）→高低压、中性点套管及升高座安装→抽真空、注油→热油循环、补油、排气、静置及密封试验→油样化验、电气试验。

3安装工艺及质量控制

3.1轨道安装

（1）测量放点，焊接放线架，标出轨道中心线和高程。（2）焊接基础螺栓，安装轨道托板，调整轨道中心位置及高程，并压紧压板。（3）用径纬仪和水准仪，复核轨道中心线和轨道面高程，进行二期混凝土浇注。

3.2到货检查验收

（1）读取主变氮气压力是否保持正压并作好记录，压力值应为0.02～0.03MPa。（2）检查冲击记录仪的记录，判断变压器在运输途中受冲击的情况。（3）对主变绝缘油取样，检测微水含量等，以确定运输途中是否受潮。

3.3卸车及行走轮安装

（1）利用厂房桥机吊装卸车，起吊时应注意倾斜角不超过15°。（2）卸车后将器身底部与行走滚轮连接套扣进行清理、涂润滑油，滚轮安装后旋转应灵活。

3.4拖运就位

（1）考虑主变牵引起动时，克服最大静摩擦力（钢对钢的滚动摩擦系数f<0.1），则拖运主变的最大牵引力需18.2t。（2）因所需牽引力较大，如选用5T卷扬机，需采用滑轮组来增加牵引绳倍率，经计算选用一对3门20T滑车（型号为HQG3）作为牵引滑轮组，其工作绳索为6根。（3）计算单根绳最大所受拉力为18.2/6=3.03t，故选用了直径ф18mm钢丝绳做牵引绳（查表：直径ф18mm及公称抗拉强度1770MPa的钢丝绳最小破断拉力为16t）。钢丝绳安全系数为16t/3.03t=5.28，大于容许的安全系数5，满足安全牵引的要求。（4）将卷扬机的牵引绳和滑轮组绕制后并连接到主变牵引点上，钢丝绳的夹角不得超过90°，并以不超过100m/h的速度拖运。

3.5采用自然排氮的方法

打开变压器顶部进排气蝶阀开始排氮，同时可在现场增设一台风机，驱散开已排出的氮气。当变压器内含氧量超过30%以上时，人员才能进入器身检查。

3.6器身内检查

（1）检查铁心绕组是否变形、移位，检查紧固件在运输中是否松动[1]。（2）检查分接开关位置、引线连接、触头接触等是否有异常。（3）使用摇表检查铁心、夹件接地是否良好，绝缘电阻应大于200兆欧。（4）检查引出线是否变形、损伤，绝缘层有无破坏。

3.7高低压、中性点升高座及套管安装

（1）低压升高座及套管安装，利用汽车吊吊装，将法兰连接螺栓对称紧固，套管与引出线连接。（2）中性点升高座及套管安装，在吊装过程中，将引出线从套管中穿出并与顶部接线端子螺接。（3）高压升高座及套管安装，高压升高座吊装固定好后，在安装手孔处进行高压引线连接。（4）螺栓紧固外加（最大）力矩（如表1）。质量控制要点及注意事项：

（1）应严格清理所有附件及密封制品，并擦洗干净，自行配制的油管路，也须严格进行清理，管路系统内不允许存在焊渣和异物等。（2）检查各法兰口是否清洁及密封衬垫是否完全光洁、完好。（3）压力释放阀导油罩的喷口应向外侧安装（运行前压力释放阀的蝶阀应开启）。（4）安装瓦斯继电器时，检查导气管是否通畅，箭头应朝着储油柜的方向（带电前检测瓦斯继电器动作是否可靠，整定值按用户要求提前整定好）。（5）套管安装时，应检查引出线是否打折、扭曲，绝缘是否损伤，从观察窗中观察，并加以调整，套管均压球以下150mm内引线应伸直，不允许有弯折的地方，且均压球应拧紧。

3.8抽真空及注油

（1）对主变器身抽真空前，需要对管路提前抽真空，检查管路真空度应小于10Pa。（2）对主变本体及所有部件、阀门一起进行抽真空。（3）启动真空泵开始抽真空，均匀提升真空度（如表2）：

3.9补油、排气及静放

（1）冷却器与本体的连接管路已清洗并安装完成;打开连接管上的Ф80蝶阀，对冷却器注油及排气。（2）对在储油柜的补油阀处，安装补油管路时，一定要确保密封好。（3）注油至储油柜相应温度的油位高度后，各部件必须进行排气。（4）补油完成主变禁止24h后，检查主变有无渗漏现象，如有渗漏应尽早处理;变压器静放48h后取油样进行试验[2]，当微水含量超标时，要进行热油循环处理。

3.10热油循环

（1）打开本体与散热器连接阀门，打开储油柜与器身之间蝶阀，将绝缘油从器身下端吸出，经真空滤油机加热，再从油箱上部回到本体。当变压器出口油温达到65±5℃后开始计时，通过调整真空滤油机加热器的投切数量以保持该温度不变，继续循环至48h。（2）热油循环时，根据油位与油温的变化情况，可以从储油柜适当排油，热油循环完成后在适当补油。（3）热油循环完成后，主变静置放气，静置时间不能少于48h，并对冷却器、升高座、压力释放阀、瓦斯继电器等部件充分放气。并启动冷却器循环油泵，直至残余气体排尽。（4）主变静置48h后，取油样进行检测，如微水、耐压、色谱、介损等试验应满足：击穿强度≥50kV/2.5mm，含水量≤15pm，tgδ（90℃）≤0.5%。

4方案优化改进

对主变采取了提前安装“注油保存”的方案，由于思林电站的1、2#主变到货时间比较早，为了保证主变在存放期间本体内绕组不受潮，因此采取了以下方案进行施工：①对到货的运输油罐暂时存放，罐内绝缘油先不注入已安装的绝缘油罐内，并对运输油罐内的绝缘油取样进行油化验及简化分析試验;②待绝缘油化验合格后，将对1、2#主变压器的附件进行安装，首先利用卷扬及增设在安装间上游侧的地锚将两台主变从存放场地（主变运输通道内）沿轨道牵引至安装间，再利用厂房内500t桥机对主变附件（套管、升高座及连管等）进行安装;③待附件安装完成后，对主变器身进行抽真空，当真空度满足要求后，将合格的绝缘油从运输油罐直接注入变压器本体内，当油面超过变压器铁芯高度200mm时停止注油，并在其主变本体顶部内充入高纯度的氮气（要求达到0.02MPa）;④待主变内绝缘油静止48h后，对其取样进行油化验，当油化验合格后再次利用卷扬及反向地锚，将两台主变牵引运输至原地存放，并设专人监视、记录及定期补充氮气，以确保两台主变长期放置器身内绕组不受潮。

方案优化改进之处：①取消了以往变压器安装之前滤油占用较长的时间，一般情况下一台大型变压器绝缘油的过滤时间大约需要用15天左右，由于利用了上述方案，思林电站四台主变压器油处理时间已全部取消，因此，缩短了电气设备安装的直线工期近两个月的时间，为后续四台机“一年四投”的发电目标奠定了基础;②利用了厂房内的500t桥机对变压器附件进行吊装就位，取消了常规安装方案（在变压器室内利用汽车吊对其附件进行吊装就位的方法），由此加快了主变的安装进度，缩短了器身在空气中的暴露时间，保证了主变安装的质量;③对提前到货的主变长期放置在地下厂房比较潮湿的环境中，为了防止主变器身内受潮，由此确定了一个比较好的保存方案（即注油保存）。四台主变至投入运行以来，各性能指标良好。

5局放及感应耐压试验解析

5.1试验目的

感应耐压试验的目的是：检查变压器的主绝缘和纵绝缘[3]。

大型变压器事故中的50%是属正常运行下发生的匝或段间短路，其主要原因是局部放电造成，用传统的绝缘试验方法很难发现变压器的局部放电，所以220kV的变压器局部放电试验已成必作项目。

通过对变压器进行感应耐压和局部放电试验，可检查变压器出厂后在运输、安装过程中有无绝缘损伤，也是衡量电力变压器质量的重要检测手段之一。

5.2试验方法

（1）试验前变压器的常规试验项目已完成，变压器油检验合格，并且静止时间超过48h，试验前对变压器本体进行放气，变压器套管电流互感器二次绕组短路接地;

（2）试验前主变高、低两侧与系统全部拆除，主变220kV侧分接位置放在第1档;

（3）试验时感应耐压试验与局部放电试验同时进行;

（4）感应耐压试验电压为247kV，采用变频电源进行试验，控制频率为150Hz～300Hz之间，且≧15s;

（5）局部放电试验电压在218kV时，放电量小于500pc;

（6）采用变频电源分相试验，中性点直接接地，单相加压;利用变频电源直接对变压器低压侧进行激磁，使相对地和相间电压达到试验电压要求，详见被试A相接线（如图1）;

（7）局部放电量定标校正，从被试相线端与地之间注入方波进行直接校正，根据被试变压器允许的放电强度，调节方波发生器输出一固定放电量，调节局部放电示波器宽带放大器的增益，使示波器出现适合的脉冲高度;

（8）拆除方波测量回路，对变压器进行升压和局放测量;

（9）电压施加时间及步骤：试验电压升至1.1Um/√3保持5min;升至1.5Um/√3保持5min;升至1.7Um/√3保持所计算出的试验时间后，试验电压降至1.5Um/√3保持30min;降至1.1Um/√3保持5min;电压逐次降到0后切断电源。试验电压施加时间及步骤（Um=252kV）（如图2）;

（10）试验期间应连续观察放电波形，按照每5min记录放电量。读取放电量时，要以稳定时的最高脉冲为准，幅值比较大的应查明是外部干扰还是内部不稳定放电原因造成的，按上述方法对其余两相进行试验。

6结语

思林电站四台主变压器的局放及感应耐压试验（试验电压316kV）均一次性顺利通过，由此表明了四台主变现场安装的整体质量，同时也证明了只有严把安装工艺及质量关，严格按照规范标准及制造厂相关技术文件的要求进行施工作业，才能从源头上保障主变安全顺利地投入运行。自2009年12月11日最后一台主变投入运行以来，四台主变各项性能良好、运行正常。希望本文粗浅总结能为今后同类大型变压器施工提供参考与借鉴。

参考文献

[1]GB50148-2010.电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范[S].2010.

[2]GB/T7597-2007.电力用油（变压器油、汽轮机油）取样方法[S].2007.

[3]GB50150-2016.电气装置安装工程电气设备交接试验标准[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