陳錦山，張馬林，錢旭耀，雷東

（1．浙江省火電建設(shè)公司，杭州310016；2．國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

大容量電力變壓器現(xiàn)場安裝關(guān)鍵技術(shù)的工藝創(chuàng)新

陳錦山1，張馬林1，錢旭耀1，雷東2

（1．浙江省火電建設(shè)公司，杭州310016；2．國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

大容量電力變壓器的現(xiàn)場安裝質(zhì)量，關(guān)系到變壓器和電網(wǎng)的安全運行。針對大容量變壓器現(xiàn)場安裝的特點，在關(guān)鍵安裝技術(shù)工藝上進行了創(chuàng)新：采取主動的隔濕、防潮和防塵措施；在油熱循環(huán)、油凈化、真空處理等工序上采用了新的工藝；探討了大型套管吊裝和引線安裝的要點，由此大大提高了變壓器的安裝質(zhì)量，確保了變壓器安全、穩(wěn)定的運行。

大容量；變壓器；絕緣防潮；油凈化；真空；套管

大容量電力變壓器從設(shè)計、制造、運輸、安裝到最后的運行需要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)。從變壓器全壽命周期各階段質(zhì)量管理角度看，現(xiàn)場安裝工藝與廠內(nèi)制造工藝是一脈相承的，現(xiàn)場安裝作為投運前最后一道工序，其質(zhì)量直接影響變壓器投運后電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。大容量電力變壓器采用現(xiàn)場不吊芯整體封裝結(jié)構(gòu)，安裝關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在器身絕緣防潮與干燥、絕緣油凈化處理、真空處理、出線系統(tǒng)及套管安裝等方面。

1 現(xiàn)場安裝階段主動隔濕防潮工藝

1.1 變壓器絕緣狀態(tài)的判斷

500 kV級變壓器出廠前絕緣材料含水量要求控制在0．5%及以下，1 000 kV級控制在0．3%以下[1]。大容量電力變壓器在現(xiàn)場安裝過程中不可避免要接觸大氣，導(dǎo)致絕緣材料吸收水分，在現(xiàn)場安裝結(jié)束后投運前要恢復(fù)至出廠試驗時的絕緣狀態(tài)，必須制定現(xiàn)場全程絕緣防潮和干燥處理工藝，嚴格水分管理，特別是限制自由水進入器身纖維絕緣內(nèi)。

在組織有效的情況下，通常1臺1 000 kV電壓等級的單相變壓器現(xiàn)場器身檢查、附件安裝作業(yè)時間可以控制在12～14 h內(nèi)。而在此時間區(qū)段內(nèi)，在較低的大氣濕度環(huán)境下，水分對油浸漬后纖維絕緣的入侵僅局限在表層，完全可以通過后續(xù)真空干燥處理驅(qū)除纖維絕緣表層水分，恢復(fù)纖維絕緣含水量至出廠時的水平。

以DZ－40000/1000型特高壓變壓器為例，要求現(xiàn)場油箱內(nèi)部的工作條件如圖1所示，油箱內(nèi)空氣的相對濕度允許范圍和油箱內(nèi)允許工作時間對應(yīng)關(guān)系如圖2所示[2]。

變壓器運抵現(xiàn)場后，應(yīng)檢查初步判斷變壓器在運輸過程是否受潮、出廠試驗階段有否發(fā)生放電現(xiàn)象。具體方法和標準：

圖1 現(xiàn)場安裝時油箱內(nèi)工作條件

圖2 油箱內(nèi)允許工作時間

（1）檢查確認本體油箱內(nèi)氣體壓力常溫下不小于4.9 kPa；

（2）取出箱底殘油測試擊穿電壓、含水量、介質(zhì)損耗因數(shù)和油中氣體色譜分析，要求：殘油擊穿電壓≥45 kV/2.5 mm、含水量≤20 μL/L、介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ≤0.5%（90℃）、色譜分析中的烴類含量很低，且不應(yīng)存在乙炔氣體。

為密切監(jiān)測變壓器在現(xiàn)場安裝和試驗全過程絕緣狀況，至少在本體不同取樣閥上取樣5次：變壓器本體運抵現(xiàn)場后充油后，電氣試驗開始前；ACLD（帶測量局部放電的長時感應(yīng)耐壓試驗）后；零起升壓之后；投產(chǎn)前，具體詳見表1[3]。

表1 變壓器油中溶解氣體的色譜分析全過程監(jiān)測控制標準

若檢測發(fā)現(xiàn)上述（1）與（2）項中有一項不符合，應(yīng)進一步檢查判斷產(chǎn)品出廠后是否受潮。未受潮的標志為（充油后測量）各繞組間及繞組對地之間應(yīng)滿足下列要求：絕緣電阻R60≥出廠值的85%（2 500 V兆歐表）；吸收比R60/R15≥出廠值的85%；介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ≤出廠值的120%（同溫度）。

如果不符合上述要求，表明器身已經(jīng)受潮，應(yīng)進行器身干燥處理，現(xiàn)場常用的方法有熱油循環(huán)-快速抽真空干燥法和熱油噴淋干燥法[4]。

1.2 變壓器現(xiàn)場主動隔濕防潮工藝

變壓器解除密封進行附件安裝前，采用熱油循環(huán)把本體內(nèi)絕緣油加熱到65℃左右，用濾油機和潛油泵相結(jié)合的方法進行快速放油（見圖3）[4]，邊放油邊往變壓器油箱內(nèi)部注充干燥空氣，保持微正壓。

圖3 采用濾油機和潛油泵相結(jié)合進行快速放油

此工藝作用在于：器身纖維絕緣材料浸漬絕緣油后，絕緣材料表面形成一層油膜，可以阻止水分浸入絕緣纖維內(nèi)部；另一方面，快速放油既可為附件安裝和器身檢查多留時間，又可將放油起始時間推遲到清晨氣溫回升、相對濕度較小時進行，有利于器身絕緣防潮。實踐經(jīng)驗表明，采用此工藝可以顯著減少器身絕緣在變壓器附件安裝和器身檢查過程中的吸濕量。

應(yīng)采取系列主動隔濕防潮措施：

（1）采用注油排氣，熱油循環(huán)加熱器身、快速放油工藝以保證本體露空階段器身絕緣溫度高過周圍環(huán)境溫度15～20℃；

（2）內(nèi)檢過程中持續(xù)向油箱內(nèi)吹入干燥空氣（露點≤-40℃），壓力控制在19.6～29.4 kPa，流量維持在0.2 m3/min左右，確保箱體內(nèi)部形成微正壓以阻止外界潮氣和浮游粉塵侵入[2]；

（3）附件安裝應(yīng)逐個進行，盡量減少器身露空面積，避免形成空氣對流。

真空機組是真空干燥處理創(chuàng)造真空條件的核心，要求現(xiàn)場配置二級真空泵，初級真空泵抽氣能力宜大于1 500 L/min，二級機械增壓泵抽氣能力宜大于280 000 L/h，設(shè)備極限真空度必須小于1 Pa。

變壓器現(xiàn)場安裝過程，若環(huán)境濕度較高或器身絕緣露空時間過長，應(yīng)適當延長抽真空時間，甚至延長至78 h。

2 提高油品處理效率

2.1 單方向濾油工藝

為提高絕緣油凈化絕緣處理效率，同時規(guī)避傳統(tǒng)單只油罐循環(huán)濾油工藝中由于多次加熱導(dǎo)致油質(zhì)裂解老化，潛在品質(zhì)下降問題，現(xiàn)場宜采用單方向濾油工藝[2]（見圖4）。此工藝比常規(guī)循環(huán)濾油工藝僅需多準備1只油罐。當A油罐內(nèi)變壓器油全部過濾完注入B油罐后，改變真空濾油機油流切換閥門，將B油罐內(nèi)變壓器油通過濾油機注回A油罐，一般情況下這樣來回過濾2遍，變壓器油各項指標即可達到要求。實踐證明，這種單方向濾油工藝對處理變壓器油含水量或含氣量指標超標非常有效。

圖4 單方向濾油工藝

單相特高壓變壓器用油量近180 t，相對500 kV變壓器其各項油質(zhì)標準更高?，F(xiàn)場絕緣油凈化處理工作量大，同時為規(guī)避油凈化處理過程對現(xiàn)場環(huán)境的污染，建議結(jié)合單方向濾油工藝，采用油罐組，進、出油管和“呼吸”母管（簡稱“三母管”）、濾油機（帶油流方向切換閥門模塊）構(gòu)成的現(xiàn)場全封閉集中絕緣油處理系統(tǒng)[5]。

2.2 顆粒污染控制措施

固體顆粒雜質(zhì)對電氣性能有顯著影響，為確保大容量變壓器的安全運行，GB/T 7595－2008《運行中變壓器油質(zhì)量》要求對絕緣油進行顆粒雜質(zhì)檢測，并明確了控制標準，這也是國內(nèi)首次對500 kV及以上電力變壓器用油提出顆粒度這一指標。顆粒度與絕緣油生產(chǎn)、儲存運輸和變壓器箱體內(nèi)部潔凈、安裝過程及油品注入前過濾精度等因素有關(guān)，現(xiàn)場安裝階段油品雜質(zhì)顆粒污染控制措施主要有以下4點。

（1）加強現(xiàn)場工作場地和內(nèi)部檢查過程的凈潔管理，實行全過程防塵管理，要特別注意施工現(xiàn)場周圍環(huán)境的凈潔。在設(shè)備周圍采取鋪設(shè)砂礫、灑水、搭設(shè)防塵圍欄（高度高于變壓器本體）等措施，施工前對作業(yè)用的設(shè)備、工裝和工具進行清理除塵。

（2）最大限度地減少本體內(nèi)部固有污染物，附件安裝前要徹底清除附件表面殘留的污物，對冷卻器、潛油泵及聯(lián)管用絕緣油進行沖洗；內(nèi)部作業(yè)人員著防塵服、防塵帽和絕緣鞋，使用潔凈工具。

（3）油凈化裝置配置濾芯精度至少應(yīng)達到2～5 μm[2]。注油用管宜采用增強尼龍管，油罐和連接管路應(yīng)清洗干凈。

（4）絕緣油顆粒度檢測對取樣瓶、人員操作和取樣環(huán)境要求嚴格，現(xiàn)場取樣采用經(jīng)特殊無塵處理的專用采樣瓶。取樣時，先放油將變壓器取樣閥沖洗干凈，取油至專用采樣瓶的4/5容積處；同時，應(yīng)注意取樣作業(yè)環(huán)境的凈潔，并盡量縮短開瓶時間。取樣后，先移走取樣瓶，然后再關(guān)閉取樣閥。油樣應(yīng)密封保存，最好不要倒置，測試時再啟封。

3 變壓器真空處理技術(shù)

大容量變壓器真空處理工藝復(fù)雜，尤其特高壓變壓器對真空度要求更為苛刻。1 000 kV變壓器纖維絕緣的含水量若要達到0．3%的控制值，當器身溫度在20～10℃時，變壓器箱體內(nèi)水蒸汽分壓應(yīng)小于8～20 Pa?，F(xiàn)場真空裝備和處理工藝要求有以下5點。

（1）所有將與油接觸的絕緣體和金屬表面（包括片式散熱器）或其他固體表面（例如套管下瓷套），均處于抽真空的范圍之內(nèi)。

（2）在抽真空的過程中應(yīng)隨時檢查和處理滲漏。當真空度達到要求后，真空泵必須在繼續(xù)運行條件下動態(tài)保持此真空度。

（3）真空動態(tài)保持時間應(yīng)不少于水分滲入時間，一般規(guī)定為2倍水分滲入時間。滲入時間是指開始與大氣接觸到與大氣隔絕的全過程時間。此過程包括打開封板，排油或排氮氣（或干燥空氣）直接進入大氣的時間，還包括在油箱內(nèi)封存大氣的時間。

（4）抽真空接口位置與數(shù)量（包括管道、接口的直徑尺寸）、抽真空的范圍或可以抽真空部件的確認、油載分接開關(guān)油室與本體油箱等壓平衡連接管路及真空測量布置等工藝方案必須符合制造廠要求，對100 kL以上的大容積變壓器抽真空管道直徑優(yōu)先選擇100 mm以上管道和接口，如不具備條件，可選擇2～3處接口同時抽真空，但管道直徑不能小于60 mm。

（5）對整個變壓器抽真空，真空殘壓≤50 Pa以下后，關(guān)閉真空機組出口閥門測量系統(tǒng)泄漏率，測量時間30 min，泄漏率應(yīng)小于800 Pa·L/s，否則應(yīng)對密封進行檢查或試漏。真空泄漏試驗合格后，應(yīng)繼續(xù)抽真空并達到產(chǎn)品真空處理技術(shù)要求，達到規(guī)定時間后方可進行真空注油，真空注油過程中，要繼續(xù)抽真空,真空殘壓應(yīng)維持在13 Pa以下，否則應(yīng)緩慢注油或暫停注油。

4 提高絕緣油處理和器身干燥處理效率

在變壓器真空處理工序（抽真空至13 Pa后，在真空泵繼續(xù)運行的條件下維持真空度≤13 Pa不小于48 h）結(jié)束后，改變傳統(tǒng)的真空注油方式，采用階段性交替抽真空和注油工藝（見圖5），交替進行真空注油、停止注油持續(xù)抽真空、真空注油……，其間隔時間可按下式設(shè)定：

式中：t為間隔時間；L為變壓器總用油量；L/h為真空濾油機標稱流量；n為階段性抽真空、真空注油交替次數(shù)，一般視變壓器總體油量大小，取3～6次。

圖5 階段性抽真空和注油工藝

采用該工藝，變壓器本體油箱形同一個“真空脫氣室”，在進一步脫除絕緣油中的水分和氣體的同時，還可進一步驅(qū)除器身絕緣表層的水分，無須再在真空注油后安排熱油循環(huán)這一工序，此工藝對沒有獨立大功率真空機組（泵）的單位尤其具有現(xiàn)實意義。

5 套管及高壓出線的安裝技術(shù)

5.1 高壓出線裝置結(jié)構(gòu)

特高壓變壓器高壓引線油箱內(nèi)連接采取可卸式引出線結(jié)構(gòu)（見圖6），高壓套管為直接載流式（導(dǎo)電桿式）結(jié)構(gòu)，套管下端裝有均壓球，出線絕緣采用成型絕緣裝置（見圖7），1 000 kV線出線采用銅軟絞線穿過均壓管和均壓球，并經(jīng)等電位聯(lián)線同均壓球連接，使絞線與均壓管和均壓球成為等電位體[6]。

圖6 1 000 kV特高壓變壓器可卸式引出線結(jié)構(gòu)

圖7 1 000 kV特高壓變壓器高壓線圈線端與套管連接引出線絕緣裝置

5.2 1000 kV特高壓套管的吊裝

1 000 kV特高壓套管總長度一般在10～14 m，上瓷套最大傘徑在760～880 mm，重量在5 000～7 150 kg。相對500 kV高壓套管采用1臺吊機主、副鉤配合吊裝方法，1 000 kV套管現(xiàn)場采用2臺吊機（1臺50 t主吊機，1臺25 t輔助吊機）同時吊裝。吊裝前應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境和變壓器總體附件布局，選擇吊機噸位、停放位置，并進行模擬試吊。

套管由水平位置起吊時，按圖8所示方法進行。起吊過程中應(yīng)避免使套管受到大的沖擊，水平起吊使套管距地面高度2 500～3 000 mm時，主吊機收勾，輔助吊機不動，待套管傾斜達45°時，主吊機不動，輔助吊機放勾，套管從水平狀態(tài)緩慢調(diào)整到垂直狀態(tài)。

圖8 高壓套管起吊示意

吊裝到圖9所示位置后套管平穩(wěn)下降（下落速度≤300 mm/min），通過高壓升高座上的視察窗，嚴密監(jiān)視套管插入升高座就位過程，防范套管下瓷套同升高座內(nèi)壁發(fā)生碰撞，套管端部擦碰高壓出線絕緣裝置。

圖9 高壓套管及低壓套管吊裝示意

5.3 高壓引出線結(jié)構(gòu)裝配

當套管下落至均壓球頂部時停止下落，將1 000 kV可卸式引線中的引線接頭及等電位線接頭與套管下端的接線板聯(lián)結(jié)好，連接螺栓扭緊力矩符合規(guī)定，高壓套管尾部與1 000 kV可卸式引線的位置關(guān)系如圖10所示，然后使套管繼續(xù)下落就位，檢查確認套管底部金屬底座、載流端子板包括均壓球和套管之間的等電位聯(lián)線全部在均壓球中，并注意等位聯(lián)線連接后不能過緊。

變壓器內(nèi)高壓出線系統(tǒng)安裝應(yīng)在廠家指導(dǎo)下安裝，安裝過程應(yīng)注意檢查成型絕緣裝置、絕緣支架、引線絕緣包扎等是否在設(shè)計位置，有否移位、損壞或松脫等現(xiàn)象；校核確認帶電體的絕緣距離及等電位聯(lián)線連接可靠，若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)給予調(diào)整或修復(fù)，引線絕緣包扎必須認真仔細，每次只能用兩層絕緣紙包扎，包扎絕緣每一層都要緊實，不允許內(nèi)層松外層緊產(chǎn)生皺褶或空腔現(xiàn)象。

圖1 0高壓套管與1 000 kV引線裝配

6 結(jié)語

在系統(tǒng)總結(jié)傳統(tǒng)500 kV電力變壓器安裝技術(shù)基礎(chǔ)上，針對大容量變壓器現(xiàn)場安裝所具的特殊性和差異性，通過對內(nèi)絕緣防潮控制、絕緣油凈化處理、真空處理、器身絕緣干燥處理和套管及高壓出線系統(tǒng)安裝等關(guān)鍵施工技術(shù)的創(chuàng)新，確保大容量電力變壓器現(xiàn)場安裝質(zhì)量，使變壓器能夠安全可靠地投入運行。

[1]錢旭耀，劉霞，劉海濤，等．1 000 kV特高壓油浸電力變壓器施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J]．電力設(shè)備，2008，9（7）∶21－26．

[2]錢旭耀．變壓器油及相關(guān)故障分析處理技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2006．

[3]GB/T 7595－2008運行中變壓器油質(zhì)量[S]．北京：中國電力出版社，2009．

[4]錢旭耀．利用2個動態(tài)平衡過程提高變壓器絕緣現(xiàn)場干燥處理的效果[J]．電力建設(shè)，2005，26（1）∶23－26．

[5]張建坤，賀虎，鄧德良，等．特高壓變壓器現(xiàn)場安裝關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2009（33）∶1－6．

[6]劉東升，趙峰，張喜樂，等．1 000 kV交流特高壓變壓器關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．變壓器，2010，47（5）∶30－34．

（本文編輯：楊勇）

Innovation of Key Technology for Field Installation of Large Capacity Power Transformers

CHEN Jinshan1，ZHANG Malin1，QIAN Xuyao1，LEI Dong2
（1．Zhejiang Thermal Power Construction Company，Hangzhou 310016，China；2．State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

The field installation quality of large capacity power transformers concerns the safe operation of transformers and power grid．Aiming at the field installation characters of large capacity transformers,innovation of key installation technology is conducted∶adopting active moisture-proof,damp-proof,dust-proof measures;adopting new technologies of oil thermal circulation，oil purification and vacuum treatment,etc．This paper discusses essentials of large-scale casing hoisting and lead wire installation．Thus installation quality of transformers can be greatly improved and safe and stable operation of transformers can be guaranteed．

large capacity；transformer；insulation and damp-proof；oil purification；vacuum；casing

TM405

：B

：1007－1881（2014）07－0011－05

2014-05-02

陳錦山（1956-），男，杭州人，工程師，從事電力工程項目管理工作。