楊 征，李茹勤，黃健金

(國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450007)

0 引言

在構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代大背景下，發(fā)展特高壓UHV (ultra high voltage)電網(wǎng)是關(guān)鍵。截至2018年年底，全國共建成“八交十三直”特高壓工程，核準(zhǔn)在建“四交兩直”工程，建成和核準(zhǔn)在建特高壓工程線路長(zhǎng)度超過3.3萬 km、變電（換流）容量超過3.3億kW。27條特高壓工程縱橫東西南北，一張以特高壓為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)已經(jīng)成形。建成后，國家電網(wǎng)公司特高壓變壓器和并聯(lián)電抗器合計(jì)超過800臺(tái)，若按照每年0.25%的故障率算，有2臺(tái)特高壓變壓器（電抗器）故障，將嚴(yán)重影響全國特高壓骨干電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司積極學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)特高壓變壓器的檢修方式進(jìn)行了深入探索和思考，在全面調(diào)研和科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，整合社會(huì)資源，搭建電網(wǎng)企業(yè)與設(shè)備制造企業(yè)合作共贏的橋梁，提升公司特高壓設(shè)備檢修的專業(yè)化能力，構(gòu)建了特高壓變壓器工廠化檢修模式，形成了一整套特高壓變壓器工廠化檢修的標(biāo)準(zhǔn)化體制，建立了專業(yè)化的檢修基地。目前，基地已完成1臺(tái)1 000 kV特高壓主變壓器的現(xiàn)場(chǎng)解體、檢修和裝配以及2臺(tái)500 kV電流互感器的解體工作，不僅有助于設(shè)備故障分析和設(shè)備預(yù)檢查等調(diào)查研究性工作，而且顯著提高了設(shè)備的檢修效率[1]。

1 檢修新模式研究的必要性

特高壓變壓器體積龐大，自身重量超過450 t，高度達(dá)到6 m，運(yùn)輸前需要加充干燥氮?dú)?，?duì)沿途橋梁、道路進(jìn)行加固，障礙物拆除等。走船運(yùn)時(shí)，還須恰逢河流的豐水期，運(yùn)輸圖如圖1所示。特高壓變壓器本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，若在現(xiàn)場(chǎng)解體檢修，受到基礎(chǔ)承重、環(huán)境溫度、濕度、潔凈度、起吊設(shè)備及技術(shù)條件等諸多因素制約，檢修環(huán)境實(shí)現(xiàn)困難[2]。

圖1特高壓變壓器運(yùn)輸圖

據(jù)基建階段經(jīng)驗(yàn)，若返廠檢修，沿途橋梁改造和加固費(fèi)用約8 000萬元，數(shù)額巨大。

由于返廠檢修的運(yùn)輸環(huán)境復(fù)雜，協(xié)調(diào)沿途復(fù)雜的地方關(guān)系難度大，這些都大大增加了檢修工期的不確定性，導(dǎo)致在運(yùn)設(shè)備將長(zhǎng)期處于無備品備用狀態(tài)，給特高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。因此，迫切需要探究新的檢修模式[3-4]。

2 科學(xué)分析確定檢修方案

本次以特高壓南陽站主變壓器檢修為契機(jī)，研究和構(gòu)建特高壓變壓器工廠化檢修模式。項(xiàng)目實(shí)施前針對(duì)方案評(píng)審、廠家遴選、建設(shè)方式、檢修標(biāo)準(zhǔn)等開展了全方位前期調(diào)研，將變壓器故障相修復(fù)和構(gòu)建特高壓變壓器工廠化檢修模式兩項(xiàng)工作合并，共同推進(jìn)。邀請(qǐng)國內(nèi)科研院校、主流設(shè)備廠家和行業(yè)權(quán)威專家參與評(píng)審，進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)分析，編制項(xiàng)目技術(shù)規(guī)范書，完善并規(guī)范化檢修流程和出廠驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等；同時(shí)，兼顧其他廠家設(shè)備特點(diǎn)和輸變電通用設(shè)計(jì)原則，構(gòu)建國內(nèi)一流的專業(yè)化檢修基地。

為加快故障主變壓器修復(fù)，國家電網(wǎng)公司運(yùn)檢部同國網(wǎng)公司交流部、國網(wǎng)河南電力公司、國網(wǎng)中國電科院、國網(wǎng)經(jīng)研院、沈變和特邀專家對(duì)修復(fù)方案進(jìn)行了研究，提出3個(gè)備選方案。

方案一：整體返廠。費(fèi)用約8 000萬元，費(fèi)用高，并需協(xié)調(diào)復(fù)雜的地方關(guān)系，通行手續(xù)難以辦理，時(shí)間不可控。

方案二：租用場(chǎng)地搭建臨時(shí)廠房。租地4.7畝，費(fèi)用約942萬元，工期需135 d，廠房使用后拆除，土地復(fù)原。

方案三：建設(shè)永久性檢修廠房。征地4.7畝，費(fèi)用約2 070萬元，工期與臨時(shí)廠房方案基本相同。

方案三永久廠房方案雖然一次性投資較大，但該方案實(shí)施后可成為工廠化檢修基地，為南陽站及周邊區(qū)域的大型設(shè)備檢修提供場(chǎng)地，并滿足南陽站Ⅲ期擴(kuò)建解體變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝的需求，在反復(fù)論證和科學(xué)分析基礎(chǔ)上，最終確定永久檢修廠房方案，工期約237 d。

3 工廠化檢修基地的構(gòu)建

特高壓變壓器工廠化檢修模式的構(gòu)建和實(shí)施過程主要?jiǎng)澐譃闄z修基地建設(shè)、設(shè)備推移、檢修作業(yè)、試驗(yàn)驗(yàn)收和模式固化共計(jì)5個(gè)階段。

3.1 檢修基地主體設(shè)計(jì)科學(xué)化

1 000 kV特高壓南陽站主變壓器維修廠房項(xiàng)目位于河南省南陽市方城縣趙河鎮(zhèn)。

1 000 kV特高壓南陽站北側(cè)圍墻外，新征土地4.7畝。新建主變壓器維修廠房1棟，地上1層，建筑高度20.55 m，總建筑面積585.7 m2，建筑總體積1 1420 m3。

維修廠房采用鋼框架—中心支撐結(jié)構(gòu)，維修廠房基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。廠房?jī)?nèi)主要布置主變壓器檢修區(qū)、配件存放區(qū)等，外墻及屋面采用100 mm厚復(fù)合壓型鋼板，地面采用環(huán)氧砂漿自流平地面。廠房抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05 g。在整體布局方面，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案將廠房?jī)?nèi)部通道與室外道路相連，實(shí)現(xiàn)環(huán)形生產(chǎn)通道設(shè)計(jì)。在內(nèi)部布局方面，按照檢修工藝流程推送方式設(shè)計(jì)檢修工位布局，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備流水線式生產(chǎn)模式，突出了檢修基地主體設(shè)計(jì)專業(yè)化。

3.2 檢修基地裝備配置專業(yè)化

檢修基地按照行業(yè)一流、適度超前的原則配置特高壓變壓器工廠化檢修裝備。重點(diǎn)打造了廠房?jī)?nèi)起重吊裝、器身裝配、移動(dòng)式煤油汽相干燥、真空注油、器身壓服和輔助加熱等8大系統(tǒng)，如圖2所示。其中，起重吊裝系統(tǒng)由1 000 t龍門吊、100 t橋式起重機(jī)和軌道推進(jìn)器等設(shè)備構(gòu)成，用于對(duì)器身、箱蓋、線圈、鐵芯等部件的起吊，解決了特高壓變壓器在現(xiàn)場(chǎng)吊芯存在較大困難的問題。8大系統(tǒng)共同打造了國內(nèi)領(lǐng)先的檢修基地硬件設(shè)施，滿足1 000 kV及以下電壓等級(jí)國內(nèi)各主要廠家變壓器現(xiàn)場(chǎng)解體檢修要求。

圖2 檢修基地設(shè)備配置

3.3 設(shè)備推移精準(zhǔn)化

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》（變電部分）規(guī)定及相關(guān)要求：1 000 kV設(shè)備帶電運(yùn)輸安全距離8.25 m。

主變壓器推移階段，變壓器最高點(diǎn)以及外廓距運(yùn)行設(shè)備最近點(diǎn)在變壓器油枕處，整個(gè)推移距離450 m，如圖3所示。運(yùn)輸路徑中變壓器與帶電體的安全距離測(cè)量和計(jì)算如下。

變壓器推移車組運(yùn)行時(shí)沿道路中心行駛，道路寬度5.50 m。圖3中右側(cè)主變壓器避雷器均壓環(huán)底部距離變壓器油枕最高點(diǎn)的垂直距離為5.42 m，避雷器均壓環(huán)外沿與變壓器油枕右側(cè)水平距離6.85 m，最后得出安全距離為8.68 m。

同理，左側(cè)電容式電壓互感器CVT（capacitance type voltage transformer）距離變壓器油枕最高點(diǎn)的垂直距離5.92 m，CVT底部外沿距離油枕左側(cè)水平距離7.43 m，計(jì)算可得安全距離為9.50 m。

分析可知變壓器運(yùn)輸車組外廓最寬、最高位置與帶電體的安全距離滿足要求。

圖3 主變壓器推移示意圖（m）

3.4 檢修作業(yè)和試驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)化

通過與廠家的密切合作與技術(shù)交流，明確主變壓器檢修的標(biāo)準(zhǔn)化流程，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)檢修標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，細(xì)化工作步驟，量化關(guān)鍵工藝，編制標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡和檢修驗(yàn)收作業(yè)指導(dǎo)書，確保主變壓器的檢修質(zhì)量。

主變壓器器身檢修主要包換以下27項(xiàng)檢修流程，如圖4所示。在檢修過程中，創(chuàng)新提出的特高壓變壓器工廠化檢修工藝中熱油循環(huán)內(nèi)外同步加熱的理念，“材料學(xué)+力學(xué)+數(shù)據(jù)對(duì)比法”運(yùn)維策略的實(shí)踐運(yùn)用，以及氣象干燥技術(shù)在特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)中首次應(yīng)用指導(dǎo)原則等，顛覆了原有工藝，極大地縮短了變壓器現(xiàn)場(chǎng)檢修工期。

圖4 主變壓器檢修流程

檢修完成后需要進(jìn)行相關(guān)特高壓變壓器出廠例行試驗(yàn)23項(xiàng)，主要包含變壓器主體器身狀態(tài)下的試驗(yàn)和變壓器主體成品狀態(tài)下的試驗(yàn)。南陽站主變壓器解體檢修，如圖5所示，重新裝配后，各項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)收項(xiàng)目全部合格。

圖5主變壓器拆解圖

3.5 工廠化檢修模式化

本次檢修作業(yè)完成后，檢修主變壓器裝配的8大系統(tǒng)和科學(xué)搭建的檢修廠房共同構(gòu)成了國內(nèi)領(lǐng)先的檢修基地，形成了特高壓變壓器工廠化檢修標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，如圖6所示。

圖6 工廠化檢修標(biāo)準(zhǔn)工藝流程結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)一次檢修設(shè)備的不同，整個(gè)檢修廠房按照用途固化為3個(gè)功能區(qū)：設(shè)備檢修區(qū)、高壓實(shí)驗(yàn)區(qū)和輔助設(shè)備區(qū)。3個(gè)區(qū)域功能劃分明確，設(shè)備檢修區(qū)承擔(dān)變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等一次設(shè)備的專業(yè)化檢修工作，高壓試驗(yàn)區(qū)承擔(dān)各種高壓電氣試驗(yàn)，輔助設(shè)備區(qū)則放置各種檢修和試驗(yàn)輔助儀器及備品備件等。

4 創(chuàng)新管理促進(jìn)精益化水平提升

本次工廠化檢修模式的構(gòu)建過程中，引入精益管理理念，提高檢修精益化管理水平。

在現(xiàn)場(chǎng)管理精益化的基礎(chǔ)之上，提出預(yù)控措施精益化、安全監(jiān)督精益化、進(jìn)度管控精益化和指標(biāo)管理精益化相結(jié)合的“五位一體”的精益化管理體系，促進(jìn)精益化管理水平的顯著提升[5-7]。

在創(chuàng)新提出的安全監(jiān)督精益化管理中，采用多方法、多手段和多素材相結(jié)合，應(yīng)用目視化管理和射頻識(shí)別技術(shù)RFID（radio frequency identification）、實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化管控，由專人閉環(huán)負(fù)責(zé)到底。對(duì)設(shè)備檢修進(jìn)行全過程記錄檢修廠房與試驗(yàn)系統(tǒng)和油氣相干燥系統(tǒng)等輔助生產(chǎn)設(shè)備接口，做到試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步、共享，將工作痕跡留下來，通過痕跡來記錄安全工作的過程、方法和成效，達(dá)到安全監(jiān)督精益化[8-9]。進(jìn)一步細(xì)化和量化安全責(zé)任到位標(biāo)準(zhǔn)，形成了責(zé)任明確、界面清晰、協(xié)調(diào)有力的現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)督保障體系，并邀請(qǐng)第三方全過程監(jiān)督。安全監(jiān)督精益化管理體系如圖7所示。

為規(guī)范特高壓變壓器工廠化檢修技術(shù)管理，國網(wǎng)河南檢修公司編制了《國網(wǎng)河南檢修公司特高壓變壓器工廠化檢修技術(shù)規(guī)程》，包含廠房管理規(guī)范、檢修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)指導(dǎo)書等十多項(xiàng)技術(shù)文件，明確了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[10-11]；同時(shí)，為了確保檢修效率和人員安全，建立安全保障體系，編制了《國網(wǎng)河南檢修公司特高壓變壓器工廠化檢修管理規(guī)范》，提高精益化管理水平。

圖7 安全監(jiān)督精益化管理體系統(tǒng)圖

為了推廣特高壓變壓器工廠化檢修體系，2018年，國網(wǎng)河南檢修公司聯(lián)合國內(nèi)變壓器廠家編寫了《特高壓變壓器工廠化檢修模式實(shí)施導(dǎo)則》，率先形成了特高壓變壓器工廠化檢修體系典型模塊兩級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體系，保證特高壓變壓器工廠化檢修體系的順利推廣。

5 特高壓變壓器工廠化檢修項(xiàng)目實(shí)施效果

5.1 技術(shù)效益

項(xiàng)目的成功實(shí)施，填補(bǔ)了特高壓變壓器工廠化檢修技術(shù)國內(nèi)空白，創(chuàng)新提出了熱油循環(huán)內(nèi)外同步加熱理念，氣象干燥技術(shù)在特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)中首次應(yīng)用。工廠化檢修基地的成功構(gòu)建不僅為特高壓設(shè)備故障分析、修復(fù)及定檢預(yù)試等提供場(chǎng)地、技術(shù)、人員和設(shè)備的支持，而且有助于設(shè)備故障分析和設(shè)備預(yù)檢等調(diào)查研究性工作。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)科學(xué)分析對(duì)比，現(xiàn)有檢修模式與傳統(tǒng)返廠檢修模式相比較節(jié)約1 100萬元。長(zhǎng)期來看，項(xiàng)目成功實(shí)施后，拓寬客戶渠道，可以為周邊1 000 kV及以下設(shè)備提供檢修場(chǎng)地和技術(shù)支持，每年大約可為公司實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益約500萬元，降低閑置成本。

6 結(jié)論與展望

工廠化檢修模式的成功實(shí)施，突破了傳統(tǒng)的檢修瓶頸，打造了一個(gè)廠家資源集約化、檢修業(yè)務(wù)集約化、人力資源集約化以及多重功能集約化的多維度集約化平臺(tái)。成為國內(nèi)首家成功開展交流1 000 kV電壓等級(jí)特高壓變壓器現(xiàn)場(chǎng)檢修的工廠化檢修基地。為國內(nèi)外大型電氣設(shè)備檢修提供了新方法、新思路、新模式，具備極高的社會(huì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。未來將探索實(shí)現(xiàn)該套工廠化檢修裝備可拆卸、可靈活移動(dòng)、可便捷運(yùn)輸、可模塊組裝等功能，打造工廠化檢修的移動(dòng)式設(shè)備檢修平臺(tái)。