（广州西门子变压器有限公司）
摘要：±1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高，输送容量最大，输电距离最长的直流输电工程。换流变压器作为特高压直流输电工程的核心设备之一，具有附件体积大，安装结构复杂，工艺处理要求较高等特点。因此对现场安装中风险把控和工艺控制提出了更高的要求。
关键词：±1100kV换流变压器；现场安装
0.引言
昌吉-古泉±1100kV特高压直流输电工程起于新疆昌吉换流站，止于安徽古泉换流站。线路总长3319km，额定电压±1100kV，额定输送功率12GW。昌吉-古泉±1100kV特高压直流输电工程是国家为落实治理大气污染行动计划，落实“一带一路”举措所建造的世界电压等级最高，输电线路最长，输送容量最大，技术水平最先进的特高压直流输电工程。作为第二条“疆电外送”特高压直流输电工程，该工程的建设，对拉动新疆地区经济发展，缓解华东地区日益紧张的用电需求具有重大的意义。在该工程中，首次将直流电压等级由原先的±800kV提升至±1100kV，这对换流变压器的绝缘性能提出了更高的挑战。±1100kV换流变压器相比于±800kV换流变压器，具有容量大，油箱体积大，阀侧套管重量大，出线装置结构复杂等新技术难点。为确保换流变压器安装质量，在换流变压器现场安装的各个环节必须严把控，高要求。
1.换流变压器安装步骤
±1100kV换流变压器（以下简称换流变）由于体积较大。若换流变本体就位于最终运行位置，则在换流变附件安装过程中会与降噪装置（Box-In）的安装位置产生冲突。因此，换流变的安装将在换流变广场进行。现场安装步骤可细分为本体就位，附件安装，牵引就位，抽真空，真空注油，热油循环，静置。
图1.±1100kV换流变现场安装流程
2.换流变附件安装
±1100kV换流变与一般的±800kV换流变相比，±1100kV阀侧套管重量增加了250%，由6.2T增加至15.5T；轴向直径增加了9%，由1.1m增加至1.2m。由于换流变容量的增大，±1100kV换流变总重量也有较大的提升，由550T增加至920T。冷却器组数增加至6组。这就意味着±1100kV换流变的附件现场安装将更加困难。
在不破换流变本体内部正压情况下，可安装冷却系统及其冷却管道等外部附件。网侧出线装置和套管以及阀侧出线装置和套管的安装必须在破除换流变本体正压的情况下进行。对于换流变的露空安装有以下要求：
（1）在湿度小于或等于75%的情况下方可允许变压器破除本体正压，且在换流变露空过程中，需要不断向换流变内充入不高于-55oC的干燥空气以保护器身免受湿润空气影响。
（2）若当天无法完成附件安装，在当天的安装完成后，需向换流变本体充入不高于-55oC的干燥空气至本体压力达到0.02MPa~ 0.03MPa。首次破除正压后，无论是否充入干燥空气，必须在144小时以内完成所有附件安装。否则，需对换流变抽真空，使本体真空度达到1mbar以下并保持12小时后，方可继续在换流变器身露空的情况下进行附件安装。
2.1冷却系统及其冷却管道安装
换流变由于其容量大，对于散热的要求也比一般电力变压器要高，因此宜采用强迫油循环导向风冷冷却方式对换流变进行冷却。换流变的冷却系统由冷却器，油泵以及油流继电器组成。其中，冷却器中含有许多组细小的波纹片，可有效提高变压器热油与空气的热交换面积，提高冷却效率。
图2.冷却器吊装示意图
冷却器在吊装过程，需注意保护波纹片不受损坏，应使用冷却器上起吊专用吊点进行起吊作业。冷却器垂直调整过程中，应注意吊车主钩与副钩应同时行进至一定高度后，副钩缓缓下落，最终使冷却器处于垂直状态。起吊时，还应注意最大吊索夹角应不大于90o。
冷却器管道的安装过程中，应确保法兰位置的胶圈放置正确，无移位，避免因胶圈放置位置不当而引起后续安装过程中变压器渗油。
2.2±1100kV阀侧出线装置及套管安装
±1100kV换流变阀侧出线装置上有许多分段式起吊吊耳，但其强度不能承受整个出线装置的重量。在起吊过程中，应注意使用加厚吊耳并配合特殊卸扣起吊，不可使用其他部位吊耳作为起吊点起吊。
图3.阀侧出线装置起吊示意图
在阀侧出线装置与器身安装前，应测量阀侧出线装置铜管法兰面距离阀侧出线装置安装法兰面的距离值B（如图4所示），确保铜管法兰与阀侧出线装置法兰面的距离在生产厂家建议的合适范围内，避免因阀侧出线装置内铜管连接部分过长而导致在后续安装过程中损坏器身绝缘纸筒。±1100kV换流变阀侧出线装置结构复杂，出线装置绝缘纸筒与器身纸筒采用搭接安装方式。出线装置绝缘纸筒层数多且密集。每一层绝缘纸筒搭接位置受制于绝缘等级及体积所限，较±800kV换流变要更为狭窄。在安装出线装置与器身搭接层的过程中，应谨慎小心，防止绝缘纸筒朝一侧偏移，造成出线装置绝缘纸筒与器身绝缘纸筒相碰撞，刮蹭而损坏。
图4.阀侧出线装置测量部位示意图
±1100kV阀侧套管是换流变的核心部件，连接着换流阀及换流变，既要承受直流电压，也要承受交流电压。±1100kV阀侧套管具有体积大，长度长，重量大，安装要求高等特点。在起吊过程中，应使用±1100kV阀侧套管专用吊具起吊，以免损坏套管。
图5.±1100kV阀侧套管起吊示意图
在±1100kV阀侧套管安装前，测量阀侧套管法兰至套管油端导电杆之间的距离，同时测量阀侧出线装置法兰至导电杆铜座距离A（如图4所示）。若所得距离与生产厂家图纸要求相差较小，可通过增加或减少±1100kV阀侧出线装置套管端调节法兰数量进行调节。±1100kV套管安装过程中，应有至少2人扶套管，随时调节阀侧套管位置，尽量保持阀侧套管沿阀侧出线装置中心线移动，避免套管在行进过程中与出线装置内电流互感器或绝缘件磕碰而损坏。
2.3网侧套管安装
网侧套管相较阀侧套管，体积小，重量轻，起吊工艺及安装较简单且无需专用吊装工具。由于网侧套管为垂直安装，在翻转套管时，需要两台吊车相互配合。首先两台吊车吊臂同时上升，从网侧套管包装箱吊出网侧套管。上升至一定高度后，起吊点在网侧套管端部的吊车吊臂继续缓慢上升，同时起吊点在网侧套管法兰处的吊车吊臂缓慢下降，最终使网侧套管处于垂直状态。
安装网侧套管时，亦需至少2人环抱套管。网侧套管缓慢下落时，确保套管处于垂直位置且不会磕碰到其他物体。
3.换流变真空处理
换流变在现场安装过程，器身不可避免将受到湿润空气中水分的影响，因此在完成附件安装后，必须对换流变进行真空处理。换流变的真空处理将很大程度上决定换流变的器身绝缘性能，必须按照生产厂家的工艺文件执行。
完成所有的换流变附件安装后且换流变牵引至基础上后，可进行换流变真空处理流程。在开启真空泵前，应按照生产厂家说明，对所有阀门状态进行确认。换流变真空处理具体方法为：
（1）换流变本体抽真空至本体真空度小于或等于1mbar。记录下此时的真空度1
（2）关闭真空泵，1小时后查看本体真空度，记录下此时的真空度2
（3）计算泄露率：
（4）若泄露率≤10mbar*L/s则此时换流变密封良好，可继续抽真空。若泄露率＞10mbar*L/s，则换流变存在因安装过程中操作不当而造成的较大泄露点，此时应停止抽真空并处理泄露点。
注意：测量泄露点的目的是判断目前换流变的密封状态以评估抽真空的安全性，若泄露率过大，则湿润空气有可能会进入到器身并影响器身绝缘。
（5）若泄露率满足要求，重新开启真空泵，直至本体真空度≤1mbar后，开始计算真空保持时间。
由于±1100kV换流变体积大，容量大，因此需保持换流变本体真空度长时间在1mbar以下。此举有利于在安装过程中，因换流变器身露空而进入换流变本体的湿润空气被充分抽出，保证器身绝缘性能。不同电压等级的换流变所需的真空保持时间如表1所示。
注意：在换流变真空保持时间内，不允许真空泵停止工作。若因不可抗力因素导致真空泵停止工作，应立即向换流变充入露点≤-55oC的干燥空气。待不可抗力因素消除后，重新开启真空泵使换流变本体真空度达到1mbar以下后重新计算真空保持时间。
4.真空注油
注油前，需对油品进行检验，油品合格后方可注入换流变内。绝缘油品要求如下：
(1)击穿电压≥75kV
(2)微水≤8ppm
(3)介损(90oC)≤0.5%
(4)颗粒度（仅针对直径≥5um颗粒）≤1000个/100ml，无直径大于100um颗粒。
(5)含气量≤1%
由换流变上部注油阀开始注油，控制注油速率≤4000L/h并按照厂家生产厂家要求设置注油油温。注油过程中，保持真空泵开启，油处理设备喷淋室内真空度≤2mbar。
注油时，为防止本体油位计卡涩而引起油位误导，应使用透明软管接在换流变本体上，利用“等液面原理”随时监控真实油位，防止在真空状态下油位过高而使绝缘油吸入胶囊中。
换流变注油至相应高度后，关闭真空泵，利用干燥空气缓慢充入换流变本体内使换流变本体恢复常压。对换流变进行全面排气后，结合透明管真实油位和本体油位计指示情况对油位进行调整，确保换流变注油高度符合安全运行要求。
5.热油循环
换流变热油循环的目的是干燥器身，同时滤除油箱内杂质，提高换流变器身绝缘性能。热油循环过程分为两部分，即换流变本体热油循环及换流变本体带冷却系统热油循环。
换流变本体热油循环在完成真空注油后即可进行。关闭冷却系统阀门，使换流变本体与冷却系统分离。将滤油机油管分别接入换流上部油处理阀和下部油处理阀处，热油循环过程中流速≤10000L/h。待换流变顶层油温达到55oC~65oC时开始计算热油循环时间。
不同等级的换流变依据其器身大小的差异，所需本体热油循环时间也不同。
换流变本体满足热油循环保持时间要求后，打开冷却系统阀门，将油泵分为两组，开启油泵，每组油泵继续循环12小时，带油泵热油循环总时间达到24小时以上时，结束热油循环。
6.静置
换流变静置时间是指换流变完成热油循环后至高压试验前所需的静置时间。在此期间，换流变按照厂家要求静置时间对换流变静置。静置期间可对换流变进行二次功能调试及常规试验。
7.结束语
±1100kV换流变成功完成现场安装标志着我国的电气设备安装水平迈入世界顶尖水平。±1100kV直流输电工程作为世界上首条直流输电线路的成功投运印证了我国电力行业发展之迅猛及强盛。本文针对±1100kV换流变现场安装的难点做出了详尽的分析和介绍，提出了换流变安装过程中的技术难点及控制因素，可供未来特高压直流输电工程换流变现场安装参考和借鉴。对于特高压直流输电工程中换流变的安装工艺的创新及应用具有重大的意义。
参考文献
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论文作者:杨耀安
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：套管论文; 热油论文; 本体论文; 装置论文; 真空论文; 过程中论文; 冷却器论文; 《电力设备》2019年第4期论文;