摘要：大型水电厂多为发电机-变压器单元接线，主变压器是电厂重要的变电设备，其运行健康水平直接影响到该单元机组的发电能力。我国上世纪90年代投产的一批水电厂其主变压器已运行20余年，由于设备老化带来的性能指标下降日趋严重，对电厂机组的发电能力带来不利影响，在当前电力市场形势下，发电厂确保机组具备发电能力是首要生产任务，因此对部分性能指标明显下降的主变压器进行更换就显得十分必要。本文从主变压器更换设计、招标、实施、试验等阶段，结合水电厂设备特点及地理条件，分析主变压器更换的关键要点。
关键词：水电厂；主变压器；接口
前言:大型水电厂多位于偏远山区，交通条件较差，多采用公路运输，受运输条件限制，变压器多为单相变压器，大部分单相容量大于100000kVA,因水电厂取水便利，为节省空间和提高冷却效率，主变压器多采用强迫油循环水冷方式。主变压器与电厂其它设备接口主要为：高压侧接口、低压侧接口、中性点接口、水冷却器接口，其中变压器高压侧接口设备多为GIS，低压侧接口设备多为IPB，中性点多为直接接地或经接地刀闸接地，水冷却器与电厂冷却水系统相连接。大型水电厂主变压器更换的要点主要就是解决变压器各接口问题及运输问题，建议将主变压器更换分为设计、购置、监造、施工、试验等五个合同，或者也可以整体总包。
1 设计阶段要点分析
大型水电厂主变压器更换设计阶段的主要任务是：确定设备技术参数、编制招标文件、召开设计联络会等，此阶段任务可委托设计院实施。
1.1 确定设备技术参数
由于是对原有主变压器进行更换，因此变压器型式、额定容量、相数、额定频率、额定电压、联结组别、极性、冷却方式等参数均可参照原变压器技术参数而不做改动，现今的变压器制造工艺较二十年前有较大提高，因此可以在变压器空载损耗、负载损耗、效率、噪声、温升等指标上较原变压器有所提高，进一步来讲，降低空载损耗就要在硅钢片的选材上提出具体要求，降低负载损耗就要在铜导线的选材上提出具体要求。
1.2 编制招标文件
编制招标文件原则是要让足够数量的、有技术实力的潜在供应商入围，在规定投标人条件时就要审慎，通常可以在供货业绩上限制供应商数量，大型水电厂多使用强迫油循环水冷却主变压器，因此可在供货业绩上通过强迫油循环水冷却变压器供货业绩限制供应商数量，通常只有国内几家综合实力较强的大型变压器制造厂符合此条件。
编制招标文件时一定要将变压器更换的设备范围讲清楚，更换设备范围通常包括变压器本体、附件（含套管、储油柜、冷却器、压力释放阀、瓦斯继电器、温度表、油位计、端子箱、CT等），因大型水电厂肯定有多台主变压器，建厂时为一批次采购，变压器本体及附件的生产厂家均一致，本次只是对其中一台主变压器进行更换，为了减少备品备件数量及方便后续维护工作，就要考虑本次更换的变压器附件与其它变压器附件的匹配性，通常对非主要附件可在招标文件中指定与其它变压器附件一致的品牌或厂家。如本次更换变压器需加装色谱、铁芯接地电流、高压套管绝缘等在线监测装置也要在招标文件中明确。另外，建议将变压器运输一并打包招标，委托给变压器制造厂，由其负责变压器出厂后至项目现场的运输工作。
在招标文件中要给出原变压器布置图和外形图，明确标出变压器高压套管升高座、低压套管升高座、中性点套管升高座及冷却器接口与变压器中心的距离，方便投标人在投标中参考。由于新变压器与原变压器尺寸和高度未必一致，因此要提前预想如尺寸、高度不同如何做好各接口的连接，必要时需将部分GIS及IPB纳入更换范围。
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1.3 召开设计联络会
一般来讲，大型水电厂主变压器更换需召开二次设计联络会，第一次在项目所在地，召开时间为购置、施工、试验合同签订后，由业主方、设计方、制造厂、施工方及试验单位参会，先现场查勘，重点确定变压器更换基准点（通常以变压器中心在地面的投影位置或变压器轨道上夹轨器位置为基准点），查看各接口连接情况，现场实测所需的各项尺寸，在会上对变压器尺寸、技术参数、各接口连接、初步施工方案、试验项目进行第一次沟通；第二次在制造厂，召开时间为制造厂绘制变压器图纸及确定各项技术参数后，由业主方、设计方、制造厂及监造方参会，在会上确定变压器图纸及技术参数，之后制造厂即按照第二次设计联络会确定的图纸及技术参数进行变压器生产，监造方入厂开展监造工作。
1.4 招标阶段要点分析
本阶段招标主要指变压器的招标采购。主变压器更换项目不同于新建项目，其制约因素较多，如：变压器与电厂原有设备的连接、变压器后续维护、备品备件储备等，因此由实力相对较强的供应商供货方能确保更换效果，推荐采用公开招标、资格预审的方式进行变压器招标采购。
经资格预审确定投标人后，业主方应组织现场踏勘，将更换范围、技术难点、各接口连接情况向投标人进行说明，并结合现场踏勘请投标人查看变压器的运输路线，便于投标人核算成本和投标报价。
2 实施阶段要点分析
本阶段主要包括变压器生产及变压器更换现场施工。
2.1 变压器生产
变压器生产过程建议委托监造方全程入厂监造，重点对硅钢片及铜导线选材、变压器制造各环节工艺进行监理和把控，业主方可派专业人员在变压器总装及出厂试验阶段进行现场见证，特别是变压器总装阶段，可对变压器器身的整体情况进行检查，重点检查变压器铁芯、夹件间绝缘及对油箱外壳绝缘。变压器总装后需进行抽真空、注油、热油循环处理，此环节重点检查真空度、热油循环温度及时间等。变压器出厂试验阶段则对照合同技术协议查看试验项目是否齐全，各项指标是否满足要求。
2.2 现场施工
变压器更换现场施工包含土建施工、原变压器拆除、新变压器安装等工作，重点要结合现场设备布置位置考虑施工顺序，施工过程中其它设备仍在运行，要考虑施工过程对其它运行设备的影响。另外，为减少变压器更换施工对电厂发电的影响，要尽量优化施工方案，减少停电时间。
3 试验阶段要点分析
本阶段主要指主变压器更换后现场进行的交接试验。由于变压器高压侧连接设备为GIS，其高压套管为油/SF6套管，对变压器进行高压试验时，需在高压套管外安装GIS（GIS倒杆与高压套管间试验断口断开），充入SF6，并静置72h后方能开展试验，试验后排出SF6，恢复试验断口，再静置72h后变压器才具备投运条件。为了减少以上SF6充放气布置及静置时间，可在变压器招标采购时采购一支试验套管，其外部暴露在空气中即可开展变压器高压试验，试验结束后拆除试验套管，安装GIS，充入SF6，静置72h后即可投入运行。变压器现场交接试验项目参照GB 50150《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》及合同技术协议中规定的试验项目及指标进行。
总结:主变压器更换工程主要受制于地理环境、与其相连的其它设备、施工过程中可能影响的其它运行设备等因素，因此在设计、招标、实施、试验等阶段皆应考虑以上因素，从设计上开始进行把控，做好现场勘测，解决变压器各侧接口的连接设计问题；招标阶段主要做好对入围供应商的把控，确保具备合同履约能力的供应商进入投标环节；实施阶段主要做好变压器总装及出厂试验验收，尽量减少停电时间；试验阶段建议配置试验套管，此项在招标阶段就需要明确。做好以上几点，基本上就可以确保变压器更换工程的实施质量，达到预期效果。
参考文献:
[1]GB1094-2013.电力变压器[S].北京:中国标准出版社,2014.
[2]GB/T17468-2008电力变压器选用导则[S].北京:中国标准出版社,2009.
论文作者:杜海波1,彭亚杰2,高芝国3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：变压器论文; 水电厂论文; 套管论文; 阶段论文; 设备论文; 接口论文; 现场论文; 《电力设备》2017年第32期论文;