變壓器擴容改造技術(shù)探析

周 宣，蔡燕榮

(山西晉煤天源化工有限公司，山西 晉城 048400)

1 概述

為了響應(yīng)國家節(jié)能計劃，某單位決定新增技術(shù)改造項目，屆時將增加約14 000 kW負荷。原主變壓器容量為2×50 MVA，實際運行負荷已接近變壓器容量的80 %左右，處于經(jīng)濟運行狀態(tài)。據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》，變壓器的經(jīng)濟運行負荷率宜控制在75 %～85 %，不能低于60 %。而新增項目投運后，負荷率將達到95 %。

據(jù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》(上冊)，變壓器的負荷率通過功率損失降到最低點后，功率損失將隨負荷率的增加而上升，變壓器的運行壽命將縮短。因此，為滿足新增技改項目的用電要求，需將其中1臺變壓器的容量增加到63 MVA，將負荷率維持在適宜范圍內(nèi)，以滿足新增項目投運后變壓器的安全經(jīng)濟運行。

2 前期準備工作

(1)業(yè)主需向當?shù)亟?jīng)濟和信息化委員會提交關(guān)于主變擴容的書面申請及相關(guān)資料，取得批復(fù)后，方可向當?shù)仉娏咎峤辉擁椖康纳暾埣胺桨傅燃夹g(shù)資料，并附加當?shù)亟?jīng)濟和信息化委員會的批復(fù)。

(2)當?shù)仉娏究头渴盏綐I(yè)主申請后，委派專業(yè)人員對現(xiàn)場進行實地考察，并形成意見。在客服部門組織的電力公司會議上，經(jīng)討論通過后，業(yè)主方可委托相關(guān)資質(zhì)單位進行可行性研究，并出具可行性研究報告。經(jīng)由地市電力公司計劃處將項目可行性研究報告和業(yè)主申請?zhí)峤恢潦‰娏荆墒‰娏居媱澨幗M織專業(yè)人員對其進行討論并通過后，業(yè)主方可委托有資質(zhì)的設(shè)計院對其進行初步設(shè)計。

(3)省電力公司相關(guān)部門組織專業(yè)人員對初步設(shè)計進行會審。審核通過后，省電力公司對地市電力公司、地市電力公司對業(yè)主下達對該項目的批復(fù)文件。

(4)業(yè)主組織進行項目的實施、監(jiān)督與協(xié)調(diào)工作，包括設(shè)備采購、施工、安裝、驗收、調(diào)試與投運等。

3 設(shè)備采購與選型

3.1 設(shè)備采購

經(jīng)省電力公司審核和批復(fù)，該單位需要采購1臺主變壓器、39臺10 kV配電柜、1臺10 kV電容器組、4套距離保護柜、2套母差保護柜、1臺嵌入式信息子站柜、2套155M通信光纖設(shè)備、1套調(diào)度二平面、1套“五防”系統(tǒng)等電氣設(shè)備。

設(shè)備采購應(yīng)經(jīng)業(yè)主現(xiàn)場勘察，逐項核對材質(zhì)、規(guī)格尺寸、數(shù)量等技術(shù)要求，并結(jié)合設(shè)計圖紙完成對招標文件的編寫。通過招議標選定單位后，由設(shè)計院草擬220 kV系統(tǒng)電氣設(shè)備技術(shù)協(xié)議，并經(jīng)業(yè)主和設(shè)計院會簽后執(zhí)行。

簽訂采購合同時，需明確供貨周期、保質(zhì)期與質(zhì)保金、安裝調(diào)試等內(nèi)容。供貨周期過長，將影響施工進度；供貨周期過短，則需考慮設(shè)備的臨時安置和長時間放置對設(shè)備性能的影響。

3.2 選型

擴容后的電氣設(shè)備應(yīng)與原有繼續(xù)使用的電氣設(shè)備兼容，并盡量使用同一廠家的設(shè)備，以便于投運后設(shè)備的運行和管理。

設(shè)備選型要關(guān)注技術(shù)參數(shù)的要求，如變壓器的短路損耗、阻抗電壓等參數(shù)對運行功率損耗的影響，設(shè)備重量對設(shè)備基礎(chǔ)的承重要求，新購設(shè)備的規(guī)格尺寸與原設(shè)備是否匹配等要點。這些都應(yīng)在技術(shù)協(xié)議中清晰注明，以防止出現(xiàn)尺寸不匹配、運行經(jīng)濟性不強、設(shè)備基礎(chǔ)不能滿足承重要求等問題。

4 安裝施工

4.1 施工進度和計劃

該單位的施工由外包單位完成。業(yè)主確定施工單位后，要與其就進度、計劃、工期、工程費用、工程量、調(diào)試、驗收等內(nèi)容進行核實，達成一致意見，盡量避免在實施過程中出現(xiàn)新增工作量、更改施工計劃、追加施工費用等問題。若雙方溝通不暢，將會影響施工進度、質(zhì)量，致使工程無法順利完成。施工進度應(yīng)采用時間表的形式完成，以便于在施工過程中對工期的及時核對和掌握。

為安全順利完成該工程，該單位還要求對施工人員進行廠前安全教育、持證上崗、簽訂安全協(xié)議，對施工方案、安全方案、環(huán)保方案進行逐級審批受控，責任到人，并請監(jiān)理單位進行全程監(jiān)理，確保工程安全而緊張有序地進行。

同時，為了保證工程能夠保質(zhì)保量的完成，該單位對工程的每一項組成部分，都指定專人負責，確保工程能得到全程監(jiān)督，以便及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

4.2 施工過程的主要組成部分

4.2.1 舊設(shè)備的拆除與處理

本工程需要拆除的設(shè)備有10 kV高壓開關(guān)柜、戶外母線橋、變壓器及相關(guān)附件。由于場地有限，拆下的廢舊設(shè)備需及時安置和處理，以確保施工場地的有效利用和清潔衛(wèi)生。在該工程中采用吊裝設(shè)備拆除變壓器，要采取相應(yīng)措施確保變壓器、引線等設(shè)備的安全和工作人員的人身安全。

4.2.2 基礎(chǔ)處理

經(jīng)變壓器廠家和設(shè)計院一致同意，新購變壓器重量≤113 t，長度≤9.12 m，寬度≤5.5 m，高度≤7.9 m，變壓器配套基礎(chǔ)設(shè)施可保持不變。

另外，需要重新加注電容器基礎(chǔ)，施工時應(yīng)反復(fù)對照電氣圖紙及設(shè)備本身的尺寸，避免返工。

4.2.3 新設(shè)備的安裝與調(diào)試

電氣一次部分：新裝1臺型號為SF Z10-63000/22063/63 MVA的主變壓器、39臺10 kV配電柜、1臺型號為BAMH12/√3-3600-1×3 W的10 kV電容器組。10 kV進線、柜間母線橋和柜內(nèi)母線均為2TMY-120×10。主變擴容后，經(jīng)校驗發(fā)現(xiàn)母線不能滿足本期要求，需改為3TMY-125×10型母線。

主變在原基礎(chǔ)就位。由于在原基礎(chǔ)上未預(yù)埋千斤頂埋件，為減少施工周期，本次亦不增設(shè)千斤頂埋件。因此，在主變安裝就位時，需考慮臨時墊鋼板來支撐千斤頂。

安裝過程中，要注意設(shè)備資料的整理和施工圖紙、說明書、合格證的收集，為日后建立完整的設(shè)備資料做好準備。

電氣二次部分：新裝4套PSL 602UM距離保護柜、2套RCS-915GA母差保護柜、1臺嵌入式信息子站柜、2套155M通信光設(shè)備、1套調(diào)度二平面、1套“五防”系統(tǒng)。

二次設(shè)備的更新?lián)Q代非常迅速，為了有利于今后電網(wǎng)設(shè)備的兼容，該工程決定升級增容調(diào)度數(shù)據(jù)平面、通道線路距離保護通道，并新增1套母差保護，以實現(xiàn)一用一備。

對微機“五防”系統(tǒng)進行擴容，包括微機“五防”閉鎖軟件的修改與編制、微機“五防”閉鎖模擬屏的擴容、增加相應(yīng)間隔的“五防”鎖具(電動刀閘鎖、手動刀閘鎖、網(wǎng)門鎖、接地鎖及驗電器等)。

與該工程配套的其他設(shè)施均需一一落實，如無功綜合調(diào)節(jié)裝置、保護接地裝置、變壓器的消防設(shè)施、調(diào)度數(shù)據(jù)等。需要新增或改造的內(nèi)容，均需與此次改造同時設(shè)計、同時施工、同時投入運行。

5 驗收與投運

該工程完工后，需要由業(yè)主、施工單位、監(jiān)理公司一起參加竣工驗收，主要驗收竣工資料的收集情況、施工記錄、工程內(nèi)容、安裝施工質(zhì)量評價、完工情況等內(nèi)容，并經(jīng)試運行后進行簽字確認。不合格項由業(yè)主填寫不合格項通告書，并由責任單位處理完成?？⒐を炇战Y(jié)束后，便可向電力部門申請驗收送電。

6 經(jīng)驗教訓(xùn)

6.1 主變報停

由于該工程工期近1個月，變壓器將長時間停運，因此向當?shù)仉娏局鞴懿块T申請變壓器報停。電力公司根據(jù)變壓器停運的實際天數(shù)核減了100多萬元的基本電費，減少了經(jīng)濟損失。

6.2 柜門不能閉合

根據(jù)設(shè)計要求，當主變增容后，運行電流將變大，原柜間母線橋和柜內(nèi)母線橋均不能滿足要求，需將母線規(guī)格由2TMY-120×10型更換為3TMY-125×10型。

進行改造時發(fā)現(xiàn)，若使用原開關(guān)柜不能滿足工期和開關(guān)柜施工工藝要求，因此需對開關(guān)柜進行更換。為滿足工期要求，減少停電造成的經(jīng)濟損失，只保留少部分價值較高、安裝簡便的附件。

開關(guān)柜就位并進行附件安裝后，發(fā)現(xiàn)因開關(guān)狀態(tài)顯示器、保護裝置、電度表等附件尺寸與原開關(guān)柜尺寸不匹配，造成柜門不能閉合，導(dǎo)致灰塵和濕氣易進入柜內(nèi)，威脅保護裝置、電度表、狀態(tài)顯示器的安全運行。

6.3 主變重量與基礎(chǔ)的關(guān)系

變壓器增容后，其重量也有所增加，此時需考慮原有基礎(chǔ)是否滿足新變壓器的要求，是否需要重注或加注等。但重注或加注都需要20多天才能確保變壓器就位，對工期有很大影響，所以要事先將變壓器基礎(chǔ)重注或加注事宜計劃周全，以確保工程按期順利完成。

6.4 多單位配合協(xié)調(diào)

該工程未采用總承包的形式，業(yè)主需要協(xié)調(diào)與設(shè)計院、監(jiān)理公司、施工單位、多個廠家及省市電力公司的多個部門之間的關(guān)系。

此次增容改造工程遠動信息(主變高、低壓側(cè)的有功功率、無功功率、電流和主變分接頭位置信號等)的采集、處理仍由站內(nèi)計算機監(jiān)控系統(tǒng)完成，并經(jīng)站內(nèi)已有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)方式遠傳至調(diào)度端。

為接收××220 kV變電站的遠動、保護等信息，調(diào)度端需進行主站數(shù)據(jù)庫修改、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)并新增硬件接口等工作。因此，該工程為省調(diào)、備調(diào)、地調(diào)調(diào)度端各開設(shè)1套軟硬件接口。

××220 kV變電站作為電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入點，按照雙平面要求，配備調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備2套，以完成遠動實時信息、保護信息子站等信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸，滿足電網(wǎng)調(diào)度在正常運行和應(yīng)急狀態(tài)下對生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)安全可靠傳輸?shù)囊?。安裝完成后，需對業(yè)主變電站與電力公司調(diào)度數(shù)據(jù)進行聯(lián)動調(diào)試。由于在工程計劃里未考慮此項內(nèi)容，未能提前與電力公司進行溝通協(xié)調(diào)，延誤了工期。由此可知，在多單位配合完成的工程項目管理中，只有良好的溝通才能保證項目的順利實施。

6.5 資料整理

在施工過程中，需要對原始資料進行收集和整理，以便于日后的設(shè)備管理和運行維護。在電力公司驗收時，需要提供施工圖紙、監(jiān)理合同、竣工驗收報告等資料，并與電力公司簽訂調(diào)度協(xié)議、供用電合同、電費分次付款協(xié)議等文件。要確保設(shè)備合格證的收集完全，以備電力部門送電驗收。

6.6 避免重復(fù)結(jié)算費用

設(shè)備采購時，要明確安裝費、運輸費、調(diào)試費等內(nèi)容，以免造成費用重復(fù)結(jié)算。如：明確變壓器廠家負責變壓器的運輸和安裝就位。該工程中廠家采用運輸防振儀以檢測變壓器運輸中的振值是否合格，因此可不再請其他單位來進行就位和運輸振動測試，以免重復(fù)結(jié)算費用。

6.7 增加施工費用

由于對施工工作量考慮不全面，易在施工過程中出現(xiàn)臨時增加施工量和施工費用的情況。業(yè)主只有和施工單位進行溝通，協(xié)調(diào)一致，才能保證工程按期順利完成。

6.8 差動保護CT極性測試

正常運行及外部故障時，流過差動繼電器的電流為變壓器兩側(cè)電流互感器(CT)的勵磁電流之差，即不平衡電流，一般不超過額定電流的2 %～10 %。但當變壓器空載投入或電壓恢復(fù)時，會出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，可達到額定電流的6～10倍。

在該工程中，重新安裝低壓側(cè)電流互感器后未進行極性測試，流過差動保護繼電器的電流為兩側(cè)電流互感器的勵磁電流之和，比正常投入值大。由于變壓器空載投入，勵磁電流更大，超過了差動保護定值，保護誤動跳開雙側(cè)開關(guān)。經(jīng)調(diào)試人員對差動保護電流互感器測試極性和電流互感器二次校線，變壓器順利送電成功。

因此，二次回路安裝改造后，必須嚴格測試差動保護電流互感器電流向量，并測試不平衡電流，確認二次回路接線正確后才能投入運行，以免造成差動保護誤動。

1 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院．工業(yè)與民用配電設(shè)計手 冊[M]．北京：中國電力出版社，2005.

2 陳慈萱．電氣工程基礎(chǔ)(下冊)[M]．北京：中國電力出版社， 2004.