摘要：本文針對大型水電站超高壓變壓器常見的絕緣受潮問題進(jìn)行分析，提出了有效方案，以便共同探討研究。

關(guān)鍵詞：水電站；變壓器；絕緣受潮；措施方案

Abstract：In this paper，the common insulation dampness problem of the EHV transformer is analyzed，and an effective scheme is put forward to discuss the research.

Key words：Hydropower；Transformer；Insulation damp；Measures plan

一、引言

隨著我國電力能源開發(fā)步伐的加快，一大批水利水電工程相繼開工建設(shè)。從三峽、錦屏、瀑布溝、白鶴灘地等大型水電站工程的來看，水電系統(tǒng)呈現(xiàn)容量大、電壓等級高、可靠性要求高的特點。

超大型水電站一般地處偏僻的高山峽谷區(qū)，地形條件復(fù)雜，交通運(yùn)輸設(shè)施和條件惡劣，受運(yùn)輸限制，大型水電工程和變電站工程的變壓器采用了分相組裝式和現(xiàn)場組裝式等，通過解體或分相運(yùn)輸，減小單件運(yùn)輸?shù)某叽绾椭亓?。解體運(yùn)輸后的組裝工作對工藝要求和質(zhì)量把控更加嚴(yán)格，其內(nèi)部元件暴露在環(huán)境中的時間更久，組裝過程中粉塵、濕度控制更加艱難，容易發(fā)生大概率的絕緣受潮事件。

本文就是針對大型電站現(xiàn)場組裝式變壓器絕緣受潮問題，結(jié)合實際提出有效措施和方法，保障電站建設(shè)的順利和安全。

二、背景及原因

因大多數(shù)水電站都是攔河而建或者近距離引水而建，這些江河多數(shù)處于地區(qū)偏遠(yuǎn)的大山深處，交通十分不便利，有些水電站只能通過三級及以下的公路與外界連通。隨著電力系統(tǒng)高電壓、大容量趨勢的發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批超大型水電工程，超大型水電站一般地處偏僻的高山峽谷區(qū)，地形條件復(fù)雜，交通運(yùn)輸設(shè)施和條件惡劣，因此機(jī)電設(shè)備重大件運(yùn)輸方案是電站設(shè)計初期重要的研究課題之一，超大型水電站機(jī)電設(shè)備重大件包括：水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主變壓器、橋機(jī)主梁、主軸、轉(zhuǎn)子中心體、轉(zhuǎn)子支架扇形體、上機(jī)架中心體和下機(jī)架中心體、定子機(jī)座以及水輪機(jī)頂蓋、座環(huán)等，而主變壓器是運(yùn)輸?shù)囊粋€重要環(huán)節(jié)。以三峽為例，三峽SFP-840MVA/500kV主變壓器，其長8米，寬3.5米、高5米、重390噸，其運(yùn)輸尺寸和重量已超過三級公路運(yùn)輸界限。

受運(yùn)輸限制，大型水電工程和變電站工程的變壓器采用了分相組裝式和現(xiàn)場組裝式等，通過解體或分相運(yùn)輸，減小單件運(yùn)輸?shù)某叽绾椭亓?。這就給大型變壓器解體或分相運(yùn)輸至電站后的組裝工藝提出了高標(biāo)準(zhǔn)的要求。相對于分相組裝，解體運(yùn)輸后的組裝工作對工藝要求和質(zhì)量把控更加嚴(yán)格，其內(nèi)部元件暴露在環(huán)境中的時間更久，組裝過程中粉塵、濕度控制更加艱難，容易發(fā)生大概率的絕緣受潮事件。因此本文以現(xiàn)場組裝變壓器為例，討論闡述受潮處理的方法和工藝。

一般大型變壓器解體運(yùn)輸單元包括：油箱、鐵心、上鐵軛、整體線圈、開關(guān)、引線、鐵心上夾件等。為保證各“運(yùn)輸單元”安全可靠的運(yùn)輸，要根據(jù)運(yùn)輸單元的不同采取相應(yīng)的包裝運(yùn)輸方式，并在主要部件的運(yùn)輸箱上安裝三維沖擊記錄儀，實時對運(yùn)輸情況進(jìn)行監(jiān)控。

主變運(yùn)輸?shù)轿缓蟠笾乱?jīng)過下節(jié)油箱就位、鐵心拼裝、整套線圈套裝、插上鐵軛、裝上夾件、開關(guān)安裝、引線連接、扣上節(jié)油箱、進(jìn)行半成品試驗、抽真空、充氮、抽真空、真空注油、熱油循環(huán)、試驗、充氮排油、試漏、運(yùn)輸就位、排氮內(nèi)檢、可卸式引線及套管安裝、油枕冷卻器及管路附件安裝、抽真空、真空注油、熱油循環(huán)、油樣化驗、靜置排氣、交接試驗、試運(yùn)等約28道工序才能順利投入使用。其周期長達(dá)100天左右。

因現(xiàn)場干燥條件有限，現(xiàn)場組裝過程中要高度重視器身絕緣件的防潮與干燥，盡量減少器身露空時間。器身本體暴露總時間控制在2天。為保證器身絕緣件含水量達(dá)到要求，要在現(xiàn)場安裝后要對器身進(jìn)行徹底的干燥處理。根據(jù)實踐經(jīng)驗，組裝過程中采用過程控制、抽真空注氮、熱油循環(huán)相組合的方法來實現(xiàn)對水分的有效控制，使絕緣件的含水量控制在0.7%以內(nèi)。但即便如此，水電項目現(xiàn)場環(huán)境參差不齊，多數(shù)水電項目處于山區(qū)，濕度大、溫差大，加之長周期，不可避免的發(fā)生受潮，嚴(yán)重導(dǎo)致主變絕緣不過關(guān)，輕則導(dǎo)致局放量超標(biāo)。下面以某電站主變絕緣受潮工藝處理為例，介紹如何有效去潮確保主變合格。

三、事件診斷及措施

某水電站主變（型號：SSP-72.3萬kW/500kV）在現(xiàn)場組裝完成后，進(jìn)行交接驗收試驗時，高壓C相局部放電量不合格，具體局放量如下：

低壓側(cè)電壓加至13千伏（0.65倍）時起始，高壓局放量為350PC。電壓加至 1.1倍時，高壓局放量為450PC。電壓加至1.5倍時，高壓局放量為489PC，最后穩(wěn)定在500-600 PC之間。電壓降至7.2千伏（0.36倍）時熄滅。

針對此情況，現(xiàn)場對變壓器進(jìn)行長時（20天）熱油循環(huán)、抽真空處理后進(jìn)行局放復(fù)試，局部放電試驗結(jié)果得到了明顯改善，放電量170-220pC符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但高于合同標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范小于100pC的要求，具體情況如下：

低壓側(cè)電壓加至18.5千伏（0.9倍）局放量為180PC，電壓加至1.1-1.7倍時，局放量穩(wěn)定在170-220PC之間，電壓降至8千伏（0.4倍）時熄滅。

項目公司組織專家對C相前后兩次局部放電試驗結(jié)果進(jìn)行分析，器身經(jīng)過熱油循環(huán)、抽真空處理后的局部放電得到了明顯的改善，1.1-1.7倍電壓放電量合格，為170-220pC，放電量比第一次局放500-600pC小了近3倍，起始電壓也提高了很多，局部放電量170-220pC符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但高于合同標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范小于100pC的要求。分析原因為：采用熱油循環(huán)加熱的方法，使主變油溫度能達(dá)到50℃左右，經(jīng)過長時循環(huán)，主變油侵入絕緣件內(nèi)部并帶走水分，因此局放量得到控制和改善，但仍未達(dá)到合格要求。從局放波形觀察，局放量未隨電壓升高急劇加大，且局放量未隨加壓時間延長而增大，可以推測排除金屬放電和絕緣劣化引起的局放超標(biāo)。因此，可以排除絕緣受損或鐵件脫落、鐵件松脫等故障引發(fā)的局放超標(biāo)。從局放量降低的趨勢可知，引發(fā)原因基本是受潮所致，但熱油循環(huán)無法徹底拔掉濕氣，可以推斷受潮部位在變壓器本體內(nèi)部深處，基本定位于繞組內(nèi)部。針對此情況，采用內(nèi)部加熱比利用外部加熱油溫效果更好。結(jié)合該行業(yè)內(nèi)的繞組加熱方法，低頻交流加熱效果比直流加熱好，既可以防止磁飽和，又能使電流大部分做有效功，促使線圈發(fā)熱。經(jīng)測算，利用低頻加熱法溫度可加到80℃以上，對絕緣件的干燥效果要好很多倍。

采用本低頻電流短路法的加熱方式，此加熱功率相對于相同功率的濾油機(jī)而言，加熱速度將快得多，并且自內(nèi)而外進(jìn)行加熱，發(fā)熱相對均勻。經(jīng)過繞組加熱并配合熱油循環(huán)有效的達(dá)到了去除潮氣的目的，該主變經(jīng)局放復(fù)試全部合格，1.5倍額定電壓下的局放量已低于100pC，介于80-90pc之間，效果顯著！

四、注意事項：

1、加熱期間，濾油機(jī)需一直開啟。起始加熱階段，可開啟加熱功能共同加熱，以提高加熱效率。

2、加熱期間，被加熱變壓器循環(huán)油泵需至少開啟兩臺（水冷裝置不開啟），以促進(jìn)變壓器內(nèi)部絕緣油循環(huán)，避免局部過熱。如被加熱變壓器存在多組散熱裝置，建議逐臺開循環(huán)油泵（始終有一臺油泵開啟），確保內(nèi)部油流相對均勻，循環(huán)加熱徹底，不存在死角。

3、加熱期間，定時監(jiān)測變壓器頂層油溫，嚴(yán)防過度加熱溫升太高裂解絕緣油。

4、加熱到預(yù)期溫度后，通過減小加熱電流，降低功率來維持規(guī)定的時間?；蜿P(guān)閉加熱裝置，僅開啟真空濾油機(jī)來維持。

五、結(jié)束語

筆者通過工程實踐，將大型水電變電工程現(xiàn)場組裝式變壓器受潮引發(fā)的絕緣降低或局放超標(biāo)問題向讀者進(jìn)行闡述討論。變壓器受潮是較難以解決的問題，動輒就要解體返廠處理，給工程進(jìn)度和成本控制帶來不利，針對此類問題要認(rèn)真分析試驗數(shù)據(jù)，通過試驗分析受潮部位是表面還是深部，要對癥下藥方能取得預(yù)期效果。

作者簡介：郭忠敏（1986-）男，就職于四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司。endprint