李 金 東， 譚 軍

(國(guó)電大渡河猴子巖水電建設(shè)有限公司，四川 康定 626005)

1 概 述

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境內(nèi)，是大渡河干流水電22級(jí)開發(fā)方案的第9個(gè)梯級(jí)電站，上游為丹巴水電站，下游為長(zhǎng)河壩水電站。壩址距上游丹巴縣城約47 km，距下游瀘定縣城約89 km，距成都市約402 km。猴子巖水庫(kù)正常蓄水位1 842 m，電站裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量425 MW，平均年發(fā)電量70.15億kWh。電站以500 kV電壓等級(jí)接入電力系統(tǒng)，由于電站地處高山峽谷，河床狹窄，根據(jù)樞紐布置和地形條件，水輪發(fā)電機(jī)組和主變壓器全部布置在右岸地下廠房?jī)?nèi)。發(fā)電機(jī)引出回路采用離相封閉母線與主變壓器低壓側(cè)相連，主變壓器的高壓側(cè)與地下高壓電纜層內(nèi)500 kV GIS管道相連，然后通過(guò)500kV擠包絕緣電纜經(jīng)傾井引至地面開關(guān)站。至2018年6月底猴子巖水電站4臺(tái)機(jī)組已全部投入運(yùn)行。500 kV主變壓器采用了現(xiàn)場(chǎng)組裝三相式變壓器(簡(jiǎn)稱ASA)，由特變電工衡陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司供貨。

2 猴子巖變壓器型式選擇

由于猴子巖水電站發(fā)電機(jī)-變壓器組合方式為單元接線，單臺(tái)主變運(yùn)輸重260 t，因電站地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，其交通運(yùn)輸受限，不能將單臺(tái)主變由廠家整體直接運(yùn)往電站，只能采用其他形式的變壓器。根據(jù)實(shí)際工程情況，猴子巖主變壓器形式選擇可采取的方案有三種：三臺(tái)單相變壓器組、組合式三相變壓器和現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器。以下是對(duì)三種方案實(shí)際實(shí)施的一個(gè)概述。

2.1 單相變壓器

該方案由三臺(tái)普通單相變壓器組合成三相變壓器，油路完全分開，運(yùn)輸重量及運(yùn)輸尺寸可滿足要求。但現(xiàn)場(chǎng)增加了在變壓器低壓側(cè)通過(guò)封閉母線在外部進(jìn)行三角形連接的難度和工作量，且三相需要分開布置，每個(gè)單相變壓器之間需設(shè)置防火墻，占地面積大，不滿足猴子巖水電站地下廠房變壓器的布置。

2.2 三相組合變壓器

該方案由3臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)單相變壓器組合而成的組合式變壓器。3臺(tái)單相變壓器每相都有一個(gè)單獨(dú)的油箱，低壓側(cè)三相共用一個(gè)接線盒，三相靠在一起布置，具有共用油系統(tǒng)，三個(gè)單相變壓器油路通過(guò)旁通管路和低壓接線盒連通。運(yùn)輸時(shí)拆下低壓接線盒，分相單獨(dú)運(yùn)輸?，F(xiàn)場(chǎng)三個(gè)單相變壓器本體就位后，然后安裝低壓接線盒，通過(guò)在低壓接線盒內(nèi)完成低壓側(cè)的母線三角形接線。這種方式結(jié)構(gòu)較緊湊，外部接線相對(duì)簡(jiǎn)單，布置安裝占地面積較3臺(tái)單相變壓器小。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器

現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器也叫解體運(yùn)輸變壓器，鐵心為三相五柱式結(jié)構(gòu)，這種變壓器用的是一套冷卻系統(tǒng) 、一套儲(chǔ)油柜及管路系統(tǒng)。變壓器組裝完成后其外形與普通三相變壓器相同。根據(jù)運(yùn)輸條件可將變壓器分解成U型鐵芯、線圈、上部油箱、中間油箱、下部油箱等主要部分分別運(yùn)輸，在現(xiàn)場(chǎng)再組裝成整體。布置占地面積小，滿足其地下廠房布置，且分解成各部件后，其重量大大減少，減少了運(yùn)輸困難。

近幾年國(guó)內(nèi)龍灘、錦屏、大崗山、瀑布溝等一批大型水電站的建設(shè)，使變壓器制造廠的 500 kV大容量變壓器設(shè)計(jì)、制造水平有較大提高，安裝經(jīng)驗(yàn)也更加豐富。綜合考慮多方面因素，猴子巖水電站最終采用了目前最具優(yōu)勢(shì)的，現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器。

3 猴子巖主變壓器簡(jiǎn)介

3.1 主變壓器中性點(diǎn)接地方式

猴子巖水電站主變壓器中性點(diǎn)接地方式可采用：經(jīng)小電抗接地方式或直接接地。是否需經(jīng)小電抗接地是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題，涉及到單相短路電流的大小、開關(guān)能否滿足開斷容量的要求及對(duì)通信線路的干擾、對(duì)接地網(wǎng)的要求、對(duì)繼電保護(hù)與電網(wǎng)過(guò)電壓水平的影響和變壓器本身的絕緣水平、制造工藝等。猴子巖水電站單相短路電流在50 kA以內(nèi)，不存在500 kV開關(guān)設(shè)備選擇困難問(wèn)題，通過(guò)與成勘院、變壓器廠家合作對(duì)猴子巖水電站主變壓器中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行綜合研究，研究結(jié)果推薦主變壓器中性點(diǎn)采用直接接地方式。

3.2 主變壓器的布置

猴子巖水電站為全地下式廠房，水輪發(fā)電機(jī)組和主變壓器均布置在右岸地下廠房和主變洞內(nèi)，電站裝機(jī)4臺(tái)，每臺(tái)機(jī)組段對(duì)應(yīng)設(shè)有主變壓器室，中間設(shè)防火隔墻隔開。4臺(tái)主變壓器布置在與主廠房平行的主變洞內(nèi)，與發(fā)電機(jī)層同高程。為了簡(jiǎn)化離相封閉母線的布置和安裝，每臺(tái)主變壓器按與其相應(yīng)機(jī)組對(duì)布稱置。主變壓器的低壓側(cè)經(jīng)油/空氣套管與18 kV離相封閉母線相連，高壓側(cè)通過(guò)油/SF6套管與主變洞內(nèi)高壓電纜層500 kV GIS相連。每臺(tái)主變?cè)O(shè)有4臺(tái)冷卻器，布置在主變壓器室內(nèi)。主變壓器的消防采用水噴霧滅火方式。主變壓器就位以及安裝試驗(yàn)完畢后，再砌主變壓器與主變交通洞之間的防火隔墻，防火隔墻上設(shè)有防火隔離門，運(yùn)行時(shí)經(jīng)防火隔離門進(jìn)出主變壓器室。

3.3 猴子巖主變壓器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

猴子巖水電站主變壓器為現(xiàn)場(chǎng)組裝三相升壓電力變壓器，鐵心采用三相五柱式結(jié)構(gòu)，由于主變壓器是現(xiàn)場(chǎng)組裝，故將變壓器分解成U型鐵芯、線圈、上部油箱、中間油箱、下部油箱等主要部分；鐵心分成四瓣，四瓣間用絕緣板隔開，需要單獨(dú)接地，且接地單獨(dú)各自引出，不能在油箱內(nèi)通過(guò)一根短接線引出接地，主要是防止短接線在油箱內(nèi)形成一個(gè)閉合的環(huán)路，形成渦流。變壓器高壓繞組引出線采用垂直出線，經(jīng)油/SF6套管引出，低壓繞組引出線采用垂直出線，經(jīng)油/空氣套管引出。水冷卻器采用雙重管型式，外管為翅片結(jié)構(gòu)，傳熱效率良好，外管與內(nèi)管間設(shè)置溝槽，一旦發(fā)生水滲漏，水會(huì)沿溝槽匯集到滲漏檢測(cè)器從而檢測(cè)到漏水，防止水進(jìn)入到變壓器油中，冷卻管內(nèi)徑為14 mm，防止直徑3 mm以下砂子堆積，進(jìn)水側(cè)帶有喇叭口，使水易于流動(dòng)，防止冷卻管入口處堆積泥砂。

4 猴子巖主變壓器安裝、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及運(yùn)行情況

4.1 主變壓器安裝

猴子巖500 kV現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器在組合前采用的是解體運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配方案。主變壓器的組裝在壩后現(xiàn)場(chǎng)組裝廠房完成，廠房外形設(shè)計(jì)尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為36 m×15 m×18 m，組裝廠房按照無(wú)塵廠房設(shè)計(jì)，布置了一套空調(diào)系統(tǒng)，地面采用環(huán)氧樹脂地坪，滿足變壓器現(xiàn)場(chǎng)組裝過(guò)程中的主體、組部件及運(yùn)輸箱、工裝工具、設(shè)備、耗材等的布放要求。由于組裝廠房?jī)?nèi)不具備大噸位的起吊能力，故采用電動(dòng)液壓頂、推的方式進(jìn)行裝車，即變壓器在現(xiàn)場(chǎng)組裝廠房?jī)?nèi)組裝完畢后，可直接在組裝廠房?jī)?nèi)借助液壓頂升設(shè)備、枕木、鋼軌等設(shè)備工裝將其轉(zhuǎn)移至大件運(yùn)輸車輛上，通過(guò)運(yùn)輸車將主變運(yùn)至主變洞內(nèi)。到達(dá)主變安裝位前，再次借助液壓千斤頂將主變頂升至適當(dāng)高度，落放至軌道上，利用液壓千斤頂將主變推送至安裝位置，而后將主變頂升，取出軌道，將主變落下盛放于基礎(chǔ)板上，最后對(duì)變壓器及其附件進(jìn)行安裝。主變壓器安裝完畢后，可現(xiàn)地進(jìn)行抽真空、注油、濾油處理等工作。

4.2 我廠現(xiàn)場(chǎng)組裝變壓器的特點(diǎn)

4.2.1 采用現(xiàn)場(chǎng)煤油氣相干燥技術(shù)

煤油氣相干燥技術(shù)是目前變壓器干燥較成熟和先進(jìn)的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于大型變壓器的生產(chǎn)，但該干燥技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，體積大，一般在工廠內(nèi)完成。猴子巖水電站主變廠家通過(guò)自身技術(shù)研發(fā)開發(fā)了全球第一套移動(dòng)式煤油氣相干燥設(shè)備，并成功應(yīng)用于工地生產(chǎn)，使得現(xiàn)場(chǎng)組裝變壓器能得到較好的干燥，運(yùn)行工況得到有利保證。

4.2.2 大型運(yùn)輸車裝卸主變未使用預(yù)埋鋼軌

傳統(tǒng)電廠主變?cè)诎惭b間安裝完成后的就位一般采用卷?yè)P(yáng)機(jī)將主變通過(guò)預(yù)埋在地面的鋼軌拖拽至主變安裝位，此項(xiàng)工作需提前在土建施工前將鋼軌預(yù)埋，鋼軌在主變運(yùn)行過(guò)程中不發(fā)揮任何作用。猴子巖水電站主變?cè)趶慕M裝工廠運(yùn)輸至就位安裝全程未使用到地面預(yù)埋鋼軌，全程采用移動(dòng)式軌道及液壓千斤頂、枕木等進(jìn)行配合，快捷、準(zhǔn)確，為今后廠房設(shè)計(jì)提供了一種新思路。

4.3 主變壓器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

主變安裝完畢后的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)包括絕緣電阻，直流電阻，吸收比，極化指數(shù)，變比，泄漏電流、感應(yīng)耐壓、局部放電及絕緣油試驗(yàn)等，以4號(hào)主變壓器部分試驗(yàn)結(jié)果為例：

(1)測(cè)量各分接位置電壓變比誤差(見(jiàn)表1)。

表1 各分接位置電壓變比誤差

(2)測(cè)量各繞組的直流電阻(見(jiàn)表2)。

表2 各繞組的直流電阻

(3)測(cè)量空載電流和空載損耗(見(jiàn)表3)。

表3 空載電流和空載損耗

(4)測(cè)量繞組對(duì)地絕緣電阻、絕緣系統(tǒng)電容和介質(zhì)損耗(見(jiàn)表4)。

(5)測(cè)量鐵芯及夾件對(duì)地絕緣電阻(見(jiàn)表5)。

(6)測(cè)量三相變壓器零序阻抗(見(jiàn)表6)。

表4 繞組對(duì)地絕緣電阻、絕緣系統(tǒng)電容和介質(zhì)損耗

表5 鐵芯及夾件對(duì)地絕緣電阻

表6 三相變壓器零序阻抗

(7)高壓側(cè)加全電壓進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，分接開關(guān)置1檔，沖擊合閘3次，每次帶電時(shí)間 5 min，變壓器情況合格。

(8)絕緣油試驗(yàn)：介質(zhì)損耗因數(shù)(90 ℃)為0.10，擊穿電壓為72 kV。

4.4 主變壓器運(yùn)行情況

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，變壓器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求，從2017年1月首臺(tái)變壓器正式投運(yùn)至今，設(shè)備運(yùn)行正常。此外，猴子巖水電站另三臺(tái)變壓器于2017年12月全部投入使用，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。

5 結(jié) 語(yǔ)

猴子巖水電站共裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量425 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，水輪發(fā)電機(jī)組和主變壓器全部布置在地下廠房?jī)?nèi)，500 kV主變壓器采用了現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器。至2018年6月猴子巖水電站4臺(tái)機(jī)組己全部投入運(yùn)行。目前機(jī)組及相應(yīng)電氣設(shè)備、主變運(yùn)行正常。猴子巖500 kV主變壓器的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，表明國(guó)內(nèi)有關(guān)大型變壓器廠家具有成熟的500 kV大容量三相組裝式變壓器的設(shè)計(jì)、制造能力，同時(shí)猴子巖主變壓器的成功運(yùn)行為今后組裝式變壓器在山區(qū)水電站的應(yīng)用提供了理論和實(shí)際參考信息，三相組裝式變壓器將在山區(qū)水電站及運(yùn)輸受限地區(qū)得到廣泛應(yīng)用 。