變壓器擴容改造技術探析

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

為了響應國家節能計劃，某單位決定新增技術改造項目，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，處于經濟運行狀態。據《工業與民用配電設計手冊》，變壓器的經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《鋼鐵企業電力設計手冊》(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，以滿足新增項目投運后變壓器的安全經濟運行。

2 前期準備工作

(1)業主需向當地經濟和信息化委員會提交關于主變擴容的書面申請及相關資料，取得批復后，方可向當地電力公司提交該項目的申請及方案等技術資料，并附加當地經濟和信息化委員會的批復。

(2)當地電力公司客服部收到業主申請后，委派專業人員對現場進行實地考察，并形成意見。在客服部門組織的電力公司會議上，經討論通過后，業主方可委托相關資質單位進行可行性研究，并出具可行性研究報告。經由地市電力公司計劃處將項目可行性研究報告和業主申請提交至省電力公司，由省電力公司計劃處組織專業人員對其進行討論并通過后，業主方可委托有資質的設計院對其進行初步設計。

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

(4)業主組織進行項目的實施、監督與協調工作，包括設備采購、施工、安裝、驗收、調試與投運等。

3 設備采購與選型

3.1 設備采購

經省電力公司審核和批復，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通信光纖設備、1套調度二平面、1套“五防”系統等電氣設備。

設備采購應經業主現場勘察，逐項核對材質、規格尺寸、數量等技術要求，并結合設計圖紙完成對招標文件的編寫。通過招議標選定單位后，由設計院草擬220 kV系統電氣設備技術協議，并經業主和設計院會簽后執行。

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

3.2 選型

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

設備選型要關注技術參數的要求，如變壓器的短路損耗、阻抗電壓等參數對運行功率損耗的影響，設備重量對設備基礎的承重要求，新購設備的規格尺寸與原設備是否匹配等要點。這些都應在技術協議中清晰注明，以防止出現尺寸不匹配、運行經濟性不強、設備基礎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、調試、驗收等內容進行核實，達成一致意見，盡量避免在實施過程中出現新增工作量、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、質量，致使工程無法順利完成。施工進度應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、簽訂安全協議，對施工方案、安全方案、環保方案進行逐級審批受控，責任到人，并請監理單位進行全程監理，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督，以便及時發現問題、解決問題。

4.2 施工過程的主要組成部分

4.2.1 舊設備的拆除與處理

本工程需要拆除的設備有10 kV高壓開關柜、戶外母線橋、變壓器及相關附件。由于場地有限，拆下的廢舊設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生。在該工程中采用吊裝設備拆除變壓器，要采取相應措施確保變壓器、引線等設備的安全和工作人員的人身安全。

4.2.2 基礎處理

經變壓器廠家和設計院一致同意，新購變壓器重量≤113 t，長度≤9.12 m，寬度≤5.5 m，高度≤7.9 m，變壓器配套基礎設施可保持不變。

另外，需要重新加注電容器基礎，施工時應反復對照電氣圖紙及設備本身的尺寸，避免返工。

4.2.3 新設備的安裝與調試

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、柜間母線橋和柜內母線均為2TMY-120×10。主變擴容后，經校驗發現母線不能滿足本期要求，需改為3TMY-125×10型母線。

主變在原基礎就位。由于在原基礎上未預埋千斤頂埋件，為減少施工周期，本次亦不增設千斤頂埋件。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通信光設備、1套調度二平面、1套“五防”系統。

二次設備的更新換代非常迅速，為了有利于今后電網設備的兼容，該工程決定升級增容調度數據平面、通道線路距離保護通道，并新增1套母差保護，以實現一用一備。

對微機“五防”系統進行擴容，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、增加相應間隔的“五防”鎖具(電動刀閘鎖、手動刀閘鎖、網門鎖、接地鎖及驗電器等)。

與該工程配套的其他設施均需一一落實，如無功綜合調節裝置、保護接地裝置、變壓器的消防設施、調度數據等。需要新增或改造的內容，均需與此次改造同時設計、同時施工、同時投入運行。

5 驗收與投運

該工程完工后，需要由業主、施工單位、監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、工程內容、安裝施工質量評價、完工情況等內容，并經試運行后進行簽字確認。不合格項由業主填寫不合格項通告書，并由責任單位處理完成。竣工驗收結束后，便可向電力部門申請驗收送電。

6 經驗教訓

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，因此向當地電力公司主管部門申請變壓器報停。電力公司根據變壓器停運的實際天數核減了100多萬元的基本電費，減少了經濟損失。

6.2 柜門不能閉合

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

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

開關柜就位并進行附件安裝后，發現因開關狀態顯示器、保護裝置、電度表等附件尺寸與原開關柜尺寸不匹配，造成柜門不能閉合，導致灰塵和濕氣易進入柜內，威脅保護裝置、電度表、狀態顯示器的安全運行。

6.3 主變重量與基礎的關系

變壓器增容后，其重量也有所增加，此時需考慮原有基礎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 多單位配合協調

該工程未采用總承包的形式，業主需要協調與設計院、監理公司、施工單位、多個廠家及省市電力公司的多個部門之間的關系。

此次增容改造工程遠動信息(主變高、低壓側的有功功率、無功功率、電流和主變分接頭位置信號等)的采集、處理仍由站內計算機監控系統完成，并經站內已有調度數據網設備，以網絡方式遠傳至調度端。

為接收××220 kV變電站的遠動、保護等信息，調度端需進行主站數據庫修改、系統聯調并新增硬件接口等工作。因此，該工程為省調、備調、地調調度端各開設1套軟硬件接口。

××220 kV變電站作為電力調度數據網接入點，按照雙平面要求，配備調度數據網接入設備2套，以完成遠動實時信息、保護信息子站等信息的網絡傳輸，滿足電網調度在正常運行和應急狀態下對生產控制數據安全可靠傳輸的要求。安裝完成后，需對業主變電站與電力公司調度數據進行聯動調試。由于在工程計劃里未考慮此項內容，未能提前與電力公司進行溝通協調，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、監理合同、竣工驗收報告等資料，并與電力公司簽訂調度協議、供用電合同、電費分次付款協議等文件。要確保設備合格證的收集完全，以備電力部門送電驗收。

6.6 避免重復結算費用

設備采購時，要明確安裝費、運輸費、調試費等內容，以免造成費用重復結算。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，以免重復結算費用。

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臨時增加施工量和施工費用的情況。業主只有和施工單位進行溝通，協調一致，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時，會出現數值很大的勵磁電流，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，保護誤動跳開雙側開關。經調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 中國航空工業規劃設計研究院．工業與民用配電設計手 冊[M]．北京：中國電力出版社，2005.

2 陳慈萱．電氣工程基礎(下冊)[M]．北京：中國電力出版社， 2004.