淺析電力施工中變壓器和GIS設備安裝調試技術

蘇州蘇能集團有限公司新吳城工程分公司 吳 疆 徐 琮 章佳辰

某大型電力工程項目涉及建設一個新的變電站以滿足城市不斷增長的電力需求，其中包括安裝兩臺500kV 變壓器和一套GIS設備。對于變壓器的安裝調試，筆者所在施工團隊先進行了詳細的規劃和準備工作，與電力設備制造商密切合作，確保基礎施工符合變壓器的尺寸和重量要求。同時安排了專業的吊裝設備和團隊，確保變壓器的安全吊裝。在安裝過程中，按照制造商提供的圖紙和標準進行了精確的位置擺放和接線。通過連接冷卻系統，確保所有的接線牢固可靠。

GIS 設備的安裝調試也是一個關鍵環節。施工團隊根據設計圖紙和設備要求，將GIS 設備進行布置和安裝，并連接各個電氣部件，確保所有的接線正確無誤。在安裝過程中，還進行了絕緣測試和耐壓試驗，以確保設備的絕緣性能和電氣安全。本文對此次施工中變壓器和GIS 設備安裝調試技術進行總結以供參考。

1 變壓器安裝調試分析

1.1 變壓器原理分析

變壓器屬于一種交流電轉換的電氣設備，通過對交流電壓和交流電能的應用，將其轉換成其他的交流電壓電能，從而保持著一樣的輸出頻率。在控制交流電壓和交流電能的過程中，變壓器磁芯尺寸從中發揮了較大的作用，具體表現形式可以分為以下兩種。

一是根據磁芯所傳遞的能量，通過對能量的判斷去選擇合適的磁芯，具體內容見表1。

表1 電壓輸出功率與磁芯尺寸關系表

二是通過計算方式來完成，計算時需要完成對單繞組的設置，繞組添加后，其磁芯尺寸也需要相應增加，具體表現公式為：

其中，Ap 表示磁芯尺寸，Pout 變壓器輸出功率（W），dw 表示繞組導線截面 （cm2），Bmax 表示最大工作磁力密度（T），f 表示電壓實際輸出功率（Hz）。除對尺寸進行計算外，還需要對磁芯的氣隙以及電壓誤差完成其計算，具體計算公式為：，其中：Lgap 表示磁芯氣隙量，Lpri 表示時間（H），Lpk 表示開關工作頻率（Hz），Ae 表示磁芯有效截面積（cm2）,Bmax表示磁芯實際重量（g）。

其中：BVsn%表示輸出端電壓誤差精度（%），Vsn 表示相應輸出電壓值（V），Nsn 表示計算相應電壓匝數（V）。在變壓器的影響下，內部多設備會逐漸組合在一起，形成更加具體的電壓系統，在實現遠距離輸電的同時，可不斷減少線路損耗，提高其經濟效益。為此需要通過合理的操作流程，使變壓器安全穩定實現對電能的分配、傳輸及使用，具體操作流程包括：設備點件檢查、變壓器二次搬運、變壓器穩裝、附件安裝、變壓器吊芯檢查及交接實驗、送電前的檢查、送電運行驗收。

1.2 變壓器就位及注油保護

變壓器就位通常以吊裝的方式進行。完成對變壓器的吊裝后，需要控制好變壓器實際安裝方向，保證變壓器套管出線長度能夠滿足變壓器功能需求，對于變壓器尺寸范圍也需要進行合理的選擇。完成變壓器的就位準備工作后，對變壓器中心位置及出線方向進行調整，保證其滿足實際功率需求。完成以上設計要求后，再利用其他固定設備將變壓器固定好，防止變壓器出現安裝偏移的現象。

此外還需要對變壓器氣體安裝高度進行調整，最少要有2%的調整高度，氣體高度一旦上升，電力系統油箱內中的氣體會逐漸流向繼電器中，實現對變壓器電能的轉換。另外在變壓器就位之前，為防止出現質量問題，需要仔細詢問廠家所生產的變壓器是否設置了傾斜度，如果變壓器傾斜度調整效果較低，需要提前完成對鋼軌的埋入，或者在變壓器底部提高氣體[1]。

當變壓器就位后，不能直接對變壓器進行安裝調試，而是需要其進行注油保護處理，防止對變壓器內部結構產生一定的影響。變壓器就位后如果無法在短時間內快速完成安裝處理，且需要防止電力變壓器受潮現象的出現，需要在電力變壓器內部注入一定量的“變壓器油”，同時為達到良好的保護效果，需要特別重視對油面的控制，油面高度要超過鐵芯的高度。或者在變壓器內進行氮氣處理，對氮氣產生的壓力進行良好控制。

1.3 套管安裝

套管安裝可分為兩種：一種是低壓套管安裝，另一種是高壓套管安裝。低壓套管安裝需要將低壓套管周圍入孔蓋進行卸除，之后在套管上安裝好橡皮圈及壓圈，其目的是防止套管表面出現嚴重的破損現象。之后將套管緩慢放入孔蓋里，通過對低壓繞組的引出，將電阻直接與套管頂端進行連接，從而完成對引出線位置的調整。設置時要求與箱壁保持一定的距離，后續再設置其套管壓件，將其固定在箱蓋頂部。在高壓套管安裝過程中，比較常用的是電容式套管形式，安裝前，需要提前將套管周圍臨時蓋板進行拆卸，拆卸完成后在原有基礎上設置電流互感器及升高座。

蓋板拆卸完成后需要完成對絕緣筒的設置，要求絕緣筒設置方向與高壓套管安裝保持一致，而電流互感器中放氣位置與電流互感器升高位置應保持一致。最后在進行吊套的過程中，需要提前將套管頂部接線頭和均壓罩卸下，并在其周圍設置密封墊和密封螺帽。另外，在安裝時，要特別重視設備的應用，與電氣安裝之間形成更加緊密的配合。安裝之前緩慢將引線放入套管內，當套管內影響下沉時，掉落到應力椎后，需要保護好應力錐，確保其直接進入套管內，逐漸減少應力錐的受力情況。而套管安裝到指定位置后，需要將其直接與固定銷進行連接，最終保持良好的安裝效果[2]。

1.4 變壓器調試

變壓器調試可分為兩部分。一是對變壓器吊罩進行檢查。現如今許多變壓器生產商為確保電力變壓器能夠穩定運行，減少外部環境因素帶來的影響，都會對其內部進行優化處理，而吊罩檢查就是優化處理中的一部分。檢查過程中主要對氮氣排放進行檢測，當變壓器內部填充氮氣且做好起吊處理后，會通過專門的壓力進行釋放，實現對油箱內部壓力的完全釋放，之后將變壓器放置在空氣中進行暴露處理，處理時間控制在10～15min 之間，經過空氣暴露處理后，變壓器內的氮氣會不斷進行擴散。如果變壓器內注入大量的油，需要技術人員在進行處理的時，將變壓器內產生的油全部排放干凈，以此減少變壓器芯部在空氣中的暴露時間，在此過程中需要不斷提高放油速度。

如某電力公司計劃安裝一座新的500kV 變電站，需對多臺變壓器進行調試，在安裝過程中，施工人員需仔細連接變壓器的低壓側和高壓側電纜，并確保接線牢固可靠。同時還需連接冷卻系統，如油泵和散熱器，以確保變壓器正常運行。完成安裝后需進行一系列的調試和測試，包括檢查變壓器的接地情況、測量絕緣電阻和調整保護裝置等。這些測試確保了變壓器在投運前的正常運行和安全性。

二是做好扣罩和注油處理工作，該工作內容也是變壓器調試工作中的重要組成部分，完成對變壓器的有效安裝后，需要按照實際標準，對變壓器進行不同程度的扣罩處理，并與吊罩之間保持著相同的狀態，具體可用定位棒、螺釘等設備完成。在進行注油工作的過程中，可從下端的注油閥開始注入，注入高度要求與鐵芯高度保持一致。另外在調試過程中，電壓要滿足相關條件。

2 GIS 設備安裝調試

2.1 GIS 設備安裝技術

GIS 設備安裝技術通常包括兩種。第一是法蘭連接方式，當GIS 設備處于密封面和“0”型面兩種情況時，如果設備表面出現比較明顯的破損現象，需要利用相關工具對設備表面進行拋光處理，對設備密封面進行清潔處理，防止設備連接的不穩定性。而在“O”型面連接過程中，必須經過徹底的清洗才能完成連接，安裝時將“0”型圈完全套入設備的表面。第二是做好氣室抽氣和充氣的工作。一是將GIS 設備氣室內原有的氣體完全排放干凈，使氣室內能夠始終處于真空的狀態。通常來講GIS 設備內包含了大量的電子模塊，且每個模塊有著專門的氣室。因此當GIS 設備內模塊連接完成形成一個整體后，需要立即開展抽氣操作，使模塊氣室內能夠長時間處于真空狀態。二是向氣室內注入大量的SF6氣體，氣體填充量在150～200kPa，當氣室內氣體全部為SF6氣體后將進行撿漏工作，設置好一定的額定壓力。設置額定電壓時，除了將斷路器模塊設備填充到600kPa 后，其余模塊斷路器氣室都將其填充到400kPa，并根據當前壓力值的標準，將氣室內的SF6氣體全部填充到正常的標準范圍。

2.2 GIS 設備調試內容分析

2.2.1 斷路器特性及開關操作檢測

在對斷路器進行調試的過程中，可利用相關檢測設備對斷路器的輔助回路和控制回路電阻進行檢測，如果電阻絕緣效果大于等于2，說明該GIS 設備斷路器具有良好的絕緣效果。或者可根據斷路器工作時間的相關規定來進行操作檢測，具體規定如下：合閘時間≤60ms、合閘不同期≤5ms、分閘時間≤40ms、分閘不同期≤10ms。

在開關操作試驗過程中，需要對零壓器馬達儲能時間進行調整，在開展動作調整的過程中，可對零壓器馬達開關儲能分閘時間進行調整，如果電流刀閘處于快速運動的狀態，則需要對馬達分閘時間調整到0.5h 左右。完成以上操作檢測步驟后，再對操作結構中的機械性能進行全面檢測，并且能夠與電氣性能進行充分比較，最終實現對零壓器馬達儲能時間的調整。

2.2.2 一次回路直流電阻檢測

該檢測部分主要對GIS 設備內導體連接部分性能進行檢測，檢測內容包括連接頭安裝的穩定性、連接接觸部分是否良好、是否能夠滿足額定載流要求，等等。這些檢測內容都與GIS 設備是否能夠穩定運行有著極大的關聯，因此需要積極提高對其的重視程度。在一次回路直流電阻檢測中，需要采用直流壓降方式進行測量，在測量過程中需要著重考慮設備內出現多種不同的接線方式的情況，對接線過程中產生的誤差進行測量，要求接線誤差范圍不得超過3%。

此外還需重視電壓的實際測量，要求電壓實際測量線能夠放置到電流輸出內側，之后結合實際情況，對設備模塊產生的直流電阻值進行設置，按照實際測量范圍對模塊類型數量進行添加。完成對直流電阻值的數據收集后，將測量得到的數據與實際累計數值進行比較分析，如果兩者數據之間的差距較小，說明該GIS 設備技術條件處于正常合理的范圍。

2.2.3 氣體密度繼電器檢測

該部分檢測內容主要對SF6氣體繼電器與壓力之間的關系對比。在對比之前，需要對GIS 設備模塊氣室中的閥門、接頭，以及法蘭面接口進行全面檢測，保證其良好的封閉性。檢測過程中如果發現材料氣密性出現比較嚴重的質量問題，可采用相關檢漏儀設備對GIS 設備進行測驗，對材料進行更換。當內部設備模塊完成充氣工作后，利用檢漏儀設備將GIS 設備中的連接口進行封閉，將設備進行緩慢地移動，如果設備發出報警信號，說明GIS 設備內接口氣體存在比較嚴重的泄漏現象，因此需要通過報警信號對設備氣體泄漏情況進行判斷，完成對GIS 設備的安裝后，再對每個設備元件的密封程度進行全面檢查。

3 結語

變電器與GIS 設備作為當前電力系統中的重要組成部分，其是否能穩定運行對電力系統產生重要影響，為此需要重視其安裝調試工作，對設備表面及內部結構進行全面檢查，減少其安裝隱患，防止電力系統出現異常現象，同時重視對安裝調試技術的創新，改善安裝及調試流程，促進系統的安全運行。