全戶內變電站主變壓器與GIS 連接策略探討

楊 紅，劉金昕

（山西西龍池抽水蓄能有限責任公司，山西 忻州 034000）

變壓器是全戶內變電站中非常關鍵的一種裝置，伴隨著社會經濟發展，整體用電量不斷攀升，人們對用電安全及穩定提出了更高要求，對此應做好變壓器與GIS 的連接，以便起到繼電保護的作用。全戶變電站主變壓器與GIS 連接選擇合適的布置方式能夠提高電力控制能力，安裝費用不高，具有很大的應用優勢。

1 全戶內變電站GIS 與主變壓器的連接方法分析

全戶內變電站GIS 與主變壓器常見的連接方法主要有三種，分別是油-氣套管連接、主變電纜直連、空氣套管連接，是變電站設計中的難點。每種連接方法各有優劣，需要結合區域用電情況進行分析，選擇最合適的連接辦法，進而才能強化電站供電穩定性，降低對周邊環境影響。

油-氣套管連接布置形式比較緊湊，因為裝置比較小，整體上來看更加美觀，如圖1 所示。在具體安裝過程中既要考慮經濟因素又要考慮實施是否便利，在安裝時使用絕緣油SF6，套管則是載荷較強的高壓電容型管，以油紙電容型為主。在設備制造，安裝及施工上整體要求比較高，可實現遠距離的輸電，采用硬連接的辦法，GIS 管母線走向自由，延展性比較強，在布置中無需敷設電纜半層及電纜溝，如果有穿過變電站多功能性房間的需要，操作起來比較方便，連接密封同樣要求比較高，需要考慮氣密及油密因素，受到外部地震現象、地勢沉降影響較大，目前運行模式還不夠成熟，大部分設備依靠進口，現有技術不足以實現常規生產供應，因此使用范圍比較有限。

圖1 油—氣套管連接

主變電纜直連布置屬于較緊湊的結構，變壓器與電纜直連，變壓器高壓側和低壓側分別繞組連接，電容器套管起到勾連作用，引出變壓器，整體方案可實施性較強。由于變壓器高壓區的連接是一個密閉整體，在連接時施工開展難度較大，應注意變壓器本體與外部空氣的隔離。設備責任分界面比較清晰，因為結構架設緊密，因此受到外部地質環境變化、沉降因素影響較小，運行經驗比油-氣套管連接布置形式豐富，運行維護工作量較小。

空氣套管連接，是主變壓器和GIS 空氣視作絕緣材料的接頭，該接頭結構是變壓器上最常采用的，如圖2 所示。空氣套管的總體構造并不緊湊，安裝設計方案可操作性較弱，因此使用的二種聯接方法也較為普遍，其一是主變壓器套管與GIS 等空氣套管的連接，其二是主變壓器套管與光纜、戶外電纜和GIS 線路等終端的聯接，但由于實際安裝中使用的都是常規裝置，所以相較于上述二種兩種連接方式比較容易獲得。設備制造、安裝、施工精度要求較低，沒有密封連接要求，設備責任分界面清晰，受到地震、沉降等因素影響較小，運行經驗豐富，運行維護工作量較大，在變電站現場測試中操作程序屬于常規范圍，比較簡單。

圖2 空氣套管連接

2 變壓器連接方案技術經濟分析

以500 kV 全戶內多層變電站變壓器與GIS 連接為例，三種連接方式的經濟分析結果，如表1 所示。

表1 變壓器3 種連接方案經濟分析結果單位：萬元

通過對幾種變壓器連接方式進行經濟上的分析發現，空氣套管連接成本較低。

3 變電站施工中變壓器安裝技術

3.1 確定變壓器位置

首先，為保障施工效率，確保施工過程安全，作業人員應該做好工程前期勘察工作，確定變壓器安裝的合適位置，當前市場中變壓器有多種類型，根據測量區域的長寬高以及施工作業空間大小，對變壓器型號進行選擇，測量結束后，應準確記錄數據，然后在現場做好預計變壓器放置位置標記。其次，變壓器安裝中受到外界環境干擾較大，如果不能嚴格遵照規劃，那么則很容易出現位置上的偏移。對此，施工團隊一般會使用止滑器制止這種現象發生，將設備移動范圍控制在固定區間內。最后，變壓器內部存在氣體殘留的情況下，在安裝時會出現一定反應，此時應利用傾斜角度讓氣體排出，然后使變壓器保持平衡，這樣就不會導致變壓器中心和位置發生變化。另外，還需注意變壓器附件安裝質量控制，需要結合主設備施工情況，靈活地調整施工方案，因為設備有接地需求，因此需要做好防潮處理和警示處理，嚴禁踩踏變壓器頂部，以避免發生安全風險。

3.2 變壓器運行前操作

在變壓器安裝之后且沒有正式投入到運行中之前，作業人員需要對設備進行一定調試和檢驗，主要是確定各個部件連接緊密與否，是否存在泄露的情況。首先，應確保電壓器保持平衡狀態時沒有氣體反應，需要經過放油和排氣操作后，才可展開測試工作。要根據標準進行最大真空度的灌滿測試，往油箱中加入溫度在60 ℃以下的新油，在要求位置關閉最大真空度閥門，這一循環完成后進行計時，并保持24 h 后進行取樣測試。最后，可以通過放油、通風和最大真空度等處理，確認交流變壓器部位是不是發生了挪動現象，各部分的密封效應和保護效果以及有無出現了松動現象，如果交流變壓器外部并沒有出現明顯情況，則可以判斷安裝質量能夠保證，并且沒有干擾變壓器工作，此時即可進行電壓運輸和變壓性能的測試。

4 變電站施工中GIS 設備安裝技術

4.1 GIS 設備安裝前注意事項

在變電站建設中需要考慮GIS 設備的集合性，結合環境特征確定連接辦法，在保障輸電質量的前提下，盡量做好安裝費用控制，同時為減少對環境造成的影響，還需采取合適的措施變壓器運行的噪音。在GIS設備安裝之前應做好準備工作，這樣在后續安裝中才不會影響到施工進度和施工質量，綜合分析相關因素帶來的影響以及潛在影響，為設備投入后期的有效使用提供保障。在GIS 設備與變電站安裝之前需要做好相應的準備工作，排除施工中可能存在風險類型，以全面保證施工安全。第一，應確保地質條件、水文條件滿足建筑要求，要求所在區域地基夯實，選址應不在地勢低洼區域，保障基礎建筑的施工質量及施工安全。第二，與其他關聯施工單位做好溝通，做好技術交底，根據現場施工情況及時調整GIS 設備安裝方案，先是觀察外觀確定是否存在毛病，然后通電檢查運行情況，如果設備存在質量問題，要優先進行故障排查，修補，如沒有辦法則需要及時更換。第三，對子設備展開清潔和檢查，包括導體、絕緣體和密封面，以導體為例，在清潔過程中，需要做好變電站地面清理，同時要求室內溫度控制在80 ℃以下，在具體操作時，可以用干凈的紙巾蘸取高濃度酒精對安裝導體進行擦拭，用絕緣塑料布將管口進行密封處理。

4.2 GIS 設備安裝技術

GIS 設備安裝有具體的操作流程，一定要按照規定程序展開安裝工作，設備內部組件連接比較復雜，在安裝時對應管線不得搭接錯誤，如不然可能會影響設備運行效果。GIS 設備安裝順序具體如下：

首先，在GIS 的導體安裝時，必須把進行全面清潔和質量檢查的導線桿置于母線內，為防止線路搭接混淆，在母線筒應把絕緣體焊接在三角形的母線連接處，以便起到支撐的效果，整個安裝過程變電站室內必須保持清潔，施工期間操作人員必須穿戴好清潔工具，一方面是防止灰塵和濕氣進入安裝系統，另一方面是保證施工人員操作過程安全，同時避免影響到后續設備的正常運行。

其次，GIS 設備內部需進行密封處理，這一環節十分關鍵，必須要找經驗充足的作業人員展開施工，密封的好壞可直接影響到設備運行情況，如密封效果差，還需重新進行調整，會造成時間上的拖延。目前的設備密封方法常見的有密封面、密封槽、密封環和密封膠，根據現場實際情況，當然也不排除可摻雜使用以上多種密封方式，只要能夠保證密封效果就是可行的。如果密封連接后經過檢查發現存在誤差，需要加入波紋管進行調節，尺寸一般在395～400 mm 之間，這樣才能鎖緊，達到良好的密封效果。

最后，相關零件的連接，使用主母線分別與各個子設備零件連接，通電和后確定裝置是否能夠正常運行；將GIS 設備法蘭面的吊繩穿過導體連接到避雷器位置，利用支架將吊繩支撐起來，以避免出現連線錯誤這種誤差；為了保證GIS 設備連接的緊密性，需要從外部連接點展開檢查，并安裝套管，將分支母線從外部裝入，這樣一旦出現故障問題，采用臨時連接的方法不會影響到電力正常輸送，同時還能夠展開故障排查。

4.3 GIS 設備安裝效果檢查

GIS 設備安裝結束后，為保障設備運行質量，從以下三個方面展開檢查：

第一，檢查變壓器與GIS 設備連接處各個位置部件情況，確保連接穩定，在對構件連接位置、連接緊密性檢查的過程中，應使用專門的安裝工具，準備好需要的工具后，作業人員首先需要確定工具性能，在檢查時如果發現管線連接不夠緊密，應及時拆解重連，為保證檢查的全面性需要按照從左到右，從上到下的順序進行檢查，每次檢查指派的作業人員不得重復，在綜合檢測結束后，幾名負責人需要及時溝通，明確設備安裝是否存在問題。

第二，考慮氣溫變化對設備造成的影響，在用電量顯著增大或者用電均量比較大的供電區域常常會出現這一類問題，隨著電壓加大導致供電線路氣溫發生變化，GIS 設備因為熱脹冷縮的物理現象出現位置移動，為保障設備連接緊密性應提前預留出一部分空間。如果輸電線路在220 kV 以下，GIS 設備的縱向距離留出空間較小，這是因為尚未達到足夠的高壓條件，因此即便受到溫度影響線路仍然會發生熱脹冷縮，但是設備所移動的距離較小，基本不會造成什么惡劣影響；如果輸電線路大于220 kV，那么作業人員應預留較大的空間，高壓電運行限值越高，所允許的相對距離就越大。

第三，GIS 設備安裝后，還需要對斷路器的連接開關情況進行測試，因為主變壓器沉合閥中有油液，在線路正供應電力時，油壓受到電壓影響，檢測的主要目的是為了避免出現油壓過低這種情況。另外還有一個注意事項供參考，在設備安裝細節質量檢查排查之后，還需對設備整體運行情況進行調試，包含兩個要點，其一是線路的線阻；其二是線路的功能。其中線路線阻發揮的作用是確保閥門密閉性以及設備接線正確性，在展開測試時，要降低室內濕度，空氣中含水量應小于500 PPM，利用繼電器和設備運行監測確定氣體密度，保障主導線及小零件接線穩定性，進而確保GIS 設備線路功能。

5 結論

綜上所述，變電站施工中變壓器和GIS 設備的安裝質量直接影響著輸電情況，無論是變壓器安裝還是GIS設備安裝同樣需要依照固定的順序展開相關工作。結合文章分析確定，在安裝調試設備的過程中，變電站室內環境始終應該保持清潔，室內溫度和濕度要在特定范圍內，安裝結束后，對設備的檢驗過程也十分重要。從當前變電站建設的情況來看，未來不同電壓等級的GIS 設備應用范圍會持續擴大，應進一步提升研究水平與應用水平。