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【摘 要】 本文主要简单阐述了换流变的特点、换流变压器的安装流程、安装前的准备工作及在H换流站的换流变压器安装过程中遇到的问题及解决的方法。附件安装主要概述了套管的安装。安装中遇到而最后解决的问题主要有抽真空时变压器存在漏点、中性点套管运输途中受潮引起的介损值偏大、交流侧套管安装完之后套管与本体法兰间有漏油等。希望大家通过这篇文章能对换流变安装过程有个比较清晰的了解,安装时如果遇到本文中提及的问题时能更快更好地解决问题。
1 前言
换流变是换流站中重要元件之一,它与换流阀组一起,在交流电网和直流输电线路之间起连接和转换作用,将电功率由交流系统传输到直流系统或由交流系统传输到直流系统。由于运行工况特殊,相对于相同容量的普通变压器,换流变有其特殊的性能,在运行中它需要有效降低谐波损耗,承受比同容量普通变压器要高的电、热、机械的应力;同时为了防止绝缘老化,换流变压器绝缘水平也比普通变压器高。因此, 换流变的制作工艺与普通的交流变压器不同。
换流变压器安装工艺的要求很高。本文主要介绍换流变压器安装前需要做的准备工作、换流变的安装流程、及在换流站安装换流变压器过程中遇到的问题和解决办法。
2 主要技术参数:
型号:TCH 146DR 额定频率:50HZ
额定功率:线路侧 297.5MVA 线路侧 297.5MVA
阀侧(Y)297.5MVA 阀侧(Δ)297.5MVA
额定电压变比:线路侧:525000/√3 V 线路侧:525000/√3 V
阀侧(Y):210400/√3 V 阀侧(Δ):210400 V
额定电流:线路侧:982A 线路侧:982A
阀侧(Y):2449A 阀侧(Δ):2449/√3A
冷却器型式:强迫油循环风冷
有载调压:31档 额定位置: 0档
重量:376吨 油重:100吨
绝缘油型号:NYTRO 10X
运输重量:252吨
运输外型尺寸:9840*3400*4900
3 换流变的安装流程:
换流变的安装流程用框图形式说明(见流程图)
4 安装准备工作
1 绝缘油的处理
1.1新油验收 绝缘油到达现场后,在收货时应进行下列检验:A. 外观检查:所有油桶外表清洁,无严重油污。油桶不应有严重变形,每只油桶上应有明显标记。B. 数量检查:符合每批的装箱记录。C. 资料接收:该批油应有厂方试验记录。D. 目测检验:对每一只运输用的小桶,核对油种的牌号为:NYTRO 10X,用玻璃吸管取出油样,目测应透明清澈,无沉淀及悬浮物。E. 油耐压试验:在该批油中每25桶混一油样,进行耐压试验。
注:绝缘油的耐压强度要求依据IEC标准,试验步骤亦遵循IEC标准(使用间隙2.5mm的半球状电极)。运抵现场的油击穿强度应不小于30kV。
新绝缘油现场抽样检验要求及试验项目由现场根据规程要求确定。新绝缘油击穿耐压如果低于上述标准则应酌情增加取样次数。
1.2 施工机具和工器具的准备1) 高真空滤油机(6000L/h)2) 真空泵(本体真空10Pa以下)3) 储油罐(能容纳全部变压器油)4) 注油用管及阀门5) 抽真空用管及阀门6) 废油收集容器7) 麦氏真空计许可证号:02230137 复检日期:2002.8 仪器型号:PM-4流体型 测量范围:0—16MM 误差:10% 精度等级:2.5级 8) 温度/湿度表9)压力式滤油机10)螺丝刀、扳手、卷尺、锉刀等常用工具油处理及抽真空需24小时进行,在工作场地布置一只集装箱,供职工夜间值班及安放工具、小型设备及附件、材料使用。
1.3 净化处理
工作运行示意图:
A. 清洁油箱内部,必要时用油冲洗,将呼吸器内吸附剂全部更换。同时将油管全部更换为透明耐真空PVC管,同时减少油管接口。
B. 将小油桶内的油通过压力式滤油车加入6只油箱中,每只油箱内的油通过高真空滤油车在同一油箱内循环处理,直到各只油箱内的油达到《变电站充油设备的油务管理作业指导书》附录A1的标准为止,主要标准:油耐压≥60KV,含气量≤1%,tgδ≤0.5%(90℃),含水量≤10ppm。每个油箱的油取样做简化分析。如无厂家提供的油全分析报告应在现场补做全分析试验。
2 附件校验
瓦斯继电器、温度计、温度计探头、油位计等附件需要进行校验。
2.1 CT校验
现场需进行下列试验:1.绝缘电阻试验
2.变比
3.极性
4.次级绕组直流电阻
5.伏安特性试验
6.二次绕组工频耐压
2. 2 套管试验
现场需进行下列试验:1.绝缘电阻
2. tgδ和电容量测量
3 对变压器安装前检查
3.1 外观检查:无明显机械损伤和严重油漆脱落。
3.2 查看运输冲击记录仪。
3.3 换流变内部干燥空气压力检查
变压器出厂时充入≤20kpa的干燥空气,如果检查发现正压力完全失去,必须立即通知厂方作进一步的调查。假如压力没有完全失去,而是跌至5kPa以下,应使用干燥空气钢瓶补气到原来的相应温度下的气压。干燥空气的要求是它的露点温度不高于-40摄氏度。在充气前,应先用干燥空气吹净塑料软管。
5 附件安装
准备工作全部就绪后就可以进行附件安装了。首先安装冷却器、油枕、控制箱等外部组件。在打开换流变封盖前要注意测量环境湿度,本体露空的作业时间应该受控于环境湿度。升高座、套管、有载调压分接开关这种要打开封盖的工作应安排在最后做。这样就可以在这些部件吊装完毕后立刻开始抽真空,减少外部潮气对本体内部构件的影响。 换流变暴露在环境空气中的时间与温度对应关系如下:
换流变套管的安装:套管内部中心有一用于载流的导电杆,换流变本体的绕组末端有一圆柱体螺栓,带有向上的一根末端有螺纹的钢杆,在中间有一起导向作用的塑料锥体。在柱体螺栓的周围有一个静电屏蔽罩。这部分在变压器内部的装配在运输前进行。轴的末端在套管封盖或升高座的下面。在套管安装时,要使用套管拉轴(图一)。当套管升高时,使用一个特殊的固定夹来导向绳索使拉轴定位到一个合适的位置。当高压套管处于它最终安装的位置之上时,通过绳子使拉轴下降衔接到变压器内部的螺纹杆上。然后套管再下降到合适位置,在导向锥体的作用下轴正确的进入最终位置,套管末端进入到屏蔽环内。注意:套管内部轴严禁上拉,直到套管下降到最终位置为止。 然后在套管的顶部,用合适的应力紧固。轴的柱头螺栓那端和导电管互相衔接完毕。
6 抽真空、真空注油及热油循环
在套管、有载分接开关等附件全部吊装完毕,就可以开始抽真空,抽真空时要进行气密检查,此时通向风扇阀门是打开着的,和本体一起抽真空,有载调压的隔间不需要和本体一起抽真空,但要注意,通向油枕的主阀门必须关闭,因为油枕结构决定它不能承受抽真空时的外界压力。
抽真空气密性检查步骤如下:
1 连一个真空计到本体的一个阀门;
2 连接真空泵到另外一个合适的阀门;
3 抽真空直到本体压力在0.3kpa以下(将近2毫米汞柱);
4 关闭到真空泵的阀,静止一小时,读出一个第一个压力值P1=;
5 半小时后取第二个压力值P2=;
6 若满足(P1-P2)*V<30,则认为变压器是密封的;
7 继续抽真空至0.15kpa(1毫米汞柱)。在注油前保持真空36小时。
抽真空气密性检查完成后,就可以进行真空注油了。在真空注油过程中要涉及到很多阀门的状态,要注意各阀门的状态符合安装说明书的要求。真空注油完毕后,要进行热油循环,其主要步骤如下:
1换流变本体通过上部注油阀和下部注油阀和油车连接在一起,循环方向应该是油流经下部注油阀流向油车,经上部注油阀流向换流变。
2 循环的油流速度控制在每小时2-5立方米,进入到换流变的油温度控制在大约70℃。
3 油循环总量控制在换流变总油量的2倍左右。若温度在零度以下,延长到3倍体积。H换流站的换流变单台总油量为100000升。
4 循环结束后取油样做油耐压试验,结果要记录,油的耐压强度要大于60kv。
7 换流变的就位
换流变在安装完毕后,要将换流变从安装位置推进到运行位置就位。在换流变本体即将推进到基础中央时,我们在阀厅内从阀侧套管最高点引线垂(如图二所示,引下点到墙壁的实测距离L与额定值A的差要求小于10mm,其中三角型接线的换流变额定值A为4997mm;星型接线的换流变额定值A为6459mm)。
8 换流变安装中遇到的问题和解决办法
在安装过程中,我们也遇到了几个问题,主要有气密性问题、套管介质损耗偏大、套管与本体接口处漏油等。经过检查、研究,很好地解决了问题。
比如,在对编号为8329670的换流变抽真空时发现真空度下降缓慢,开始我们怀疑在本体上有漏点,我们对所有螺栓进行了紧固。第二天真空度还是始终维持在0.5kPa左右。不符和气密性要求。我们决定用肥皂水进行检漏,向换流变内充入30kPa的干燥空气,用肥皂水在各连接管道和各连接法兰之间涂抹检漏,最终在油枕和本体之间的管道法兰处发现有一个密封圈有位移现象,更换了密封圈后,重新抽真空,一段时间后,真空度下降到0.13kPa以下,符合(P1-P2)*V<30的要求。此台换流变通过了气密性检查。(注:气密性检查公式(P1-P2)*V<30见第6页换流变气密性检查步骤)
又列如在安装编号为A2002067的换流变时,经过电气试验,发现这个中性点套管的介损值和出厂值相差太大。达到1.1%。我们经过分析,认为是由于运输过程中末屏小套管受潮的缘故,故我们把它安置在一个装有空调抽湿的房间内,打开此套管电容抽头上的帽,使潮气容易挥发。两天后,再进行多次测量,介损值为0.68%。接近于出厂值,符合规程要求。此套管介损值偏高问题得到解决。
在换流变A2002068注好油后,在交流升高座和本体连接处发现有渗油现象。但之前在真空查漏时没有发现有漏点,所以法兰周围的一圈螺栓应该是紧固的.经过仔细观察,发现靠近本体外侧的法兰面夹缝比这个面对侧夹缝略粗.由此我们想到很有可能是抽真空时空气压力对变压器顶部形成挤压,使变压器顶部产生形变.而当油注满变压器时油压又从反方向对变压器顶部形成挤压.这两次方向不同的应力使原来完好的法兰面发生形变,而且有可能内部密封用的橡皮圈也受到挤压而发生了形变.此时更换密封圈有一个困难就是交流升高座内已经充满了油。经过认真考虑,我们制定出了如下方案: 把本体内的油抽一部分到油枕里,使升高座内油位下降.滤油机的进油口通过皮管子接到本体底部注油阀。出油口接到油枕下面的补油阀。
把油从底部抽到油枕里面,一段时间后,打开位于本体顶部的任意一个注油阀然后立刻关闭,看有无油冒出。若有则说明升高座内部还有油,每隔二十秒种重复一次,一直到没有油从这个阀门冒出。此时交流套管升高座内部没有油,油位应该略低于本体顶部平面。
松开法兰面上所有螺栓,用专用工具把套管连同升高座掉起一公分左右,然后检查橡皮圈,发现有轻微变形,用抹布清揩法兰面,更换一根新的完好的橡皮圈。之后紧固螺栓。紧固时用180力矩,采用对角紧固螺栓法,并且逐渐加大力矩,从80-100-120-160 最后到180NM。紧固套管顶部桩头上的七个大螺栓和七个小螺栓,分别用40NM和20NM的力矩。此时打开油枕下的阀门,让油从油枕回到本体,打开交流套管瓦斯继电器上的放气阀门,放出重新安装时进入升高座的少量气体,直到放气阀门有油流出阀门。用抹布蘸酒精清洗漏油法兰面周围。24小时后再来观察,无漏油,至此除漏油过程结束。
9 结论
以上是我们在安装换流变的总结和体会,电气设备安装过程中我们要不断积累经验,认真研究遇到的问题,同时还要主动学习相关的理论知识,了解设备的结构,使我们的安装技术和工艺不断得到提高。
参考文献:
ABB换流变压器附件安装说明书 CONVERTER TRANSFORMER ACCESSORRIES D-002-2
ABB换流变压器安装说明书CONVERTER TRANSFORMERS D-002-1
1 前言
换流变是换流站中重要元件之一,它与换流阀组一起,在交流电网和直流输电线路之间起连接和转换作用,将电功率由交流系统传输到直流系统或由交流系统传输到直流系统。由于运行工况特殊,相对于相同容量的普通变压器,换流变有其特殊的性能,在运行中它需要有效降低谐波损耗,承受比同容量普通变压器要高的电、热、机械的应力;同时为了防止绝缘老化,换流变压器绝缘水平也比普通变压器高。因此, 换流变的制作工艺与普通的交流变压器不同。
换流变压器安装工艺的要求很高。本文主要介绍换流变压器安装前需要做的准备工作、换流变的安装流程、及在换流站安装换流变压器过程中遇到的问题和解决办法。
2 主要技术参数:
型号:TCH 146DR 额定频率:50HZ
额定功率:线路侧 297.5MVA 线路侧 297.5MVA
阀侧(Y)297.5MVA 阀侧(Δ)297.5MVA
额定电压变比:线路侧:525000/√3 V 线路侧:525000/√3 V
阀侧(Y):210400/√3 V 阀侧(Δ):210400 V
额定电流:线路侧:982A 线路侧:982A
阀侧(Y):2449A 阀侧(Δ):2449/√3A
冷却器型式:强迫油循环风冷
有载调压:31档 额定位置: 0档
重量:376吨 油重:100吨
绝缘油型号:NYTRO 10X
运输重量:252吨
运输外型尺寸:9840*3400*4900
3 换流变的安装流程:
换流变的安装流程用框图形式说明(见流程图)
4 安装准备工作
1 绝缘油的处理
1.1新油验收 绝缘油到达现场后,在收货时应进行下列检验:A. 外观检查:所有油桶外表清洁,无严重油污。油桶不应有严重变形,每只油桶上应有明显标记。B. 数量检查:符合每批的装箱记录。C. 资料接收:该批油应有厂方试验记录。D. 目测检验:对每一只运输用的小桶,核对油种的牌号为:NYTRO 10X,用玻璃吸管取出油样,目测应透明清澈,无沉淀及悬浮物。E. 油耐压试验:在该批油中每25桶混一油样,进行耐压试验。
注:绝缘油的耐压强度要求依据IEC标准,试验步骤亦遵循IEC标准(使用间隙2.5mm的半球状电极)。运抵现场的油击穿强度应不小于30kV。
新绝缘油现场抽样检验要求及试验项目由现场根据规程要求确定。新绝缘油击穿耐压如果低于上述标准则应酌情增加取样次数。
1.2 施工机具和工器具的准备1) 高真空滤油机(6000L/h)2) 真空泵(本体真空10Pa以下)3) 储油罐(能容纳全部变压器油)4) 注油用管及阀门5) 抽真空用管及阀门6) 废油收集容器7) 麦氏真空计许可证号:02230137 复检日期:2002.8 仪器型号:PM-4流体型 测量范围:0—16MM 误差:10% 精度等级:2.5级 8) 温度/湿度表9)压力式滤油机10)螺丝刀、扳手、卷尺、锉刀等常用工具油处理及抽真空需24小时进行,在工作场地布置一只集装箱,供职工夜间值班及安放工具、小型设备及附件、材料使用。
1.3 净化处理
工作运行示意图:
A. 清洁油箱内部,必要时用油冲洗,将呼吸器内吸附剂全部更换。同时将油管全部更换为透明耐真空PVC管,同时减少油管接口。
B. 将小油桶内的油通过压力式滤油车加入6只油箱中,每只油箱内的油通过高真空滤油车在同一油箱内循环处理,直到各只油箱内的油达到《变电站充油设备的油务管理作业指导书》附录A1的标准为止,主要标准:油耐压≥60KV,含气量≤1%,tgδ≤0.5%(90℃),含水量≤10ppm。每个油箱的油取样做简化分析。如无厂家提供的油全分析报告应在现场补做全分析试验。
2 附件校验
瓦斯继电器、温度计、温度计探头、油位计等附件需要进行校验。
2.1 CT校验
现场需进行下列试验:1.绝缘电阻试验
2.变比
3.极性
4.次级绕组直流电阻
5.伏安特性试验
6.二次绕组工频耐压
2. 2 套管试验
现场需进行下列试验:1.绝缘电阻
2. tgδ和电容量测量
3 对变压器安装前检查
3.1 外观检查:无明显机械损伤和严重油漆脱落。
3.2 查看运输冲击记录仪。
3.3 换流变内部干燥空气压力检查
变压器出厂时充入≤20kpa的干燥空气,如果检查发现正压力完全失去,必须立即通知厂方作进一步的调查。假如压力没有完全失去,而是跌至5kPa以下,应使用干燥空气钢瓶补气到原来的相应温度下的气压。干燥空气的要求是它的露点温度不高于-40摄氏度。在充气前,应先用干燥空气吹净塑料软管。
5 附件安装
准备工作全部就绪后就可以进行附件安装了。首先安装冷却器、油枕、控制箱等外部组件。在打开换流变封盖前要注意测量环境湿度,本体露空的作业时间应该受控于环境湿度。升高座、套管、有载调压分接开关这种要打开封盖的工作应安排在最后做。这样就可以在这些部件吊装完毕后立刻开始抽真空,减少外部潮气对本体内部构件的影响。 换流变暴露在环境空气中的时间与温度对应关系如下:
换流变套管的安装:套管内部中心有一用于载流的导电杆,换流变本体的绕组末端有一圆柱体螺栓,带有向上的一根末端有螺纹的钢杆,在中间有一起导向作用的塑料锥体。在柱体螺栓的周围有一个静电屏蔽罩。这部分在变压器内部的装配在运输前进行。轴的末端在套管封盖或升高座的下面。在套管安装时,要使用套管拉轴(图一)。当套管升高时,使用一个特殊的固定夹来导向绳索使拉轴定位到一个合适的位置。当高压套管处于它最终安装的位置之上时,通过绳子使拉轴下降衔接到变压器内部的螺纹杆上。然后套管再下降到合适位置,在导向锥体的作用下轴正确的进入最终位置,套管末端进入到屏蔽环内。注意:套管内部轴严禁上拉,直到套管下降到最终位置为止。 然后在套管的顶部,用合适的应力紧固。轴的柱头螺栓那端和导电管互相衔接完毕。
6 抽真空、真空注油及热油循环
在套管、有载分接开关等附件全部吊装完毕,就可以开始抽真空,抽真空时要进行气密检查,此时通向风扇阀门是打开着的,和本体一起抽真空,有载调压的隔间不需要和本体一起抽真空,但要注意,通向油枕的主阀门必须关闭,因为油枕结构决定它不能承受抽真空时的外界压力。
抽真空气密性检查步骤如下:
1 连一个真空计到本体的一个阀门;
2 连接真空泵到另外一个合适的阀门;
3 抽真空直到本体压力在0.3kpa以下(将近2毫米汞柱);
4 关闭到真空泵的阀,静止一小时,读出一个第一个压力值P1=;
5 半小时后取第二个压力值P2=;
6 若满足(P1-P2)*V<30,则认为变压器是密封的;
7 继续抽真空至0.15kpa(1毫米汞柱)。在注油前保持真空36小时。
抽真空气密性检查完成后,就可以进行真空注油了。在真空注油过程中要涉及到很多阀门的状态,要注意各阀门的状态符合安装说明书的要求。真空注油完毕后,要进行热油循环,其主要步骤如下:
1换流变本体通过上部注油阀和下部注油阀和油车连接在一起,循环方向应该是油流经下部注油阀流向油车,经上部注油阀流向换流变。
2 循环的油流速度控制在每小时2-5立方米,进入到换流变的油温度控制在大约70℃。
3 油循环总量控制在换流变总油量的2倍左右。若温度在零度以下,延长到3倍体积。H换流站的换流变单台总油量为100000升。
4 循环结束后取油样做油耐压试验,结果要记录,油的耐压强度要大于60kv。
7 换流变的就位
换流变在安装完毕后,要将换流变从安装位置推进到运行位置就位。在换流变本体即将推进到基础中央时,我们在阀厅内从阀侧套管最高点引线垂(如图二所示,引下点到墙壁的实测距离L与额定值A的差要求小于10mm,其中三角型接线的换流变额定值A为4997mm;星型接线的换流变额定值A为6459mm)。
8 换流变安装中遇到的问题和解决办法
在安装过程中,我们也遇到了几个问题,主要有气密性问题、套管介质损耗偏大、套管与本体接口处漏油等。经过检查、研究,很好地解决了问题。
比如,在对编号为8329670的换流变抽真空时发现真空度下降缓慢,开始我们怀疑在本体上有漏点,我们对所有螺栓进行了紧固。第二天真空度还是始终维持在0.5kPa左右。不符和气密性要求。我们决定用肥皂水进行检漏,向换流变内充入30kPa的干燥空气,用肥皂水在各连接管道和各连接法兰之间涂抹检漏,最终在油枕和本体之间的管道法兰处发现有一个密封圈有位移现象,更换了密封圈后,重新抽真空,一段时间后,真空度下降到0.13kPa以下,符合(P1-P2)*V<30的要求。此台换流变通过了气密性检查。(注:气密性检查公式(P1-P2)*V<30见第6页换流变气密性检查步骤)
又列如在安装编号为A2002067的换流变时,经过电气试验,发现这个中性点套管的介损值和出厂值相差太大。达到1.1%。我们经过分析,认为是由于运输过程中末屏小套管受潮的缘故,故我们把它安置在一个装有空调抽湿的房间内,打开此套管电容抽头上的帽,使潮气容易挥发。两天后,再进行多次测量,介损值为0.68%。接近于出厂值,符合规程要求。此套管介损值偏高问题得到解决。
在换流变A2002068注好油后,在交流升高座和本体连接处发现有渗油现象。但之前在真空查漏时没有发现有漏点,所以法兰周围的一圈螺栓应该是紧固的.经过仔细观察,发现靠近本体外侧的法兰面夹缝比这个面对侧夹缝略粗.由此我们想到很有可能是抽真空时空气压力对变压器顶部形成挤压,使变压器顶部产生形变.而当油注满变压器时油压又从反方向对变压器顶部形成挤压.这两次方向不同的应力使原来完好的法兰面发生形变,而且有可能内部密封用的橡皮圈也受到挤压而发生了形变.此时更换密封圈有一个困难就是交流升高座内已经充满了油。经过认真考虑,我们制定出了如下方案: 把本体内的油抽一部分到油枕里,使升高座内油位下降.滤油机的进油口通过皮管子接到本体底部注油阀。出油口接到油枕下面的补油阀。
把油从底部抽到油枕里面,一段时间后,打开位于本体顶部的任意一个注油阀然后立刻关闭,看有无油冒出。若有则说明升高座内部还有油,每隔二十秒种重复一次,一直到没有油从这个阀门冒出。此时交流套管升高座内部没有油,油位应该略低于本体顶部平面。
松开法兰面上所有螺栓,用专用工具把套管连同升高座掉起一公分左右,然后检查橡皮圈,发现有轻微变形,用抹布清揩法兰面,更换一根新的完好的橡皮圈。之后紧固螺栓。紧固时用180力矩,采用对角紧固螺栓法,并且逐渐加大力矩,从80-100-120-160 最后到180NM。紧固套管顶部桩头上的七个大螺栓和七个小螺栓,分别用40NM和20NM的力矩。此时打开油枕下的阀门,让油从油枕回到本体,打开交流套管瓦斯继电器上的放气阀门,放出重新安装时进入升高座的少量气体,直到放气阀门有油流出阀门。用抹布蘸酒精清洗漏油法兰面周围。24小时后再来观察,无漏油,至此除漏油过程结束。
9 结论
以上是我们在安装换流变的总结和体会,电气设备安装过程中我们要不断积累经验,认真研究遇到的问题,同时还要主动学习相关的理论知识,了解设备的结构,使我们的安装技术和工艺不断得到提高。
参考文献:
ABB换流变压器附件安装说明书 CONVERTER TRANSFORMER ACCESSORRIES D-002-2
ABB换流变压器安装说明书CONVERTER TRANSFORMERS D-002-1