变压器扩容改造技术探析

周 宣，蔡燕荣

(山西晋煤天源化工有限公司，山西 晋城 048400)

1 概述

为了响应国家节能计划，某单位决定新增技术改造项目，届时将增加约14 000 kW负荷。原主变压器容量为2×50 MVA，实际运行负荷已接近变压器容量的80 %左右，处于经济运行状态。据《工业与民用配电设计手册》，变压器的经济运行负荷率宜控制在75 %～85 %，不能低于60 %。而新增项目投运后，负荷率将达到95 %。

据《钢铁企业电力设计手册》(上册)，变压器的负荷率通过功率损失降到最低点后，功率损失将随负荷率的增加而上升，变压器的运行寿命将缩短。因此，为满足新增技改项目的用电要求，需将其中1台变压器的容量增加到63 MVA，将负荷率维持在适宜范围内，以满足新增项目投运后变压器的安全经济运行。

2 前期准备工作

(1)业主需向当地经济和信息化委员会提交关于主变扩容的书面申请及相关资料，取得批复后，方可向当地电力公司提交该项目的申请及方案等技术资料，并附加当地经济和信息化委员会的批复。

(2)当地电力公司客服部收到业主申请后，委派专业人员对现场进行实地考察，并形成意见。在客服部门组织的电力公司会议上，经讨论通过后，业主方可委托相关资质单位进行可行性研究，并出具可行性研究报告。经由地市电力公司计划处将项目可行性研究报告和业主申请提交至省电力公司，由省电力公司计划处组织专业人员对其进行讨论并通过后，业主方可委托有资质的设计院对其进行初步设计。

(3)省电力公司相关部门组织专业人员对初步设计进行会审。审核通过后，省电力公司对地市电力公司、地市电力公司对业主下达对该项目的批复文件。

(4)业主组织进行项目的实施、监督与协调工作，包括设备采购、施工、安装、验收、调试与投运等。

3 设备采购与选型

3.1 设备采购

经省电力公司审核和批复，该单位需要采购1台主变压器、39台10 kV配电柜、1台10 kV电容器组、4套距离保护柜、2套母差保护柜、1台嵌入式信息子站柜、2套155M通信光纤设备、1套调度二平面、1套“五防”系统等电气设备。

设备采购应经业主现场勘察，逐项核对材质、规格尺寸、数量等技术要求，并结合设计图纸完成对招标文件的编写。通过招议标选定单位后，由设计院草拟220 kV系统电气设备技术协议，并经业主和设计院会签后执行。

签订采购合同时，需明确供货周期、保质期与质保金、安装调试等内容。供货周期过长，将影响施工进度；供货周期过短，则需考虑设备的临时安置和长时间放置对设备性能的影响。

3.2 选型

扩容后的电气设备应与原有继续使用的电气设备兼容，并尽量使用同一厂家的设备，以便于投运后设备的运行和管理。

设备选型要关注技术参数的要求，如变压器的短路损耗、阻抗电压等参数对运行功率损耗的影响，设备重量对设备基础的承重要求，新购设备的规格尺寸与原设备是否匹配等要点。这些都应在技术协议中清晰注明，以防止出现尺寸不匹配、运行经济性不强、设备基础不能满足承重要求等问题。

4 安装施工

4.1 施工进度和计划

该单位的施工由外包单位完成。业主确定施工单位后，要与其就进度、计划、工期、工程费用、工程量、调试、验收等内容进行核实，达成一致意见，尽量避免在实施过程中出现新增工作量、更改施工计划、追加施工费用等问题。若双方沟通不畅，将会影响施工进度、质量，致使工程无法顺利完成。施工进度应采用时间表的形式完成，以便于在施工过程中对工期的及时核对和掌握。

为安全顺利完成该工程，该单位还要求对施工人员进行厂前安全教育、持证上岗、签订安全协议，对施工方案、安全方案、环保方案进行逐级审批受控，责任到人，并请监理单位进行全程监理，确保工程安全而紧张有序地进行。

同时，为了保证工程能够保质保量的完成，该单位对工程的每一项组成部分，都指定专人负责，确保工程能得到全程监督，以便及时发现问题、解决问题。

4.2 施工过程的主要组成部分

4.2.1 旧设备的拆除与处理

本工程需要拆除的设备有10 kV高压开关柜、户外母线桥、变压器及相关附件。由于场地有限，拆下的废旧设备需及时安置和处理，以确保施工场地的有效利用和清洁卫生。在该工程中采用吊装设备拆除变压器，要采取相应措施确保变压器、引线等设备的安全和工作人员的人身安全。

4.2.2 基础处理

经变压器厂家和设计院一致同意，新购变压器重量≤113 t，长度≤9.12 m，宽度≤5.5 m，高度≤7.9 m，变压器配套基础设施可保持不变。

另外，需要重新加注电容器基础，施工时应反复对照电气图纸及设备本身的尺寸，避免返工。

4.2.3 新设备的安装与调试

电气一次部分：新装1台型号为SF Z10-63000/22063/63 MVA的主变压器、39台10 kV配电柜、1台型号为BAMH12/√3-3600-1×3 W的10 kV电容器组。10 kV进线、柜间母线桥和柜内母线均为2TMY-120×10。主变扩容后，经校验发现母线不能满足本期要求，需改为3TMY-125×10型母线。

主变在原基础就位。由于在原基础上未预埋千斤顶埋件，为减少施工周期，本次亦不增设千斤顶埋件。因此，在主变安装就位时，需考虑临时垫钢板来支撑千斤顶。

安装过程中，要注意设备资料的整理和施工图纸、说明书、合格证的收集，为日后建立完整的设备资料做好准备。

电气二次部分：新装4套PSL 602UM距离保护柜、2套RCS-915GA母差保护柜、1台嵌入式信息子站柜、2套155M通信光设备、1套调度二平面、1套“五防”系统。

二次设备的更新换代非常迅速，为了有利于今后电网设备的兼容，该工程决定升级增容调度数据平面、通道线路距离保护通道，并新增1套母差保护，以实现一用一备。

对微机“五防”系统进行扩容，包括微机“五防”闭锁软件的修改与编制、微机“五防”闭锁模拟屏的扩容、增加相应间隔的“五防”锁具(电动刀闸锁、手动刀闸锁、网门锁、接地锁及验电器等)。

与该工程配套的其他设施均需一一落实，如无功综合调节装置、保护接地装置、变压器的消防设施、调度数据等。需要新增或改造的内容，均需与此次改造同时设计、同时施工、同时投入运行。

5 验收与投运

该工程完工后，需要由业主、施工单位、监理公司一起参加竣工验收，主要验收竣工资料的收集情况、施工记录、工程内容、安装施工质量评价、完工情况等内容，并经试运行后进行签字确认。不合格项由业主填写不合格项通告书，并由责任单位处理完成。竣工验收结束后，便可向电力部门申请验收送电。

6 经验教训

6.1 主变报停

由于该工程工期近1个月，变压器将长时间停运，因此向当地电力公司主管部门申请变压器报停。电力公司根据变压器停运的实际天数核减了100多万元的基本电费，减少了经济损失。

6.2 柜门不能闭合

根据设计要求，当主变增容后，运行电流将变大，原柜间母线桥和柜内母线桥均不能满足要求，需将母线规格由2TMY-120×10型更换为3TMY-125×10型。

进行改造时发现，若使用原开关柜不能满足工期和开关柜施工工艺要求，因此需对开关柜进行更换。为满足工期要求，减少停电造成的经济损失，只保留少部分价值较高、安装简便的附件。

开关柜就位并进行附件安装后，发现因开关状态显示器、保护装置、电度表等附件尺寸与原开关柜尺寸不匹配，造成柜门不能闭合，导致灰尘和湿气易进入柜内，威胁保护装置、电度表、状态显示器的安全运行。

6.3 主变重量与基础的关系

变压器增容后，其重量也有所增加，此时需考虑原有基础是否满足新变压器的要求，是否需要重注或加注等。但重注或加注都需要20多天才能确保变压器就位，对工期有很大影响，所以要事先将变压器基础重注或加注事宜计划周全，以确保工程按期顺利完成。

6.4 多单位配合协调

该工程未采用总承包的形式，业主需要协调与设计院、监理公司、施工单位、多个厂家及省市电力公司的多个部门之间的关系。

此次增容改造工程远动信息(主变高、低压侧的有功功率、无功功率、电流和主变分接头位置信号等)的采集、处理仍由站内计算机监控系统完成，并经站内已有调度数据网设备，以网络方式远传至调度端。

为接收××220 kV变电站的远动、保护等信息，调度端需进行主站数据库修改、系统联调并新增硬件接口等工作。因此，该工程为省调、备调、地调调度端各开设1套软硬件接口。

××220 kV变电站作为电力调度数据网接入点，按照双平面要求，配备调度数据网接入设备2套，以完成远动实时信息、保护信息子站等信息的网络传输，满足电网调度在正常运行和应急状态下对生产控制数据安全可靠传输的要求。安装完成后，需对业主变电站与电力公司调度数据进行联动调试。由于在工程计划里未考虑此项内容，未能提前与电力公司进行沟通协调，延误了工期。由此可知，在多单位配合完成的工程项目管理中，只有良好的沟通才能保证项目的顺利实施。

6.5 资料整理

在施工过程中，需要对原始资料进行收集和整理，以便于日后的设备管理和运行维护。在电力公司验收时，需要提供施工图纸、监理合同、竣工验收报告等资料，并与电力公司签订调度协议、供用电合同、电费分次付款协议等文件。要确保设备合格证的收集完全，以备电力部门送电验收。

6.6 避免重复结算费用

设备采购时，要明确安装费、运输费、调试费等内容，以免造成费用重复结算。如：明确变压器厂家负责变压器的运输和安装就位。该工程中厂家采用运输防振仪以检测变压器运输中的振值是否合格，因此可不再请其他单位来进行就位和运输振动测试，以免重复结算费用。

6.7 增加施工费用

由于对施工工作量考虑不全面，易在施工过程中出现临时增加施工量和施工费用的情况。业主只有和施工单位进行沟通，协调一致，才能保证工程按期顺利完成。

6.8 差动保护CT极性测试

正常运行及外部故障时，流过差动继电器的电流为变压器两侧电流互感器(CT)的励磁电流之差，即不平衡电流，一般不超过额定电流的2 %～10 %。但当变压器空载投入或电压恢复时，会出现数值很大的励磁电流，可达到额定电流的6～10倍。

在该工程中，重新安装低压侧电流互感器后未进行极性测试，流过差动保护继电器的电流为两侧电流互感器的励磁电流之和，比正常投入值大。由于变压器空载投入，励磁电流更大，超过了差动保护定值，保护误动跳开双侧开关。经调试人员对差动保护电流互感器测试极性和电流互感器二次校线，变压器顺利送电成功。

因此，二次回路安装改造后，必须严格测试差动保护电流互感器电流向量，并测试不平衡电流，确认二次回路接线正确后才能投入运行，以免造成差动保护误动。

1 中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手 册[M]．北京：中国电力出版社，2005.

2 陈慈萱．电气工程基础(下册)[M]．北京：中国电力出版社， 2004.