发电厂主变压器主要技术规范分析及评标建议

王磊

（神华国能（神东电力）集团有限公司，北京　100032）

发电厂主变压器主要技术规范分析及评标建议

王磊

（神华国能（神东电力）集团有限公司，北京100032）

主变压器的选择与发电厂建设和运行的经济性密切相关，涉及额定容量、额定电压、短路阻抗、冷却方式和结构型式等问题。就发电厂主变压器招标技术规范书中主要的技术要求和性能参数进行解析，结合主变压器设计和运行经验提出建议。

主变压器；电力工程；技术规范；评标

0　引言

随着电力工业的快速发展，火电机组单机容量从135MW、200MW、300MW发展到600MW、1000MW，火力发电厂主变压器的容量也随之增大。主变压器的选择不仅与发电厂建设和运行的经济性密切相关，对电力系统的安全可靠性也有重大影响。

在发电厂建设过程中，技术规范书是设备招标、评标和合同谈判的主要依据，其主要技术参数和要求的确定，直接关系到招标和合同谈判的顺利与否。因此，必须准确确定参数和选择范围要求，结合项目实际准确选择。主变压器的技术规范书一般包括二百余项技术要求和技术参数，由设计单位编写，近些年大型变压器订货的技术规范书大多采用以下结构：总则部分（主要包括总的说明、引用标准等）；工程概况部分（主要包括工程简介、自然条件、工程条件等）；技术规范部分（主要包括变压器的规范及额定参数、主要技术要求和性能参数、组件、附件的主要技术要求和性能参数等）；其他部分（主要包括供货范围、设备和资料交付进度、质量保证和控制、设备监造、性能验收试验和技术服务等）。

以600 MW等级火力发电机组主变压器为例，就其技术规范书中的主要技术规范，以及在招标中可能出现的问题进行解析，并就招标文件编制、评标办法对应的否决（废标条款）、评分（根据优劣排序加减分）条款等给出建议。

1　工程概况

1.1海拔高度

海拔高度对大型电力变压器的影响。1）海拔升高，空气密度下降，散热条件变坏，所以冷却系统要强化；2）空气密度降低，耐压强度下降，外绝缘强度要做适当修正，在海拔5 000 m范围内，每升高1 000 m，即平均气压每降低7.7～10.5 kPa，外绝缘强度降低8%～13%；3）高海拔地区太阳辐射照度较高，绝缘材料老化较快；4）随空气压力的降低，其击穿电压也下降，为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力，必须增大电气间隙［1］。外绝缘强度体现了投标方所用材质的优劣，但是只要满足招标文件要求就不影响正常使用，因此，该项可作为评标评分条款。

1.2最大环境温差

最大运行环境温差对变压器的温升和油枕的容积影响较大。其中温升要严格按照GB 1094.2—2013《电力变压器 第2部分：液浸式变压器的温升》的相关要求确定；对于油枕容积，变压器油的热胀冷缩系数是7/10000，按此推算变压器在极端条件下油体积的变化为8.75%，考虑到裕量，变压器油枕的容积不应该小于变压器油量的10%。根据不同地区，中西部地区温差较大，特别是西部地区，可以按照10%考虑，而东部地区可以在8.75%～10%之间选取［2］。

油箱容积大小只要满足招标文件要求就不影响正常使用，但是，只要条件允许，适当减小油箱容积，可减轻变压器总重量和油量，因此，该项一般可作为评标评分条款。

1.3雷暴强度

变压器的绕组相当于电感线圈，雷电波侵入变压器高压侧或低压侧绕组会引起正、逆变换过电压，当雷电冲击全波（峰值）加在绕组上时，对绝缘的考验就是冲击全波的峰值电压。

变压器防雷措施的选择根据工程所在地区雷暴强度（雷暴日数）的大小决定。少雷地区，可采用只在高压侧装设避雷器的方式；一般地区，可采用变压器高、低压侧均装设避雷器的方式；多雷地区，应采用多种防雷措施综合实施，高压侧装设避雷器单独接地，低压侧避雷器、低压侧中性点及变压器金属外壳连接在一起接地；严重雷区，采用综合防雷保护措施仍未得到较好的防雷效果后，应根据技术经济比较，在变压器铁芯上加装平衡绕组 （即采用新型防雷避雷器），或在变压器内部安装金属氧化物避雷器［3］。

一般在多雷及以上区域，招标文件会要求投标方提供防雷击的措施方案，评标时可根据方案的优劣适当给予评分。

1.4系统短路容量

系统短路容量主要涉及变压器绕组材料的选择，对于接入有较大系统短路容量电网的变压器，必须要提高其抗短路冲击的能力，在变压器订货阶段，主要考虑绕组材料选择和结构设计要求。在结构设计方面，变压器内线圈加硬纸筒及撑条能有效撑紧撑圆线圈，保证短路时电动力的有效传递，提高导线的屈服强度可有效提高线圈的抗短路能力。对绕组材料的选择，变压器内线圈必须使用半硬铜自粘性换位导线。半硬铜自粘性换位导线的抗短路能力远优于普通的纸包单线或组合导线［4］。

系统短路容量应满足国家电网公司十八项电网重大反事故措施要求，可列为评标否决条款。

1.5运输条件

工程所处地理位置的运输条件，影响变压器型式的选取。一般情况下，只要运输条件满足吨位要求，可选取三相一体的变压器，否则，只能选取单相变压器，选取单相变压器还要根据需要确定是否设置备用相。

1.6污秽等级

厂址所处地区的污秽等级影响变压器套管外绝缘的爬电比距的选择，发电厂、变电所设备的污级共划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四级。

Ⅰ级（轻）：主要是没有工业、装供热设备的房屋密度较小的地区；工业或房屋密度较小，但经常有风和（或）雨的地区；农业地区；山区。所有这些地区，至少都离海边10～20 km，不直接遭受海风的作用。

Ⅱ级（中等）：不产生特别污染烟灰的工业区和（或）装供热设备的房屋密度中等的地区；房屋和（或）工业密度较大，但经常有风和（或）雨的地区；会遭受海风作用但离海岸不太近的地区。

Ⅲ级（重）：工业密度较大地区和产生污染的供热设备密度较大城市地区；靠近海岸的地区或是任何情况下都会遭受相当强的海风作用的地区。

Ⅳ级（很重）：能遭受到导电粉尘和能产生特别厚的导电沉积物的工业烟灰的地区；很接近海岸和会受到海水雾气喷溅或会受到很强的污染性海风作用的地区；长期无雨受到夹有沙和盐的强风作用且常有凝露的地区和沙漠地区。

对于煤电一体化电站、坑口电站或潮湿地区电站，要适当提高外绝缘的爬电比距。对应污秽等级的最小爬电比距见表1［2］。当套管平均直径在300 mm以上时，爬电距离应增加10%，当套管平均直径在500 mm以上时，爬电距离应增加20%。对于污秽水平严重的发电厂升压站的电气设备，可以考虑采用耐污绝缘子或采用合成绝缘子。耐污绝缘子一般采取增加或加大绝缘子伞裙的措施以增加绝缘子的爬电距离。

表1　对应污秽等级的最小爬电比距

根据污秽等级对应的最小爬电比距可作为否决条款。

2　主变压器技术规范分析

2.1冷却方式

大容量变压器普遍采用强迫导向风冷（ODAF）和强油导向水冷（ODWF）两种冷却方式，这两种冷却方式有很强的冷却效果。其主要工作原理就是把变压器油箱中的热油，利用油泵打入油冷却器，经冷却后再返回油箱，冷却绕组和油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水做冷却介质将油中热量带走。导向冷却的变压器，在结构上采用了一定的措施（如加挡油纸板、纸筒）后使油按一定的路径流动。采用了导向冷却，泵口的冷油在一定压力下被送入线圈间、线饼间的油道和铁心的油道中，可以提高冷却效能。

选用强油风冷冷却方式时，当油泵与风扇失去供电电源时，变压器即使空载也不能长时间运行。因此，应选择两个独立电源供给冷却器。

该条款在招标文件中一般是明确规定的，投标方都能符合要求，满足变压器正常运行要求即可，一般不列为否决和评分项。

2.2中性点接地方式

电力变压器中性点的接地方式一般有3种：不接地、经消弧线圈接地、直接接地。在中性点不接地系统中，当发生单相接地时，三相系统的对称性不被破坏，系统可以正常运行，只是非接地相的对地电压会相应升高，不允许长期运行。当系统容量大，线路较长时，接地电弧可能不能自行熄灭。为了防止电弧过电压，可采用经消弧线圈接地的方式。当发生单相接地时，消弧线圈中的感性电流能够补偿单相接地的电容电流。而中性点直接接地方式可以降低设备绝缘的费用。

发电厂主变压器中性点的接地方式，一般在接入系统专题报告中有明确说明，在订货时要严格遵照执行。

2.3短路阻抗

短路阻抗是变压器性能指标中的重要项目，当变压器满载运行时，短路阻抗的大小对二次侧输出电压有影响，短路阻抗小，电压降小；当变压器负载出现短路时，短路阻抗小，短路电流大，变压器承受的电动力大，短路阻抗大，短路电流小，变压器承受的电动力小。其出厂时的实测值与规定值之间的偏差要求严格，一般按照不超过±5%考核［2］。

短路阻抗的偏差值可作为评分条款列入评标办法。

2.4变压器温升

温升是指变压器温度与周围空气温度的差。在变压器寿命方面，引起绝缘老化的主要原因是温度，由于变压器内部热量传播不均匀，变压器各部位的温度差别很大，因此需要对变压器在额定负荷时，各部分温度的升高做出规定，这是变压器的允许温升，按照绝缘耐热等级，允许温升见表2。

表2　变压器的允许温升　℃

变压器温升还需要根据海拔高度进行修正，一般风冷变压器按照海拔每增加250 m降低1℃进行修正。

一般情况下，该条款在评标中按照表2对应数值作为否决条款确定，同时在评分条款中也可列入。

2.5效率和损耗

变压器损耗可分为铜耗和铁耗两大类。铜耗是电流流过变压器线圈时产生的直流电阻的损耗，同负载电流的平方成正比，又称负载损耗。铁耗是变压器铁芯中磁滞和涡流损耗，对已制成的变压器则近似于原边电压的平方，由于原边电压同网络电压相等，又称不变损耗（空载损耗）。

降低负载损耗最好的办法是改善变压器的绝缘结构，由减小绝缘体积来减小线圈尺寸，从而减小负载损耗。降低空载损耗要采用良好的硅钢片，改进铁心的结构和工艺［4］。

大型变压器效率都在99%以上，在编制招标文件时，一般都希望效率越高越好、损耗越低越好，但是受制于现有的导线、绝缘材料、铁心的材质和加工工艺，变压器的效率和损耗已接近极限，因此建议该条款以国家标准规定的效率标准作为否决条款，同时列入评分条款，并且按评分比重的上限设置，以突出该参数的重要性。

2.6局部放电水平

局部放电是指跨接在导体间绝缘的一种电气放电，分为气泡性局部放电和油中局部放电，造成局部放电的主要原因是高压电场中导电体、固体绝缘的尖角、毛刺、变压器油中的微量气泡和固体绝缘中的空气缝隙以及绝缘体表面的灰尘及高压电场中的悬浮电位等造成。局部放电的出现在短时间内不会造成整个通路的击穿。但它可以侵蚀周围的绝缘，并逐渐扩散以至形成通道而造成击穿放电，其危害是显而易见的，因此要严格控制变压器的局部放电水平。一般采用酚醛螺栓、螺母和魏德曼的纸板，以良好材质的绝缘材料保证局放处于较低水平。

在招标文件中，建议明确绝缘材料材质要求，其中材质要求可作为否决条款，以保证各家在同一条件下竞价，局放水平可作为评分条款。

2.7变压器的甩负载和噪声水平

当发电机甩负载时，变压器应能承受1.4倍额定电压、历时5 s而不出现异常现象。该项一般要求投标方提供变压器动稳定计算报告，其安全系数应不小于1.8；同时要提供突发短路冲击试验报告。

变压器在100%强迫油循环冷却方式下满载运行，距变压器本体2 m处，噪声不大于80 dB。

该条款可作为评分项。

3　附件技术要求

3.1套管

套管材质一般有瓷套管和复合材料两种可选，复合套管重量轻，方便运输和现场安装，与瓷套相比，复合套管的最大优点是有优良的防爆性能，但是其稳定性和抗老化能力不如无机材料的瓷套管。

具体应根据实际的使用条件确定，比如在大城市人口和设备密集地区，硅橡胶复合套管的防爆性凸现了重要性；相反，在一些气候条件恶劣的地区，选用瓷套管更合适。

3.2分接开关

电力变压器分接开关是调整电力变压器线圈电压的装置，用于变换一次或二次绕组的分接，改变其有效匝数，进行分级调压，分为无载调压分接开关和有载调压分接开关。前者用于停电后手动操作，后者用于带电情况下电动操作。

发电厂主变压器一般采用无载分接开关，无载分接开关一般有3～5个分头。分接开关的触头由镀镍的黄铜制作，具有耐磨和导电良好的特点。触头结构常用的有环形触头（定触头为圆柱形）、夹片式触头（定触头做成刀形）。

一般情况下，规定分接开关长期载流的触头，在1.2倍额定电流下，对变压器油的稳定温升不超过20℃。分接开关触头在承受短时间短路冲击电流的时，不熔焊、烧伤、无机械变形。

3.3油温和线圈温度测量装置

变压器油箱内一般至少安装2只远方测温元件，元件为双支三线制Pt100热电阻，另外变压器还要在就地设置上层油温的测量、显示装置，测温元件能够将测得的温度量转换为有源4～20 mA的信号，与DCS接口。600 MW及以上机组配套的变压器线圈温度一般采用光纤测温。

3.4变压器智能在线监测系统

智能在线监测系统包括油中色谱与微水监测、局部放电监测、套管绝缘监测、绕组温度等在线监测模块，可对电力变压器实施在线状态监测。该系统可组成具有远程监测与故障诊断的多级数字监控网络，通过系统提供的状态监测数据与诊断结论，为电力变压器提供在线监测与故障诊断的整体解决方案。监测系统能实现集中后台管理，由统一的后台软件监测分析和管理。

4　发电厂主变压器评标办法

电力设备的评标办法，常见的有单项评议法、综合评价方法、合理低价法、最低评标价法、综合评估法和双信封评标法以及法律、法规允许的其他评标方法。

单项评议法，又称单因素评议法、低标价法，是一种只对投标人的投标报价进行评议从而确定中标人的评标定标方法，主要适用于小型工程。综合评议法，是对设备、施工、服务的价格、方案、资历、业绩、指标、工期等因素进行综合评价从而确定中标人的评标定标方法，它是适用最广泛的评标定标方法。合理低价评标法是在各投标人满足招标文件实质性要求的前提下，在不低于企业个别成本的报价中，选择最低报价投标候选人中标的评标法。

作为发电厂主变压器，从资质、业绩和生产能力等方面，在目前国内市场上可选择的合格投标人不多，且都是实力雄厚的大型企业，都是按照国家和行业标准进行设计、制造，其指标的主要差异体现了所用材质、制造工艺的差别，因此，采用综合评标法最为适合，如采用最低价评标法、合理低价评标法，必须在技术指标、主要材料的材质、型号、主要附件的型号、厂家等进行明确，尽量保证所有投标人在同一平台上竞价。

综合评标法由技术部分和商务部分组成。技术评判部分一般由否决条款和评分条款组成。

否决条款规定了技术指标的最低要求和关键材料的材质、型号要求，不满足的作为废标处理，其主要目的是保证入围厂家的价格差异不会太大，一般情况下，否决条款包含：线圈使用半硬铜自粘性换位导线、爬电比距不满足表1要求、变压器温升不满足表2要求、变压器效率低于99.4%（建议）、绝缘材料材质等等。

评分条款主要对合格投标人所投设备的主要技术参数的优劣进行打分评判，每项指标按照从优到差的顺序对所有合格投标人进行排序，其中最优者为满分，然后按照评分标准依次减分，具体见表3。

综合评标法商务部分主要是对投标人的商务条款的响应以及价格进行评判，一般只要无较大差异的，均可作为合格投标人参与详评，也可根据条款要求进行打分。

综合得分是指技术部分得分乘以权重 （一般为50%～70%）加上商务部分得分乘以权重 （一般为30%～50%）的和即为综合得分，按照由高到低的顺序推荐预中标人。如商务部分不评分，可以直接按照技术得分由高到低的顺序推荐预中标人，也可以直接用评标价格（澄清以后无异议的价格）除以技术得分（性价比）作为最终得分，按照由高到低的顺序推荐预中标人，以上是综合评标法常用的计分方法，对于发电厂主变压器的评标来讲都是适用的。

表3　评分条款（建议）

5　结语

发电厂主变压器的选择涉及额定容量、额定电压、短路阻抗、冷却方式和结构型式等问题，在变压器制造过程的监造、施工过程的安装等环节，还有很多技术要求，都对变压器投运后的各项指标有较大影响。在评标时，需综合考虑一次性投资成本和运行节能效益。

［1］许金红，李翠珍.高海拔对变压器的影响及解决对策［J］.电气制造，2013（3）：68-70.

［2］GB 1094电力变压器［S］.

［3］孙田星.电力网及电力系统应用技术［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［4］王志连，大容量变压器抗短路能力简析［J］.山东工业技术，2014 （14）：129.

Primary Technical Specifications Analysis and Bid Evaluation Suggestions of Main Transformers in Power Plants

WANG Lei
（Shenhua Guoneng（Shendong Power）Group Co.，Ltd.，Beijing 100032，China）

The selection of main transformers is closely related to the economic efficiency of the construction and operation of power plants.Major concerns include the rated capacity，the rated voltage，the short-circuit impedance，the cooling mode and the structure type，etc..In this paper，primary technical specifications and performance parameters provided by bid documents of main transformers used in power plants are analyzed.Furthermore，some suggestions based on the design and operation experience of main transformers are put forward.

main transformer；power engineering；technical specification；bid evaluation

TM401

B

1007－9904（2016）07－0046－05

2016-05-12

王磊（1969），男，高级工程师，从事电源基建电气技术综合管理等工作。