海上风电海上升压站主变压器现场安装方案探究

摘要：研究了海上风电海上升压站主变压器现场安装、维保所需的工艺方法，工装设备等，为该种海上风电主变压器现场安装、维护提供了操作指导。

关键词：海上风电；海上升压站；主变压器；注油；C5-M防腐；密封试验 1.前言

从2015年开始，海上风电发展呈现逐渐上升的趋势。在国家节能、减排，减少大气污染，大力发展清洁能源的大前提下，2017年国家出台多项政策鼓励海上风电发展，并走出国门开始与国外共同开发海上风电资源。国家规划到2028年累计投资44GW海上风电项目，预计有120座海上升压站240台主变压器投入运行。海上风电主变压器安装的环境复杂恶劣，同时潜在的维修故障的成本巨大，所以高质量的现场安装施工方案是项目控制的核心要点。 2.海上风电海上升压站主变压器技术特点

主变压器是海上升压站的核心设备，主变压器的可靠运行能够确保海上风电项目的发电小时数，从而实现预期的经济效益。而主变压器在近海的高盐雾、潮湿的运行环境中安装和维护，对于产品的露空时间、紧固力矩、洁净度、变压器油处理、密封试验、热油循环、油漆保护等都有严格的工艺要求。

3.海上升压站主变压器现场安装方案 3.1 露空要求

由于海边的湿度往往大于80%Rh，所以变压器本体作为单独的大型附件运输至现场，通常不能立即入场安装。由于油箱内部必须充气，保持正压，为减少变压器本体油箱由于开箱安装产生漏空的次数，在变压器本体油箱基础就位前，不能在本体油箱上安装任何附件。例如在本体油箱就位前将所有套管、压力释放阀等附件提前安装好，让油箱本体漏空一次，此时由于本体油箱与分体冷却散热器组不能共同起吊，所以在本体油箱安装完附件后，必须重新充入干燥空气或氮气，保证本体油箱维持正压，杜绝水汽进入油箱内部。在打开变压器油箱进入里面操作时，必须用干燥空气来通风换气，并且确认油箱内的氮气 已经被干燥的空气所替代，所用干燥空气的露点必须低于-40℃。

在装配单独运输的散热器、冷却器、管道等附件之前，应彻底检查这些部件有无可能进入油路的水分、异物等。在设备温度低于环境温度时，不要打开这些设备，以免引起该设备内部凝露。散热器或冷却器应在拆开它们的同一天安装完毕。杜绝使冷却设备在开箱检查后暴露在外，否则外部潮气进入油路系统，会导致变压器油受潮而无法投入运行。 3.2 紧固力矩

由于海上升压站主变压器运行时会受到台风、浪涌和地震的冲击，振动远远大于陆地上的项目，所以现场安装时必需要严格按照力矩要求紧固螺栓。

3.3 洁净度控制

变压器内部部件必须保证不受污染和无异物，以免影响变压器的安全运行。在变压器正常安装过程中，尽量避免人或工具进入变压器油箱内。如有必要进入变压器，应穿干净的布鞋或腈橡胶鞋，严禁穿赃或湿的衣服进入变压器。当变压器封板打开时，应清除口袋里的所有物品，并取下手表、项链等饰物，才可允许进入变压器。带入变压器的所有工具、设备及材料应列出清单，以便出来时检查、核对。工具必须具有坚硬的表面以防止使用时碎裂，而且表面不能有油漆或电镀层类的物质。将工具表面擦亮或使其发黑是最合适的。为防止在使用时意外脱落，所有工具的可拆卸部分必须双面铆合，可动部分必须打桩挡住或者将螺纹末端焊牢。也可以用白布带或细绳，一端绑工具，另一端绑住人的手臂或外部固定件。锤子、螺丝刀之类的工具必须有一个端部，手柄最好是塑料或玻璃钢浇铸成的。如果手柄是木制的，必须用木头或塑料楔夹住。工具上的铭牌或标签必须去掉。如果需用铭牌加以区别，则必须使用非金属的，或用绝缘胶带把铭牌缠好。金属粉尘和金属异物会导致局部放电故障或者内部绝缘系统击穿故障，从而导致变压器退出运行。历史上发生过因工具掉进变压器内部而导致整个变压器返工的质量问题。 3.4 变压器油的处理和质量控制 3.4.1 变压器油的处理

绝缘油是变压器冷却和绝缘的介质。由于绝缘油在灌装、运输的途中，容易受到污染或者露空吸潮，所以其储运和过滤处理的环节至关重要，直接决定了变压器能否安全、可靠运行。变压器中需要的变压器油一般由变压器制造厂供给，也有一些由炼油厂或油供应商直接把油运至设备的使用单位。运到目的地以后的油质量可能达不到原先变压器中油的质量要求，因此，变压器油在现场可能需要进行处理。

需要把变压器油存放在干净的油罐里。油罐使用前，应仔细检查油罐内的清洁情况，任何残存的液体都应全部清除，并用少量的新油清洗，然后报废清洗用的油，并用干净的白布将油罐内壁擦干。然后将油桶里的油通过真空滤油设备注入油罐，但不能将所有的油抽完，应留一英寸 （约2.5厘米）左右深的余油，以避免将留存在底部的杂质或水分抽入油罐里。 在工地上处理油的重点在于：滤掉油中的杂质，除去油中的水分和气体；使油的工频击穿电压和油中的含水量、含气量符合变压器相应电压等级油的要求。 3.4.2 注油前油的质量控制

变压器油注入前的质量必须达到或者超过GB标准要求，具体详见下表要求。

3.4.3真空注油

充气运输的变压器要求在真空下注油，这种变压器油箱通常是设计成支持全真空的，即叫“耐真空”，具体真空度以变压器主铭牌上标识的为准。注油需要的真空设备也可用于提高变压器绝缘的干燥程度，如果变压器在运输或现场安装过程中意外受潮，在注油完成后需对变压器进行热油循环处理。 3.4.5安装过程中密封的检查

在现场安装过程中，每一道程序必须控制到位，且每次工作结束后都必须将变压器密封，并充以压力略高于大气压的干燥空气（当过夜或者天气不好时）。当工作重新开始时，必须检查相关温度下的气体压力。检查变压器密封，可用渗漏探测仪、肥皂水或阀门上绑扎塑料袋（由于渗漏的气体而膨胀）等方法检漏。用这些方法可以成功的检查出渗漏点。 密封试验程序如下：

将真空计与油箱上适当的阀连接，对于储油柜不能抽真空的变压器，真空计应尽可能安装在箱盖上最高点或气体继电器上，这样可以保证开启通往储油柜的蝶阀之前，变压器油箱里可以真空注油到压力为零，将真空泵连接到油箱顶上的滤油阀或储油柜的呼吸阀（如果储油柜耐真空）上，抽真空直到压力低于0.3kPa（约2.3毫米汞柱），关闭真空泵上的阀，1

个小时后读出第1个压力值P1，30分钟后，读第2个压力值P2。按铭牌油重计算油的数量，用升表示。 泄漏率计算： L= （P2 -P1）x V /t L：泄漏率（mbar.升/秒）

P1：第1次压力读数（mbar，1mbar=100Pa） P2：第2次压力读数（mbar）

V：油箱的油量（升，油重（吨）/0.88*1000） t：30分钟=1800秒

如果计算结果L<20，那么可以认为变压器密封良好。 30分钟后再读一次，以确认结果。

密封试验完成后，真空泵应继续抽真空至压力小于133Pa（1Torr）。在真空注油前，真空应按表3-6要求保持一段时间。如果不能达到要求的真空度，或不能保持，渗漏点必须被查出和处理（见上节）。温度低时（器身温度低于10℃）加热器身和/或延长真空时间。

所有附件安装紧固件的操作必须全部使用手工完成，只能使用梅花扳手、套筒扳手、力矩扳手，控制力矩，不使用气动扳手、电动扳手、活动扳手进行紧固操作，避免垫片破坏油漆。分体冷却散热器组的主管路和散热器指定区域必须安装橡胶垫。 结束语

笔者所在的中山ABB变压器有限公司从2015年至今，已经成功交付了30多台海上升压站主变压器。在此期间，总结了大量的生产制造经验和现场安装维护工艺方案。海上风电升压站主变压器的核心关键在于可靠性要求高、抗振能力强，必需要满足C5-M防腐等级等，而现场安装的质量决定了是否能够满足上述严苛的要求。只有不断的积累和优化现场安装维护的工艺方案，才能保证海上风电升压站主变压器安全、可靠运行。 参考文献：

[1]谢毓城。电力变压器手册[M]。北京：机械工业出版社，2003：142-190

[2]冷晨。变压器装配工艺。北京：机械工业出版社，1998.6：（2006.4），ISBN 7-111-06069-5

[3]赵家礼 张庆达。变压器故障诊断与修理。机械工业出版社，1998.9 ISBN 7-111-06533-6

[4]中华人民共和国电力行业标准 电力变压器检修导则。国家能源局，2001-05-24 DL/T 573-2010

作者简介：李恒利，1983年6月26日出生，历任中山ABB变压器有限公司工艺工程师、生产过程控制主管，目前从事中山ABB变压器新能源业务售前技术专责工作。