变电设备的状态维修及技术管理.ppt

1、,新春快乐,演讲者简介： 邬伟民 （1946- ） 教授级高级工程师，西北电网公司原首席高电压技术专家，国务院颁发的政府特殊津贴享受者，国家电网国际技术设备有限公司特聘专家，中国电力设备协会高级评估师。,电力设备的状态维修及技术管理,GO,大纲,1. 电力设备简介,1.1. 电力变压器 1.1.1 电力变压器的基本功能 1.1.2 油浸式电力变压器的基本结构及组成 1.1.3 电力变压器的基本原理 1.1.4 电力变压器的物理属性 1.1.5 电力变压器的基本类型 1.1.6 电力变压器的主要技术性能指标 1.1.7 电力变压器主要参数与结构复杂程度的关系 1.1.8 电力变压器的损耗 1.1

2、.9 变压器的检验 1.1.10 大型电力变压器的出厂试验 1.1.11 变压器的运行检查 1.2. 并联电抗器 1.3. 电流互感器 1.4. 电容式电压互感器 1.5. SF6断路器 1.6. 真空断路器 1.7. 金属封闭气体绝缘开关设备 1.8. 避雷器,1.1. 大型电力变压器简介,1.1.1 电力变压器的基本功能 1) 变电压大小； 2) 变电流大小； 3) 变阻抗大小； 4) 变相数、序、位（特殊结构时）； 5) 变频率（特殊工况下）； 注：总功率不变。,1.1.2 油浸式电力变压器的基本结构及组成 1.1.2.1 油浸式电力变压器的基本构成 包含：器身、油箱、冷却装置、保护装置

3、、出线装置和变压器油。 器身也称心体，包括铁心、绕组、引线、分接开关等组部件， 器身放入油箱，再装上其它组附件，充满油就构成一台油浸式电力变压器 1.1.2.2 油浸式电力变压器的物理组成 1) 磁路铁心、屏蔽； 2) 电路线圈、套管、分接开关、绝缘件； 3) 油路箱壳、油枕、冷却器（散热器）；,1.1.2.3 油浸式电力变压器的主材和组附件 1) 主材 ：导线、矽钢片、绝缘材料（纸、板、成型件、绝缘油）、钢材（钢板、型钢）； 2) 组件 ：套管、分接开关、冷却器（散热器）、储油柜； 3) 附件 ：气体继电器、温度计、阀门、释压阀；,1.1.3 电力变压器的基本原理 1) 电磁转换：E = 4

4、.44fBS ； 2) 磁势平衡：I11=I01+I22 ； 3) 能量守恒：P入=P换+P出 ； 4) 电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，阻抗与匝数平方成正比，,1.1.4 电力变压器的物理属性 1) 电：电场、电路和绝缘； 2) 磁：磁场、磁路和屏蔽； 3) 热：热场、温升和冷却； 4) 机械力：应力场、紧固和变形； 5) 流速：流速场、导向和静电。,1.1.5 电力变压器的基本类型 1) 按相数可分为：三相变压器和单相变压器； 2) 按绝缘材质可分为：油纸变压器、SF6变压器、- - - ； 3) 按铁心结构型式可分为：心式变压器和壳式变压器； 4) 按电压等级可分为：220kV变压器

5、、330kV变压器、500kV变压器、750kV变压器、1000kV变压器- - - ； 5) 按绕组型式可分为：自耦变压器和非自耦变压器； 6) 按绕组数可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、- - - ； 7) 变压器按在电网中的作用可分为：升压变压器、降压变压器和联络变压器、接地变压器、换流变压器、- - - ； 8) 按调压方式可分为：有载调压变压器和无励磁调压变压器； 9) 按冷却方式可分为：自冷变压器(ONAN)、油自然循环风冷变压器(ONAF)、强迫油循环风冷变压器(OFAF)、强迫油循环水冷变压器(OFWF)、强迫油导向循环风冷变压器(ODAF)、强迫油导向循环水冷变压器(ODW

6、F)； 10) 按接地方式可分为：直接接地变压器、不直接接地变压器、经小电抗接地变压器、- - - ； 11) 其他变压器：电流互感器、电压互感器、串联电抗器、并联电抗器、- - - ；。 型号注解：OSFPSZ9-240/220、BKD-100/800;,1.1.6 电力变压器的主要技术性能指标 1) 相数： 2) 额定参数： a 额定频率： b 额定电压：H/M/L ； c 额定容量: H/M/L ； 3) 电压分接组合： 4) 绕组联接组别 5) 绝缘水平：,a 雷电冲击全波LI（峰值电压）: H/M/L/0; b 雷电冲击截波LIC（峰值电压）: H/M/L/0; c 操作波冲击SI（

7、峰值电压）; d 工频耐受电压AC（有效值）: H/M/L/0 ； 6) 温升： a 顶层油温升; b 绕组平均温升：H/M/L； c 绕组最热点温升； d 油箱、铁心及金属结构件表面温升； 7) 短路阻抗及其偏差：H-M、H-L、M-L ； 8) 负载损耗PK：H-M、H-L、M-L ； 9) 空载损耗P0 ； 10) 空载电流I0 ； 11) 噪声（dB）； 12) 局放(PC)； 13) 动稳定水平：0.25S,H/M/L； 14) 热稳定水平：2S对称短路电流后的绕组平均温升； 15) 过载能力； 16) 抗震能力；,17) 套管的主要技术性能指标； a 类别和型号 b 额定电压: H

8、/M/L/0 ； c 额定电流：H/M/L/0 ； d 绝缘水平（LI/SI/AC）: H/M/L/0 ; e 泄漏比距：H/M/L/0 ; f 干闪距离：H/M/L/0 ; g 伞裙数据: H/M/L/0 ; 18) 套管CT的主要技术性能指标 a 数量：H/M/L/0 ； b 容量：H/M/L/0 ； c 变比：H/M/L/0 ； d 准确级次：H/M/L/0 ； e 保护系数（Kssc、Fs、ALF）：H/M/L/0 ； 19) 分接开关的主要技术性能指标 a 类别和型号 ； b 额定电压 ； c 额定电流 ； d 绝缘水平（LI/SI/AC）; e 级电压。,20) 其它重要组件的主要

9、技术性能指标 a 储油柜的类型（型号）和容积 ； b 散热器（或冷却器）的组数和散热能力（kW/组） ； c 压力释放阀的型号和数量 。,1.1.7 一般而言，电力变压器主要参数与结构复杂程度的关系。可简述如下 1)额定电压 额定电压高的变压器比额定电压低的变压器结构复杂(前提是：其他条件基本不变。以下同)。 主要复杂在绝缘结构上，至少绝缘要厚了，直接导致对电场分布均匀化的要求高了，进而对材质及其组合也就会有新的要求了。 电压高到一定水平，电路、磁路的结构也会相应复杂。如：单相的特高压变压器的磁路就有多达五柱的，同一电压等级的一相绕组由套在三个心柱上，电气上并联联接的三个线圈组成。,2)额定容

10、量 额定容量大的变压器比额定容量小的变压器复杂。 因为：发热量大了，散热的要求高了，保证热稳定的难度大了，保证动稳定的难度也相对大了；阻抗随之加大，漏磁增大；这些都增大了结构处理的难度。 3)相数 三相变压器与由单相变压器组成的三相变压组相比，在同一箱壳内，前者三相之间既有电的联系又有磁的联系，而后者三相之间没有磁的联系，而且电的联系在箱壳外。很明显。前者的电场和磁场都比后者复杂，结构处理的难度必然要大些。 可以说，有能力作好单相250MVA/500kV变压器的厂家，能不能作好三相240MVA/330kV（甚至容量更小一些的三相变压器）变压器是需要考量的；有能力作好3*250MVA/500kV

11、变压器组的厂家，要作好三相720MVA/500kV变压器更有不止一、二个台阶要上的。,4)绕组数 绕组（含：平衡绕组）多的变压器比绕组少的变压器复杂。 很显然，无论是绝缘、动、热稳定，乃至漏磁等的处理都增大了难度，会使内部结构复杂些 5)短路阻抗 阻抗高的变压器增大了绝缘、动稳定、漏磁、涡流发热等问题处理的难度，增大主材的用量。 阻抗高到一定程度，有可能需要在箱壳内装电抗器或将绕组作非常规布置。 阻抗高到一定程度的变压器，结构上会大大地复杂于常规阻抗的变压器。,6)调压方式和调压位置 (1) 有载调压变压器比无励磁调压变压器复杂。 至少调压开关的体积大了好几倍，引线多了好几倍，支撑、固定、绝缘

12、都有更高的要求。 (2) 线端调压（含串联线卷末端调压）变压器又比中性点调压变压器复杂。 分接引线和调压开关的电位都高了；更突出的是：分接引线出处及过邻近相处的电场特不均匀，对绝缘结构和材质的要求也高了。 最直接的证明就是：串联线圈末端调压的自耦变压器，出厂试验时短时感应耐压(ACSD)通不过的几率就相对较高。,7)冷却方式 (1) 强油冷却变压器与自（风）冷变压器在结构上各有所求。目的都一样：保证上层油温不超限和降低绕组最热点温度与平均温度之差；但冷却的机理是不一样的。 前者外加了机械驱油系统，这就要注意避免油流带电、“滴水穿石”效应等问题。后者仅靠自身的热胀冷缩形成对流带走热量，需要油道宽

13、畅一些。 相比而言，强冷变压器组部件会多一些，自冷变压器主材会用得稍多一些。要说出故障的几率和制作的难度或许还是强冷比自冷稍稍大一些。,(2) 导向冷却的变压器比不导向冷却的变压器结构上稍复杂些。 导向冷却的油进入油箱后经导流孔涌进绕组，绕组内还设置有许多遮流圈（或叫挡油板），驱使油流与各线匝进行热交换，目的是想更有效地降低绕组最热点温度与平均温度之差；完全不导向冷却的变压器油进入油箱后，在腔内散流，当然不必有导流孔和遮流圈。设计得当，导向冷却的变压器能节省些铜材，但也会降低些运行的安全可靠性。,8)自耦 变压器自耦与否，在能量转换原理上是有根本性区别的。自耦变压器传递能量既通过磁路，还通过电

14、路；而非自耦变压器只能通过磁路传递能量，在设计计算时，无论基理或结果都有很大的不同。 相比而言，自耦变压器能省些铜、铁，且损耗低，但运行的灵活性差。如：中性点需固定接地，调压时第三绕组电压逆向增减等。自耦变压器短路阻抗作大较难，继电保护配置往往亦稍多些困难。 就结构而言，变压器自耦与否很难作简单与复杂之分。 但：能此，未必能彼；善彼，更未必善此。,9)噪声 低噪声变压器比高噪声变压器作起来讲究较多。 如：硅钢片及其磁密的选用，裁片毛刺和叠片接缝的控制，都有较高的要求；铁心、绕组、器身紧固的恰到好处，尤其要注意远离谐振点。 对噪声要求过高的变压器，可能须在结构上有所措施。如：增大器身与箱壳连接的

15、弹性度，提高箱壳的减振、隔音能力（如：不得已时作双层油箱等）。,10)外绝缘 影响外绝缘的因素有：高海拔、重污染等。 外绝缘仅涉及套管的尺寸、形状、爬电距离、对地距离及其彼此间的距离等，对变压器内部结构的影响不大 11)新思路，新技术 新思路大凡出自于运行方的需求，新思路大凡会对结构或工艺技术有新要求，必须考虑必要性和可行性，如： (1) 变压器解体运输（ASA）这一需求，会随变压器大型化和路桥当局安全要求这一对矛盾而逐年增加，从结构上讲，这种变压器并无太大的复杂化，但对运输、现场组装、现场试验确须有全新的考量和措施，对工厂工艺质量的控制水平更要达到相当高的水平才行。否则最终得到的将是一台完全

16、达到合格出厂要求而可靠性显著降低的产品。,(2) 在自耦变压器中性点前后两侧，配置电流互感器，提此要求的用户为数不少，这将使箱壳内的引线结构复杂，从而降低安全运行的可靠性。应审慎确认其必要性。 (3) 有些用户要求三相变压器角形绕组引出六支套管，的确方便了运行中的预防性试验和万一有问题时的针对性诊断，但不仅套管数量增加，而且将使结构和布置略现麻烦，亦应审慎权衡利弊。,12)新材料、新工艺 新材料，新工艺大多是厂家考虑的，大凡都会有利于提高劳动生产率和产品质量，有的会使结构简化。对于先进的材料，先进的工艺，必须考虑两大要素。 (1) 新材料质量的可靠性和新工艺的成熟性。 (2) 宣称的商业价值和

17、实际上的可操作性和可核对性。 注：本文在此仅仅从产品自身结构的角度考量，并未涉及制造厂的能力。一台产品制作起来的难易，甚至能否，主要取决于该工厂的工艺装备，试验设备，人员素质，制作经验、生产环境，管理体系等“硬件”、“软件”的质量。,1.1.8 电力变压器的损耗 1) 损耗由电磁流通和转换伴生； 2) 空载损耗P0 铁损； 3) 负载损耗PK 铜损； 4) 介质损耗tg 绝缘材料； 5) 杂散损耗局部过热； 6) 电能损耗转换成热能和动能； 7) 热能引起温升； 8) 温度升到一定程度危及绝缘，需要冷却； 9) 动能导致变压器内部磨损、变形；,1.1.9 变压器的检验 1) 型式试验；考核设计

18、是否达到预定技术要求的试验。预定技术要求通常反映在技术规范书和技术协议里。 通常，型式试验项目较多，包括（但不限于）例行试验的全部项目。同型号规格的产品在出厂试验时，型式试验的项目可以用五年以内的试验报告代替。 2) 例行试验：考核产品是否达到设计要求的试验。重点考核工艺制作质量。通常例行试验的每个项目，每台产品都必须进行。 3) 特殊试验：供需双方由于某方的特殊要求而商议确定的试验项目。通常是由于运行环境、运行要求的特殊性或产品采用了某项新技术、新材料、新工艺，,4) 半成品检验：产品在制造工程中的检查试验。 5) 交接试验：是考核设备经过运输、安装或大修理之后，其技术状况是否仍然在允许的范

19、围内。 6) 预防性试验：是考核设备经过运行之后，设备技术状况的变化有没有超出允许的范围。其试验项目，对设备技术状况考核具有代表性，并且在运行现场有条件进行。 变压器的型式试验、例行试验、交接试验都是有国家标准的，预防性试验是有行业标准的。,1.1.10 大型电力变压器的出厂试验 1.1.10.1 试验方案 试验方案的内容应包括测试项目、次序、所用的仪器仪表、判据、某些项目的接线图或示意图。 1) 项目: 不能少于技术协议书上的规定，每个项目的内涵不能小于技术协议书上的规定。 2) 次序：有些项目不止作一次，如空载试验、局放(ACLD)、油中含气的色谱分析都会在某项试验之前、之中或之后重复进行

20、，上述项目均有考核功能，必须先后有序；又如有载分接开关的试验会多次穿插在其他项目的进行过程中进行。以安排有序收提高检验效率之果。,3) 判据：试验方案上的每项判据应有具体数值。 4) 接线图：绝缘耐受试验和经济技术指标测试应附上接线图和表示施加电压或电流量值及其持续时间的示意图； 5) 标明本次试验所用互感器、分压器和测试仪器仪表的型号、规格、量程、精度、有效期，并简要说明测试仪器的功能。,1.1.10.2 试验项目 1) 绕组电阻测试 2) 变比测试 3) 接线组别测试 4) 绝缘电阻测试 5) 本体介损、电容(包括测量套管电容及介损) 测试 6) 零序阻抗测试 7) 套管电容及介损测试 8

21、） 套管电流互感器试验（电流比、励磁特性、电阻） 9） 变压器油的简化试验 10） 油中溶解气体色谱分析（出厂试验、长时空载试验、温升试验前后、）,11) 有载分接开关试验（无励磁下，手动、电动；励磁下电动；额定负载下电动。） 12) 第一次空载试验（含谐波测量） 13) 负载及阻抗测量（三相、单相、低电压） 14) 预局放试验 15) 冲击试验(全波、截波、操作波) 16) 工频耐压试验： 17) 感应耐压试验：(ACSD) 18) 局放试验（ACLD） 19) 第二次空载试验（12小时、110%、色谱、分接） 21) 温升试验（色谱）,22) 声级测定 23) 变压器绕组变形试验（低电压电

22、抗法、频谱响应法） 24) 风扇电机和油泵电机所吸取功率的测量 25) 无线电干扰测量 26) 油流静电试验（开动全部油泵，并测局部放电） 27) 变压器密封试验 28) 其他组部件（压力释放装置、气体继电器、测温装置、二次回路等）的检查试验：,1.1.11 变压器的运行检查 1) 电压、过电压； 2) 电流、负荷、过电流（过负荷）； 3) 温升、温度； 4) 油位（油枕、套管）； 5) 噪声、振动； 6) 冷却器（或散热器）投退是否正常； 7) 分接开关的操动是否正常； 8) 各种指示信号； 9) 外观； 10) 油中含气的监测； 11) 直流干扰。,1.2. 并联电抗器 1.3. 电流互感

23、器 1.4. 电容式电压互感器 1.5. SF6断路器 1.6. 真空断路器 1.7.金属封闭气体绝缘开关设备 1.8.避雷器,2. 大中型电力变压器订货技术协议书,2.0引言 大中型电力变压器(包括特大型变压器,以下均简称变压器)在供需双方进行正式的订货谈判前，需方一般都会先提供一本专门为所订产品制作的“设备技术规范书”（以下简称规范书）作为谈判的基础。规范书反映的是需方的要求和愿望。一般由业主委托电力工程设计单位编制。 供需双方经过谈判，制定的“订货技术协议书”（以下简称协议书），是反映双方共识的技术文件。协议书作为“订货（商务）合同”的附件，具有供需双方都必须遵守的法律意义上的约束力。

24、协议书是供需双方会审设计、监督制造、交接验收的共同依据。协议书的各项条款将直接影响到所订变压器的适用性、可靠性、经济上的合理性、技术上的先进程度和工艺质量。 因此，必须以认真、科学、实事求是的态度对待协议书上的每一条、每一款、每一个参数、每一个字。,2.1协议书的框架,鉴于协议书的上述属性，协议书应结构完整、内容详尽、条款简明、技术要求尽量用参数表述。 经过多年的实践，建议：大中型变压器的订货技术协议书采用如下模式：,1总则 2引用标准 3环境条件 4工程条件 5设备规范及技术参数技术要求 5.1变压器的额定参数及规范 5.2变压器的主要技术要求和性能参数 5.3变压器组件、附件的主要技术要求

25、和性能参数 5.4其它技术要求 6供货范围 7质量保证,8出厂试验 8.1例行试验 8.2型式试验 8.3特殊试验 9包装、运输和储存 10工作协调 10.1买方的义务 10.2卖方的责任和义务 10.3买、卖双方的工作配合,2.2环境条件和工程条件,协议书上“环境条件”（第3章）和“工程条件”（第4章）中的条款是所订购变压器未来生存空间的要素。这些条款基本上在工程项目的可行性研究和初步设计阶段就确定了，大部分在规范书中均有表述。写进协议书多是引用。但时有不认以为真的现象。有些条文一时未必会兑现，如覆冰厚度、风速；有的条文可能终生不会“印证”，如地震强度，但一旦为害，后果不用赘述；更多的条文会

26、与后续的技术要求和性能参数相关，影响产品的适用性和可靠性。如：,1） 运行环境的最大温差与储油柜（油枕）的容积； 2） 最低环境温度与所选用的变压器油的牌号； 3） 海拔高度与外绝缘的距离（相对地、相对相）； 4） 当地污染等级与外绝缘的泄漏比距； 5） 雷暴日、雷暴强度与雷电冲击耐受电压水平； 6） 电网架构、中性点接地方式与操作冲击耐受水平； 7） 系统短路容量与变压器绕组的抗短路强度； 8） 系统电压波动、负荷潮流与分接调压的配置。,裕度留得过大，影响经济合理性；裕度留得太小，影响运行可靠性；都是合理选优的问题。前提是必须摸准情况。取值时应当前瞻，但不可杜撰，也不应一味照搬照抄。如系统短

27、路容量多有直接选用GB1094.5 电力变压器 第5部分 承受短路的能力表2中的值。对于特大型变压器，通过计算确定现在和未来的系统短路容量是必要的。 “工程条件”中的参数大多是应通过计算确定的。 “环境条件”中的条款应通过了解最新信息而后确定，也不宜一概套用前例，毕竟客观情况在变化、科学技术在发展。,2.3额定参数及规范,变压器的“额定参数及规范”（协议书的第5.1节）含十项内容：产品型号、各侧绕组的额定容量、额定电压（及其分接）、额定频率、额定绝缘水平、调压方式、绕组联结组别、阻抗电压、冷却方式、绝缘耐热等级。这十项全面确定了该变压器的基本属性。有的本无须讨论，如：频率；有的已随型号而定，如

28、耐热等级；而型号、额定容量、额定电压这三条事前事后都有大文章可作，但在协议书编制阶段已过了探讨的时间段。有必要和还来得及提出的是以下四点：,2.3.1调压方式 2.3.1.1就变压器的经济性、可靠性而言，变压器的结构以简单为上。即： 能不带分接的，就不要带分接。 发电机有励磁调压能力的，升压变压器可否不要分接。 在大电网中，从输电电压到市电电压通常有4-6级，配几级调压？应有一个原则性的指导意见。 2.3.1.2经预测需要带分接调压的变压器，调压的频度是多大，有没有必要配置带负荷调压？这也是应该论证的；能无励磁的，就不要带负荷的。后者结构复杂，体积略大；而且随价格大增，故障率也增。,3.1.3

29、自耦降压变压器（电网上的大型变压器,此类为数居多）分接调压的配置位置不应不经论证就排斥中性点。 自耦降压变有三个位置可配置分接调压：串联线卷末端、公共线卷首端、公共线卷末端。而选用调压装置应考虑三个要素：绝缘水平、工作电流、级电压。很明显，在自耦降压变中性点（即公共线卷末端）配置分接调压有一定的优势。 现在，电网中几乎所有的特大型变压器（包括大多数超高压变压器）都不带地区负荷，因此受第三线卷电压逆向变动影响的已主要是变电站（所）的自用电和无功补偿。如果第三线卷所带的无功补偿是感性无功（这种情况在大城市变电站中居多），此时原本的缺憾（第三线卷电压逆向变动）倒成了得其所哉，至于变电站的自用电，有载

30、化的成本要低得多。因此，分接位置应经论证而后定。,对于确需配置分接调压的非自耦变压器，应优先考虑设在中性点。 2.3.2 冷却方式 2.3.2.1大中型变压器的冷却方式目前主要有:自冷（ONAN）、风冷（ONAF）、强迫油循环风冷（OFAF）、强迫油导向循环风冷（ODAF）四种。 ODAF后生,疑似先进.它与前三种冷却方式的不同在于:ODAF变压器的绕组内油的流动靠外力（潜油泵产生的压力）,主要优点是强力促使温度相对均匀化；而OFAF的绕组内油的流动主要靠绕组自身发热产生的热胀效应,油的流速随负荷大小而增减；而ONAN和ONAF方式下的油在绕组内的流动则完全靠自身的热胀效应。 2.3.2.2降

31、低变压器绕组内最热点的温度有利于延长变压器的使用寿命,但主要应靠改善热场设计。利用外力难免“滴水穿石”效应，这是一个降低变压器寿命的效应。而且，上述（2.3.2.1）首句中四种冷却方式的次序就是维护工作量递增的顺序。 综合利弊、上述次序也是笔者推荐的选用顺序。,2.3.2.3不久前我省一台370MVA/330kV变压器，该变压器是ODAF，因油中含气（色谱分析）超标，吊检发现：导油口附近的固体绝缘爬电，导油口直径80mm，分析原因时，主设人竟称：选用的是低转速、低扬程、大流量的潜油泵，不应有此故障出现。不知是一时糊涂之言，还是口误。 注意，凡不得已选用ODAF时，应先计算绕组内（及附近）油流的

32、线速度，不宜大于0.6m/s。谨防油流静电，且减缓油流对固体绝缘的冲刷。,2.3.3联结组别： 通常大型变压器的绕组中总有一个接线，如恰逢这个绕组的出线线路较长，需要配置消弧线卷。此时，有两种方案解决：一，在变压器内部增加一个接线的平衡绕组，将需带长线路的绕组改为YN接线；二，在变压器外部配一接地变压器，建议：优先考虑后一个方案。以期简化大型变压器的结构，提高运行可靠性和经济合理性。,2.3.4绝缘水平 GB1094.3、电力变压器 第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙中对220kV及以上变压器绝缘的耐受电压都有两个值，通常多取用值较大的一个。在现代氧化锌避雷器的保护下，结合变压器的运

33、行环境和系统状况如何合理取用？很需要一个可操作的导则或指南，使其在经济合理性和运行可靠性之间取得较优。,2.4主要技术要求和性能参数,变压器的“主要技术要求和性能参数（协议书上的第5.2节）”含损耗、温升、动热稳定能力、局部放电、过负荷能力、过励磁能力、短路阻抗及其偏差范围，噪声、电晕等九项内容。从多个视角对变压器的技术性能档次，工艺质量控制水平提出了要求和规定。在制定协议书时，下列问题需要深入理解。 2.4.1损耗 2.4.1.1损耗从属性上讲是经济技术指标，它与工艺质量关系不大，与温升、寿命有关，更与成本、价格有关。降低损耗，必然伴随成本上升。,1） 降低空载损耗（铁损）有二个办法：选用低

34、损耗的矽钢片，如：牌号为23ZH80的矽钢片较之30ZH120，在同样的工频磁密下工作，单位重量的损耗可降低30%左右，但单位重量的价格可能要高40%以上；另一个办法就是降低铁心的工作磁密，即增大铁心截面，由此每匝导线也会加长，此时又须加粗导线，否则导线损耗会增大，由此，用铜、用铁量都相应增加，总之成本会增大。成本的增加部分要么需方承担，要么供方用牺牲其它性能的“办法”来补偿。因此对需方来讲，决不是损耗越低越好。 目前正在推广的卷铁心变压器是通过改变铁心结构降低空载损耗，但对大型变压器还不行。,2） 降低负载损耗（铜耗）也有二个办法：降低导线中的工作电流密度和降低附加损耗。前者就是加粗导线，增

35、加用铜量，后者在结构和用材上改进，增大的成本相对可能小些。而且与变压器的寿命相关较密切，因此，大型变压器的协议书上应对附加损耗给以一定的限制。 对多绕组变压器的每一对绕组都应分别提出一个合理的负载损耗值，特别注意各绕组的额定容量不一致时。,2.4.1.2由于损耗与成本的关系灵敏，需方应以以下三要素：运行寿命（温升）、购置成本（价格）、运行成本（电网损耗）统筹考虑，建议如下操作， 1） 在告知变压器型号和额定参数的前提下，向制造厂询价，把其中的损耗值作为建议值。要求制造厂报价时附报厂方响应的损耗值。 2） 需方结合电网实际情况，经过核算，确定损耗期望值。商务、技术谈判后，写入协议书。 2.4.1

36、.3在技术协议书上确定损耗值时，务必标明：某对某绕组的、在某某容量和某某温度下三要素。去年一台360MNA的大变压器的35kV绕组的电流密度竟被某某合资厂取到了每平分毫米近4安培，就是因为该绕组是非额定容量，而损耗这一项又写得太宠统。必要时，可将最高分接档和最低分接档下的损耗，也来个规定在先。,2.4.1.4有的协议书上明确规定了损耗的允许超限量，并伴有经济考核。这应注意可操作性。大型变压器的负载损耗大多在几百千瓦及以上，其功率因数COS可能小到0.02以下。功率分析仪无论多么先进，在如此小的COS之下，其复验性达到1%，已非易事。有的以1-2kW为考核量，比测试离散性还小。如果双方愿设此考核

37、，建议以百分点为考核量。 2.4.2 温度和温升 在绝大多数情况下，决定变压器寿命的是绝缘是固体绝缘的温度是绕组绝缘最热点的温度。温度是发热和散热平衡的结果，发热由损耗，散热靠冷却。这都是众所周知的常识，但有以下二点说明：,2.4.2.1严格地讲：ONAF、OFAF、ODAF都是强迫冷却，一旦失去“F”（强迫）之后，负荷与允许持续运行的时间、负荷与最高温升的限额，均应在协议书上有所规定。必要时，应规定进行试验验证。减少盲目性，提高运行可靠性。 2.4.2.2对于强迫冷却（ONAF、OFAF、ODAF）的变压器配置相应的温度控制器，根据不同的环境温度和负荷量或上层油温、自行调节投入风机和潜油泵的

38、数量，这在技术上已没有难度，而对于提高变压器运行可靠性、寿命、降低运行成本都是有益的。 此时，温度监测和报警应另行独立设置。,2.4.2.3现在流行的绕组温度仪是从国外引进的，英文原名叫Thermal Copy（热拷贝），不是测绕组温度的表计。国内改进后，是以上层油温为测试对象，把负荷电流按设置人的经验（故且不称为愿望）折算出一个温升，加上油温，显示出来，叫作绕组温度仪。有意者可装上，多了一个几乎没有参考价值的参考，也多了一个微小的潜在故障点，利害都不大。但切莫相信它真显了绕组的温度，更不会是绕组最热点的温度。,2.4.3动稳定强度 变压器绕组的动稳定强度也常被称为抗短路能力。绕组由金属导线、

39、绝缘组成。在外部短路引发的短路电流冲击之下，绕组变形、位移、绝缘损伤（含距离不够）、击穿，这是近些年的多发事故。很明显，电压越高，导线间的绝缘越多；容量越大，导线越粗；总之，绕组的体积越大，使绕组坚如磐石的难度亦越大。因此，大变压器的动稳定强度应越发重视。 顺便提示：大变压器的第三绕组（一般是额定电压最低的绕组）按实际运行要求，其额定容量常常取得远小于其它绕组的额定容量，但低于40-50%时，并不会继续降低制造成本，同一台变压器中某绕组的容量小到一定程度就成了“瓶颈”，因为抗短路强度是另一个制约因素。 而且对于电压越低的绕组，保证其抗短路强度安全系数的难度越大。,2.4.3.1验证动稳定强度的

40、措施 1). 第一道关：产品设计。设计要达到预定的抗短路能力。 协议书上应明确：供方应提交可核对的变压器动稳定计算报告，安全系数不得小于1.82.0。 2). 最后一道关：突发短路冲击试验。这是一项特殊试验。受试变压器为数总归不多，况且在国内目前的试验条件，最大只能作到180MVA/220kV。有变压器能通过这一试验的制造厂至少证明了它的能力，能把不大于被试样机的变压器抗短路能力作到被试水平。这应该是需方选择供应商时的一个重要条件。 3). 中间的道道关口：就是核对设计和动稳定计算报告，审查用材，监督制作。,2.4.3.2提高动稳定强度的措施 具体措施应尽量少反映在协议书上，原因有三。 1）

41、各制造厂（特别是大厂）有建立在自己工艺条件和经历基础上的设计理念。比如有的把提高导线自身的强度为中心，有的把加强绝缘支撑为重点。有的。 2） 材料的多样性和更新之快，使制造厂达到动稳定安全系数要求的途径更不胜其数。如组合导线，岂止分而重组以削弱趋表效应而已，还加上了换位、粘合、加硬三要素。单说加硬，排除工艺分散性之后，导线的屈服强度（N/mm2）彼此至少可相差十余倍。,3） 供需双方在变压器设计、制作、材料等方面知识、经验、阅历大多是极不对称的，难能识共。需方班门弄斧倒无大碍，画蛇添足危害也不一定大，只怕强人削足。 总之，应把保证实现动稳定要求的主动性、创造性交给产品设计（供方），把最终的核对

42、权、监督权留给产品使用（需方）。,2.4.4.短路阻抗 2.4.4.1额定值 多绕组变压器的各绕组对的短路阻抗，有一对（也只有一对）绕组的阻抗是被其它各绕组对的阻抗值确定的。如：三绕组变压器的第三对绕组的阻抗值需方若一定想要规定一个值，切莫提得使供方勉为其难。一般应首先保证变压器主供方向和次供电方向绕组对的阻抗值，并尽量压缩其偏差范围，对不供电或次次供电方向的绕组对的阻抗可不提额定值或提额定值时给予尽可能大的允许偏差。也就是在满足国标和行业规定的前提下供需双方协商确定一个控制的尺度。,2.4.4.2允许偏差 阻抗允许偏差有三重含义： 1)实测阻抗与额定值的允许偏差 这是该厂设计水平的反映。 两

43、台（或多台）需要并列运行的变压器这个偏差应尽可能小。因为两台的阻抗之相对差（%），就是阻抗电压高的那台变压器少带负荷的百分数。对于大多数制造厂，同一图纸的产品，这个差可控制在0.41.6%之间。 注意：并列运行的变压器，同档位的阻抗电压的允许偏差都应尽可能小。 2) 同一台变压器的同一绕组对的三个单相的阻抗之差 以目前各大厂的水平应在1.0%以内，这是该厂该时期工艺质量控制水平及其稳定性的反映。这个偏差同1)中的偏差一样，以小为好。,3)同一台变压器同一绕组对的最大分接和最小分接档与额定分接档的阻抗值的偏差 这个偏差对继电保护的保护范围有些影响。供需双方在确定这一参数指标时，切不可牺牲变压器动

44、稳定强度。避免因小失大。 2.4.5局放、电晕（无线电干扰）、噪声、过负荷能力，过励磁能力，这五参数均不可脱离实际，简单照抄、照搬，或盲目追求高性能指标。如： 1). 电晕、噪声、可视环境而定。 2). 过负荷能力和过励磁能力，多有提得过高的，过高的一段也难以实测验证，若真有少数制造厂对此认以为真，倒真是浪费。,3). 局部放电在大多数情况下反映的是制造工艺是否精细，是个质量指标。大到一定的程度才反映有无缺陷，因为测得的只是表观放电量，表观放电量较小的缺陷未必比表观放电量相对较大的缺陷的真实放电量小，更不一定危害小。 2.5变压器的组件、附件及其它技术要求 这部分（协议书上5.3和5.4两节）

45、包含对：油箱及附件、套管、分接开关、绝缘油、冷却系统、测温装置，灭火装置、低压电器、运输方式等十多项要求。其中多数含有定量的性能参数，不少在本文中已涉及。还有三点试图一议：,2.5.1消防灭火装置 2.5.1.1从统计可知，全国110kV及以上变压器年火灾事故率不到0.03%，每套灭火装置年费用以3万元（含购置费按20年分摊加利息、加运行维护费）计，若变压器火灾事故台损失达1亿元以上，则装上这套灭火装置，经济上是得失持平的。 2.5.1.2现在为变压器配置的灭火装置主要是水喷雾和充N2两种，笔者亲临过两次大变压器事故着火现场，也目睹过充N2灭火装置的实战表演，至今难以相信其有效性，反倒担心其误

46、动，误动必构成变压器事故。 2.5.1.3变压器一旦着火，无论是水喷雾，还是充N2；无论是灭火成功，还是失败，变压器十有八九只能剩下废铜烂铁（尤其是水喷雾）。 很明显，变压器一旦着火，抢救变压器已不是目的。重要的是应设法避免殃及其它。其它：包括周围设备、建筑、人员，也包括减少环境污染。,因此，推广或普及充N2灭火装置，在经济上的合理性，技术上的有效性，目的上的针对性没有解决之前，为时过早。 建议：仅对特大型或安装场合特殊的变压器在论证后，才考虑配置水喷雾或充N2灭火装置。这可能涉及某些法律，好在法律是人制定的，为了求真务实，法律也是该改就应早点改的。,2.5.2 在线监测 2.5.2.1变压器

47、绝缘在线监测装置，至今尚在研发和现场试用阶段徘徊。装置的有效性在理论上无庸置疑，运行的稳定性在实际上业绩不佳。因此，一般不宜配置。 2.5.2.2 变压器油中含气少组份（H2、CO等）在线监测装置以加拿大的H201为代表，国内已在线近二千套，业绩尚好。其关键的优势是： 1). 油中含气分析（含离线色谱）能检测出的故障（过热、火花放电、电弧性放电、受潮等）都伴生H2。H2是一个标志故障的气体。 2). 在线监测H2比离线分析测H2“灵”得多。因为H2易逸散，离线分析逸散H2的环节有好几道。 3). 价格仅是多组分在线监测的1/41/3。,因此通过类似于2.5.1.1的估算，可知：对于220kV或

48、100MVA以上的变压器普遍配置油中含气少组份在线监测装置较为适宜；对110kV及以上的变压器，在其运行的最初35年内或2025年之后，或有异常时，配置该类在线监测还合理。这应在设备订货协议书中统筹考虑。 相比而言，配置油中含气在线监测以降低变压器的事故（其中包括着火事故）率，比配置灭火装置可能更有意义。 2.5.2.3变压器油中含气多组份（H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等）在线监测装置目前价格每套在2040万元之间，问题是它起的作用主要是预报警，其次是初步诊断。一旦发现有“警”，皆需离线的色谱分析仪作“终裁”，之后方可正式报警。而离线色谱仪在国内的地区级供电单位早已

49、普及，其价格在几万到十几万之间不等。,当然“在线”的及时性大大优于“离线”，因此，对于特大型、且重负荷，地位重要的变压器可审慎选用。比如 ：360MVA及以上发电厂的升压变压器，或240MVA以上城市中心变电站的降压变压器。 2.5.3运输方式 运输是制约变压器容量乃至结构的一个瓶颈问题。为解决这一问题，有多种方案，其中一种叫ASA（Advanced Site Assembly）的方案，ASA方案的操作过程是：产品在工厂做完出厂试验后，解体成十余件（每件一般不重于2030T）、包装运输、现场重新组装、试验、交接。ASA最显著的特征就是在现场搭建一个工况（温度、湿度、净化度）达到原厂总装车间水平

50、的临时厂房（包括内置3050T的行车）。对于ASA，在协议书上应要求由供方编制：,1). 运输方案，重点是防受潮、防变形； 2). 现场组装方案，重点是临时厂房的工况指标和需方的配合。 3). 现场试验方案，重点是试验项目、标准。 确定现场试验项目的目的是确认分解运输和现场组装对变压器的性能和质量无任何不良影响，项目必然多于交接试验。 标准的基准是相应项目的出厂试验实测值（前提是它们已经满足了协议书的规定）。允许的偏差是测试仪器仪表标定偏差的4倍。以此验证ASA完全能保证原出厂时的质量和性能。而不是仅仅要证明产品仍然满足相关标准或协议书的要求。 如直流电阻，现场试验值与工厂试验值之允许偏差，不

51、应是规程上的2%，而是仪表精度的24倍，若用0.2级表，则允许偏差为0.40.8%。 此外，不带油运输的变压器，充干燥空气比充N2经济且安全。,2.6设计联络会,设计联络会的工作内容应在协议书上写明，主要工作内容应有： 2.6.1供方作设计介绍 2.6.1.1 最起码的介绍是： 1） 变压器结构及其特点； 2） 主要取用参数。如：导线电流密度、匝层绝缘厚度（各段可能有不同）、主绝缘结构及各层厚度、柱和轭中的磁密； 3） 主材的厂家及牌号，拟订组件的厂家及型号、规格。 4） 回答与会人员有关本设备的询问。,2.6.1.2 作得较好的介绍应是：将上述2）的内容通过展示变压器整体和各部的电、磁、热、

52、应力、流速等五场的伪色彩图及其均值、极值和位置，使需方及其委派的监造人员对将要得到设备有一个完整、清晰的了解。 2.6.2供需双方会审 重点是：变压器箱壳外组件及附件的布置。如：套管、储油枕、冷却器、气体继电器、在线监测传感器、压力释放阀、放油阀、取油样阀、爬梯、接地引下线等。,2.6.3需方核对供方提供的计算报告 1） 动、热稳定计算报告 2） 过负荷计算书（含安-时曲线） 3） 过励磁计算书（含伏-时曲线和伏安曲线） 2.6.4对于分解运输、现场组装的变压器，双方还需商定供方提供的2.5.3中的三个方案。,2.7监造,监造是保证协议书各条款落实的有效环节。这个环节的特点是时间长，从开始投料

53、一直到成品发运上车。要求监造人员的责任心强，专业熟。因此，在技术协议书或订货合同中对监造人员的资格、职能、权力，双方的配合应有明确规定。,2.8出厂试验,变压器的出厂试验在GB1094.1-1996变压器第1部分 总则有明确规定，GB1094.32003电力变压器第3部分绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙对绝缘试验部分又有若干新的规定。此外，项目单位还有若干新的要求。因此，协议书上应明确出厂试验的项目、顺序、标准、接线方式、所用仪器仪表和可能有异议问题。如：,2.8.1局放和感应耐压 GB1094.32003中已将这两项试验整合成如下两项试验： 1). ACSD（带测量局部放电的短时感应耐压试

54、验） 2). ACLD（带测量局部放电的长时感应耐压试验） GB1094.32003要求对三相变压器，ACSD分别用三相法和单相法进行，ACLD可用三相法或单相法进行。但国内各厂。有的没有用三相法作此试验之条件。 因此建议，用单相法在冲击试验之前作一次ACLD，在冲击试验之后作ACSD和第二次ACLD。,2.8.2油中含气色谱分析 这是一项简便而无不良积累效应的测试，不妨作勤些。有利于及时发现问题，有问题时，也便于分析。 2.8.2.1在整个出厂试验过程中，至少在本体上不同取样阀和气体继电器上（有气时）取样分析五次： 1). 充油后，电气试验开始前； 2). 绝缘强度试验（第二次ACLD之后）

55、后； 3). 长时间空载之后； 4). 温升试验之后； 5). 全部出厂试验通过后的1-2天内。 2.8.2.2对高压电容式充油套管作二次：分别在变压器出厂试验前后，前一次亦可用套管制造厂出厂试验报告上的实测值。对套管制造厂明确规定不能取油样的套管不必进行。,2.8.3短路阻抗 考虑到短路事故的频度较高，后果严重，为了便于日后监测，出厂之前，应留下充足的指纹，为此，应要求出厂试验时在额定电流IH（或50%IH）下和市电电压下分别用三相法和单相法测取变压器各绕组对在额定档和最大分接，最小分接档位下的短路阻抗。 2.8.4有载分接开关 在变压器的出厂试验时应当明确作以下检查试验（大多数变压器厂的试

56、验人员应提高对有载分接开关的熟悉程度）。 1). 在无励磁下，进行手动操作试验，至少操作二个循环。同时进行顺序检查、同期性检查、限位闭锁检查。 2). 在无励磁下、额定电压下、额定电流下，分别进行电动操作试验，至少各操作二个循环。同时在无励磁下进行同期性检查、限位闭锁检查。 3). 在无励磁下，用85%操作电压电动操作至少二个循环。,2.8.5协商一致 关于出厂试验还会有些问题需要确认。 办法是在协议书中明确要求，至少应在出厂试验之前半个月以上，供方应提交出厂试验方案（或叫出厂试验大纲）。方案应包括如下内容： 1). 项目 GB1094.1上规定的例行试验项目一般都应进行，协议书上规定要作的型

57、式试验和特殊试验项目在本台变压器的出厂试验时一并进行，应一一确认列出。 2). 顺序 顺序是必须讲究的，有些项目不止作一次。 3). 标准 标准要数值化，不能是参照或按照标准之类的话，所有量化的标准不能低于协议书的要求。 4). 所使用的仪器仪表量程、精度及其校验有效期。 5). 必要时附上试验接线图。 协议书上应明确：试验方案应提交设计联络会会审通过，或经业主、监造代表签字认同后，方可执行。 2.8.6协议书应明确：出厂试验应在业主代表、监造代表的现场见证下进行。,2.9结语,2.9.1订货技术协议书是设计、制造、试验、交接所订设备的基本大“法”。必须以认真、科学、实事求是的态度协商一致地制

58、定。 2.9.2设计联络会，是落实协议书的关键的执“法”活动。 2.9.3监造是落实协议书的全过程执“法”活动。对于保证大型变压器的性能和质量是非常之重要。 2.9.4见证出厂试验是供需双方应共同把好并落实协议书的最后一关。 2.9.5可研、初设、规范书是协议书的技术基础。当然首先必须以认真、科学、实事求是的态度对待。,3. 电力设备监造,目次 3.1 引言 3.2 电力设备监造的有关法规 3.3 电力设备监造的定位及衔接 3.4 电力设备监造的基本程序 3.5 电力设备监造的主要环节 3.5.1 设计联络 3.5.2 审核主要原材料和外协/外购组部件 3.5.3 制作过程的现场见证 3.5.

59、4 出厂试验的现场见证 3.5.5 包装、发运准备的现场见证 3.6. 电力设备监造的工作文件 3.6.1 依据类文件 3.6.2 作业类文件 3.7. 监造总结报告 3.7.1 监造报告是监造作业的产品 3.7.2 监造报告的内容 3.7.3 专题报告 3.8. 电力设备监造的几种模式 3.9. 电力设备监造关注的重点 3.10. 设备监造的两个敏感点,3.1 引言,有一个行业设备监造正在方兴未艾，在我们输变电系统有它的一个分支，现被称为电力设备监造。电力设备监造又可按设备细分为“变压器监造”、“电抗器监造”、“断路器监造”、“GIS监造”等等。 它萌生于几十年前，勃勃兴起至今只有七、八年。 在国际上，在国内的书院里，这个行业被称为“设备监理”，“名义”和“内容”都源于“FIDIC”(国际咨询工程师协会)的章程。,3.2 电力设备监造的有关法规,1) 2001年11月1日，国家质量监督检验检疫总局、国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会联合发布：设备监理管理暂行办法。 2) 2002年4月26日,国家电力公司印发:国家电力公司电力设备监造实施办法。 3) 2004年5月14日,国家电网公司发文：关