浅析核电站大型电力变压器在北方冬季启动

摘 要：核电站大型电力变压器在北方冬季投运与在南方投运存在众多不同点，其充电试验存在重大风险，被视为整个工程风险最大试验项目之一。本文针对红沿河核电项目大型电力变压器冬季投运前的准备工作及投运过程，对重点问题展开专项研究及技术攻关，为后续北方核电站大型电力变压器的安全投运提供了丰富经验。

关键词：大型电力变压器 北方 冬季 投运

引言

在发电机正式并网发电前，核电站使用500kV系统电源，作为核电站联合调试阶段及重大试验的主电源，因此500kV电源可用是核电项目建设推进的重要电源保障。红沿河核电站变压器是我国北方核电站第一次冬季投运，在红沿河主厂变充电过程中进行了多项技术创新、改革与探索，通过细致详实的一体化操作单、客观严谨的风险分析实现调试过程质量控制等，创造出了主厂变充电一次成功，并安全平稳运行的优异成绩。

一、概述

红沿河大型电力变压器在北方冬季投运从组织机构、工期计划、技术方案等方面着手，为确保变压器安全投运，吸取岭澳核电站及国内外电站变压器送电经验，整理落实经验反馈，编制一整套适用于北方核电站变压器投运的技术方案，成功实现了变压器安全可靠的投运，为后续的工作打下坚实基础，为工程建设推进提供有力电源保障，同时在整个过程中发现并及时解决了很多疑难问题。

二、组织机构

变压器投运属于大型试验，接口涉及安装、调试、设计、采购、运行、检修等多个部门，对外涉及电网、厂家、中试所等多家单位，协调工作量大、接口庞杂，在准备初期即成立了主厂变倒送电启动委员会。

委员会采取自主化的组织形式，由试验总指挥、现场执行、协调保障、技术支持四部分组成，人员主要包括试验总指挥及副总指挥、现场指挥及副指挥、现场各试验组、运行当班值、现场安全办、专家组、工程生产支持组、厂家支持人员等，从组织调度、现场执行、技术支持、协调保障四个方面，确保各单位、部门相互协调配合，保质保量完成主厂变充电试验。

三、工期计划

工期计划主要针对主厂变倒送电的主线计划，涵盖从主厂变充电试验开始到主厂变带负荷试验结束，将各项试验项目有序地组织在一起，依托各项工作间的逻辑性，对分项试验与主关键路径窗口进行合理匹配，确定最短关键路径，并通过主线计划图的表述方式，力争做到简单明了、执行方便。

主厂变倒送电试验计划，以500kV开关站带电为界，分主厂变充电试验、空载运行试验、带负荷试验三部分。其中500kV开关站倒送电成功是主线计划的第一部分，从试验初期的工期开始压缩，尽量合理的分配时间，通过适当调整试验方式方法，最大限度衔接每项试验状态窗口，将关键路径合理缩短，做出一条最合理的工期计划。

四、技术方案

从变压器出厂差异性分析报告入手，整理落实内、外部经验反馈，根据北方冬季的特点，编制出一整套适用于北方核电站变压器投运的技术方案。

（一）主厂变在北方冬季投运对调试带来的影响

红沿河核电站地处北方沿海，冬季温度始终在冰点以下，尤其在变压器投运时更是此地天气最为寒冷之时，对变压器的投运产生极大的影响。主厂变在北方冬季投运与其他电站的不同点主要体现在：

1.北方天气寒冷，变压器投运时温度低于冰点；

2.变压器投运时为主厂变同时投运；

3.主厂变的油温很低，很难保证变压器内的油中所含水分为何种状态；

4.变压器的潜油泵及冷却系统在充电时不投入；

5.变压器的潜油泵及冷却系统在投运前定期启动，尽量排除温度对设备的影响；

6.在主厂变投运时铁芯及油温都低于冰点，充电后可能会局部发热；

7.为避免变压器充电后局部发热现象，冷却系统于送电后4小时投运；

8.充电过程中密切关注变压器温度、声级及接地点电流等参数；

9.监测变压器电量保护及非电量保护的情况。

（二）针对红沿河核电站变压器的经验反馈

在红沿河核电站变压器充电试验前，广泛收集设备出厂试验期间、岭澳及其他电厂调试期间的经验反馈，分析解读状况，制定应对措施，为主厂变倒送电的顺利进行起到了至关重要的作用。

五、创新实践

红沿河主厂变倒送电在试验准备及试验进行过程中，进行了多项创新实践，取得了良好的效果。

（一）主厂变充电前定期对潜油泵及冷却装置投运

主厂变投运前，变压器已经放置了很长时间，由于变压器始终处于室外冰点以下，无法确定变压器油中所含水分的存在状态：

1. 水分沉淀，有结成冰块风险，在高电压下，冰块就可能变成导体被击穿，存在极大地安全隐患；

2. 形成冰晶，可能分散在油中及线圈中，这种情况下，当忽然加上充电时的高电压，有可能会产生放电；

3. 溶解在油中的水分在冰点以下的温度以絮状存在，这种情况同样存在放电的危险。

在研究现场实际气候条件的基础上，结合现场实际，试验人员大胆创新并使用新的试验方法，提出采用现场定期对变压器的潜油泵及冷却装置投运方案，通过油循环使变压器油温升高至冰点以上，坚决杜绝油中所含水分结冰情况，把水分带来的风险降到最低，取得很好的效果。

（二）一体化操作单应用

针对红沿河变压器投运编制主厂变倒送电操作单，涵盖整个送电过程中的每个活动及细节，包括状态确认、操作执行、检查核对、试验步骤、信息通报、安全提示、工作票倒换等内容，操作单中的每一步骤均考虑到每条活动的必要条件、逻辑关系和先后顺序，在试验中逐条执行并签字确认，不得随意变更和临时增添，最大限度减小了试验中人因失误风险。

在操作执行过程中，先前的努力得到最好的认可，按照一体化操作单的步骤执行，整个试验过程一气呵成，试验风险和试验进展均得到了良好的控制。

（三）主变潜油泵及冷却装置在主变充电4小时后投入

主变充电后，由于是空载运行，变压器的发热主要是铁芯发热，为了避免变压器油中溶解的水是冰晶状态或是冰絮状态而发生危险，在变压器投运前期潜油泵及冷却装置是不投入的。但如果冷却装置长时间不投入可能会发生局部过热的现象，对变压器的运行产生危险，经过与厂家多次交流并经过计算，决定在变压器投运4小时后投入冷却装置，且不同于正常状态下的投入两组，投入两组可能会造成变压器温度低，对变压器的安全运行产生影响，在变压器投运4小时后投入一组冷却器。经过实践证明，投入一组冷却器可以达到很好的冷却效果，也可以有效控制变压器的温度不会偏低。

六、取得成果

（一）该方法在国内核电领域首次应用，通过红沿河项目的实际应用，验证了组织模式、工期计划、技术方案的合理性及实用性；

（二）试验窗口及先后顺序安排得当，整个过程仅用时40小时，为后续工作节省了大量时间，创造出了较好的社会效益及经济价值；

（三）技术方法正确，应急预案得当，成功将试验风险限制在可控范围内。

七、总结

本文通过研究红沿河核电站主厂变倒送电试验经验，对比红沿河核电站主厂变在北方冬季的安全投运，积累了大型电力变压器在北方冬季投运的经验，形成了一套成熟的核电大型电力变压器投运标准文件工作包，可直接应用于北方其他核电机组大型电力变压器在冬季投运。创新措施通过实践检验，可节省大量人力、物力，也可作为良好实践直接应用于其他核电机组现场。

参考文献

[1] 郑东山，黄小桁，禹阳，郑华. 岭澳核电站自主化调试与创新[C]. 中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集，416-420.