电力工业部、机械工业部于今年4月在沈阳联合召开了500千伏变压器质量工作会议。会议回顾了国产500千伏变压器的制造和运行状况,针对目前存在的质量问题,着重研究了解决办法。在两部组织下,有关专家经过重点调查,认真总结国内制造、运行经验,并借鉴国外先进技术, 经反复讨论、研究制订了“关于提高国产500千伏(330千伏)变压器制造质量和运行可靠性的意见”(见附件),现印发你们,请遵照执行,并抓紧落实会议提出的各项要求(见会议纪要,另发)以不断提高500千伏变压器的制造质量和安全运行水平。
  
附件:关于提高国产5000kV(330kV)变电器制造质量和运行可靠性的意见
  一、国产500kV(330kV)变压器质量问题现状
  八十年代初,*9批国产500kV变压器投入电网运行。目前,在我国500kV电网中,国产变压器占40%以上,为电力工业的发展,起到一定推动作用。
  但是,国产500kV变压器由于质量问题造成的事故屡有发生,严重威胁电网的安全运行。表1列出国产变压器的生产台数及事故的统计数据。
  表1   国产500kV变压器的生产、运行及事故统计表(见右侧附表)
  表1所列的11次事故中,9次是在系统正常运行状况下,2 次是在低压侧发生短路(短路持续时间在允许范围内)的情况下发生的,分析事故的原因均归结为产品的质量问题。
  1990年,两部针对变压器事故频发的情况,在连云港召开了变压器专业工作会议,之后,机械部在天津召开了变压器质量工作会议,先后提出了一系列的措施。1992年夏季,由机械和电力两部专家组成的调查组,就500K、kV(330kV)变压器的制造、运行、安装和运行等诸方面进行了全面调查和分析,提出了产品质量问题的各种表现及影响安全运行的潜在因素有:
  1.产品出厂试验一次合格率较低,制造技术尚未完全过关。
  2.结构设计问题:
  (1)220kV端部出线结构问题较多;
  (2)线圈在短路下的动稳定性不足;
  (3)油流带电问题研究不够;
  (4)双线圈变压器结构应简化;
  (5)绝缘设计存在薄弱环节。
  3.制造工艺问题:
  (1)绝缘中水分控制不严;
  (2)线圈制造及压紧问题;
  (3)密封性不良和清洁度较差。
  4.原材料及组件问题:
  (1)套管质量问题;
  (2)换位导线绝缘膨胀堵塞油道及短路下导线机械强度问题;
  (3)绝缘成型件质量问题;
  (4)有载调压开关质量问题;
  (5)冷却器质量问题;
  (6)密封材料的质量问题;
  (7)绝缘油的质量和相容性问题。
  5.运输、保管、安装和调试问题:
  (1)运输中的冲撞、污染及充气压力监视问题;
  (2)保管期内的处置问题;
  (3)安装调试过程中制造厂与施工、使用部门的配合问题。
  6.变压器设计联络及监造制度不够完善。
  7.质量保证体系问题:
  (1)产品合同条款欠完善;
  (2)事故分析及产品质量档案制度不健全;
  (3)产品质量全面管理工作需进一步加强。
  二、提高国产500kV(330kV)变压器制造质量和运行可靠性的意见
  提高国产变压器的质量,制造部门应起最关键的作用,施工和使用部门亦应积极配合,多方努力,共同把好影响变压器质量及安全投运的各个关口。
  为了叙述的方便,以下意见按从订货到投运的时间顺序来写,不应理解为重要性的排序;本文所叙内容主要针对500kV变压器,300kV的变压器可依具体情况参照采用。
  1.选型和订货
  1.1 根据我国近年来发生的变压器事故和制造厂目前的具体条件和水平,应尽量提高变压器的可靠性;在保证运行基本要求的前提下,应尽量简化对变压器的选型要求。在系统运行和发电厂、变电站设计许可的情况下,应注意以下问题:
  (1)尽可能少采用有载调压方式,尤其是中压线端有载调压;
  (2)发电机升压变压器尽可能少采用带分接的双绕组变压器;
  (3)中压线端有载调压变压器尽可能采用单相变压器组,而不用大容量的三相变压器。
  1.2 对变压器的性能指标(如空载损耗、负载损耗、温升限值等)应符合我国制造厂目前的水平,在符合国标的前提下,应避免过高的要求影响到变压器的可靠性,对降压变压器第三线圈的阻抗要求,必须考虑在短路下线圈的动、热稳定性。
  1.3 对变压器的运输重量及外形尺寸的限制应该仔细核实,在允许的情况下,尽可能给变器厂提供条件来增加设计的裕度,以提高变压器的可靠性。
  1.4 为了使制造厂有足够的时间作方案研究、前期科研、产品设计、生产准备等工作,以利于提高产品的质量和可靠性,订货双方应该尽可能提前签订订货合同。对不同类型产品从订货到交货(不包括运输)的时间一般为:
  (1)新设计的变压器    18个月
  (2)从已有设计导变的产品 15个月
  (3)重复生产的定型产品  12个月
  2.产品设计
  2.1 设计应该充分考虑我国的具体条件--工艺和材质的分散性,在关键部位应留有足够的裕度。在设计的先进性和产品的可靠性有矛盾时,首先保证可靠性。
  2.2 学习国外先进经验必须同本国国情相结合。一方面学习日本及欧美国家的设计技巧、考究工艺、先进的测试技术、严格的质量管理等方面的先进经验,另一方面也要学习前苏联为提高可靠性在基础研究及产品设计上积累的丰富经验。
  2.3 500kV变压器的主绝缘(高--低或高--中)尺寸,近年来各厂逐步减小。鉴于最近运行中出现高压线圈和内层线圈之间场强*6处发生放电故障,对此应着重进行试验研究,慎重选取主绝缘尺寸和结构,增大绝缘的裕度。
  500kV变压器的端部绝缘出现过多次故障, 尤其是自耦降压变的中压有载调压结构,端部电场分布复杂,要考虑增大绝缘距离和改进绝缘结构。
  2.4 大容量变压器低压线圈采用换位导线时应充分考虑到导线强度和刚度与短路应力的配合,以及导线膨胀对油道散热的影响。在大容量低压线圈上尽量不采用未经硬化处理及树脂固化工艺的换位导线。应制定组合导线和换位导线相应的质量标准,以利监督。
  2.5 油流静电放电是威胁超高压变压器运行安全的重要因素,是国内外正在着力进行研究的新课题。鉴于目前已出现过的事故及对此类问题的初步认识,在设计上要合理选择验算线圈各部位的油流流速,避免油流的剧烈扰动,导油管进入线圈的部分应避开局部高电场区,*5流速应尽可能降低到0.5m/s以下。
  在降低油流速度的同时,必须考虑线圈温度场的分布,合理调整油流分配,使各部位的温升在规定的范围内。
  2.6 变压器各部位的机械强度问题
  (1)线圈抗短路机械强度。鉴于目前不可能对500kV变压器进行突发短路试验,保证其耐短路冲击的能力,主要靠设计,应尽快将先进的计算方法应用到设计中,应着重解决低压线圈内内侧的支撑及多线圈共用压板的结构中保证各线圈轴向均匀压紧及压板本身强度的问题,在设计计算中应该留有足够的裕度。
  (2)变压器运输冲撞的能力。鉴于我国目前铁路运输中遇到的实际情况,设计中应考虑变压器所能承受的运输冲撞加速度3g。应根据已出现过的冲撞事故,加强薄弱环节,提高变压器各部位的耐冲撞能力。
  2.7 油箱磁屏蔽在防止油箱局部过热和减少附加损耗方面起着很重要的作用。目前已采用的有铜板、铝板屏蔽,硅钢片(平行于油箱及垂直于油箱两种方式)磁屏蔽,也有采用非导磁钢作为油箱的部分材料。应对各种不同方式进行研究,选用合用的方式。要注意防止磁屏蔽本身的局部过热。当采用硅钢片磁屏蔽时应着重注意其表面尖角对电场的畸变,在电场较强处可覆盖静电屏蔽以改善电场。
  3.产品制造工艺
  3.1 变压器的密封性不好是目前产品普遍存在的问题。它直接造成运行中的渗漏油,还有可能导致进水受潮。由于密封性不好还会使安装后的真空处理质量不高,水分不能有效排出,从而影响到绝缘的耐电强度及运行寿命。因此提高对变压器的密封性的要求是提高变压器质量的重要环节之一。为经良好干燥工艺的器身含水量得到严格控制,有必要保证变压器在厂内总装后真空处理阶段油箱内的真空残压达到133Pa(1毫米汞柱)以下,95年达到67Pa以下,96年力争达到13Pa,并保持24小时以上。
  为提高密封性,制造厂应采取下列措施:增加钢板的预处理设备和工艺,把所有法兰接面改为有足够刚度的加工面,改造真空处理设备及增添测量仪表等。
  3.2 变压器的清洁度目前还存在较大问题,这是影响绝缘电气强度的危险因素。制造厂应采取措施减少杂质进入的可能性:例如要求95年前线圈制造均在全封闭净化车间;实现绝缘加工与金属加工的彻底隔离;用老工艺加工的油箱,增加油箱焊接完毕后的整体喷丸(砂)处理;保证附件的清洁等。
  3.3 线圈压紧工艺对线圈绝缘强度及短路冲击强度影响很大,制造厂应完善线圈恒压干燥工艺,在线圈套装过程中严格控制各线圈轴向尺寸,应避免过分压紧而损伤线匝绝缘。
  3.4 变压器的全部零部件在厂内完整组装一遍。并在每一装配结合面两侧作数码标记,以利于现场正确安装,确保安装质量。
  4.材料、组件及附件
  4.1 变压器制造厂应对变压器所有的材料、零件、组件、 附件对用户全面负责。
  4.2 成型绝缘件、绝缘纸板是超高压变压器最关键的绝缘材料,目前主要依靠进口,国产材料问题较多。应加强专业厂的建设和改造,提高其工艺水平和生产能力,从原材料到工艺过程严格控制其清洁度,增强绝缘成型件的研究和设计力量,从根本上保证变压器高场区绝缘的可靠性。
  4.3 铜导线的表面质量直接影响到匝绝缘的电气强度,制造厂应选用无氧铜作为导线原料,控制导电率,对导线表面光洁度作严格检查。保证包纸的质量和清洁度。
  4.4 套管制造厂应切实提高套管质量:
  (1)高压套管尾部与变压器内部的绝缘屏障系统密切有关, 应由变电压器和套管厂双方共同研究,改进屏障系统的设计,满足变压器对套管绝缘水平的要求。
  (2)套管厂对用于500kV变压器的穿缆式套管的密封性要求,真空残压在13Pa以下24h,顶部接线头(将军帽)的密封结构,也应检查其真空密封性。进行对导杆载流式套管的可行性研究。
  (3) 套管厂对电容式套管出厂试验应进行油中溶解气体色谱分析并提供试验报告,取油样时间应在耐压试验至少三天之后。
  4.5 密封件的材料选用,建议通过对比试验,确定较理想的材料。 对部分密封件(如套管本身的密封件)在其寿命指标方面应有更高的要求。
  4.6 冷却器、有载调压开关、油枕胶囊、阀门、绝缘油等,多年来经常发现问题,应分别采取有效措施提高质量。
  5.制造厂内的质量管理
  5.1 强化质量保证体系,对500kV变压器应有别于其他质量管理制度并严格执行,提高质量队伍的人员素质。
  5.2 着重加强对厂内出现的质量问题及产品出厂后出现事故的质量调查分析研究工作,责任落实到人。要有专人负责,组织调查,做出分析结论及改进措施,要形成书面的材料,进入产品档案。
  5.3 确定关键工序的质量检查控制点,切实把好关。
  5.4 制造厂应积极配合监造人员在厂内监造工作。
  6.产品试验
  6.1 产品的绝缘 试验应按下述顺序进行:
  
  ┌────┐  ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐  │局部放电│ → │雷电冲击│→│操作冲击│→│感应耐压│──┐  └────┘  └────┘ └────┘ └────┘  │                                ↓         ┌────┐ ┌────┐ ┌─────┐  │         │油流静电│←│长时空载│←│局部放电 ├──┘         └────┘ └────┘ └─────┘  
  (1)雷电冲击试验之前的局部放电试验不作强制规定,感应耐压后的局部放电值作为出厂值;
  (2)在电气强度试验前及感应耐压试验后均应测量空载电流和空载损耗,前后应无明变化,以后者作为出厂试验值;
  (3)在全部试验的前后,应取油样作色谱试验,在试验过程中,建议增加感应耐压后,长时间空载后的取样分析,前后应无异常变化。
  6.2 长时间空载试验施加工频额定压24小时或1.1倍电压12小时,同时起动全部运行的冷却器。
  6.3 加强油流静电试验研究,建议目前按下列方式进行试验:
  起动全部运行的冷却器运转至少4小时,其间连续测量中性点对地的泄漏电流,积累测量数据;然后在不停泵的情况下作局部放电试验(对低压线圈加压,使高压端子电压为1.5Um3,维持30分钟),其间连续观察并测量局部放电值,应无静电放电出现,局部放电量应无异常变化。
  6.4 对变压器线圈绝缘的tgδ测量,能反映绝缘干燥程度,对500kV变压器应该有较严格的控制标准,在20~30℃温度范围内线圈各部分之间的tgδ测试值应小于0.5%。建议各制造厂一方面完善测试设备及测量技术,提高测试精度。另一方面采取必要的工艺措施,提高器身的干燥度和清洁度,增加干燥处理的监测手段,力争达到更好的水平。对不同温度下,tgδ测试值的变化规律,希各厂积累数据。
  6.5 有载分接开关应增加装入变压器后的密封试验,确保操作和装入变压器过程中不因绝缘筒受力而破坏密封状况。在变压器空载和短路特性试验中,应作有载分接开关的操作循环试验。
  7.运输
  7.1 鉴于因运输冲撞引起变压器损坏的事故屡有发生,强烈要求铁路部门严格按规章执行,杜绝运输中严重冲撞情况的发生,安装部门在卸车和运输就位过程中应严格要求避免发生对变压器的严重冲击。在运输、装卸、安装各环节上,对冲撞情况作好记录验收。
  7.2 变压器必须在出厂时装设冲撞记录器,对运输全过程的三维方向加速度作连续记录。铁路承运方面,应支持装设冲撞记录器。
  7.3 变压器充气运输过程中应装设压力表及补气装置,押运人员应经常检查气体压力状态,必要时进行补气工作。
  7.4 为防止运输损坏,制造厂应提高运输包装质量。
  7.5 发运、承运、接收三方的责权利应在订货合同中做出明确规定。
  8.安装
  8.1 变压器到货前由买方明确收货及保管单位,到货后立即清点和检查货物的外观包装情况,有问题及时反映和处理。
  8.2 负责保管的单位应派专人监视充气运输设备的气体压力,每天作一次记录,发现有漏气现象及时通知制造厂处理,正常的补气工作,由保管单位进行。
  8.3 为了确保变压器的安装质量,卖方应对安装各方面把关,对质量负责,建议实行卖方质量负责的安装方式,卖方人员技术服务的工作内容及双方技术经济职责条款,应在合同签订时确定。其要点如下:
  (1)卖方指定一名卖方技术人员作为在现场的总代表,对安装工作全过程中的技术方面负责,在竣工后对产品质量负责;
  (2)卖方按工作要求派有专业特长的技术人员和技术工人到现场参加安装、调整试验等工作;
  (3)卖方应提供符合具体使用条件安装使用说明书,安装前向买方人员交底;卖方技术服务人员指导买方人员进行安装工作,买方人员应尊重这一指导,并在工作中给予配合;
  8.4 安装过程应尽量减少水分进入变压器绝缘,以确保投运的安全,建议:
  (1)对充氮运输的设备,在安装前测量气体的露点和环境温度,推算出纸绝缘的平均含水量;
  (2)尽量缩短器身暴露空气的时间,在检查和安装套管的过程中,应向油箱内注入干燥空气,阻止潮气的进入;
  (3)安装工作中的真空的残压应在133Pa(1毫米汞柱)以下,维护持24 小时以上。
  安装完毕后的变压器,用测量tgδ来检查其绝缘情况,tgδ值应<0.6%,且与出厂值相比不应有显著变化(对安装后tgδ值小于0.4%的,变化量不作规定,对0.4%及以上的,一般不应大于出厂值的130%)。在使用仪器及测试方法上应注意测试值的准确性。
  8.5 安装时,对油路中拆下的密封垫应更换,由卖方在供货备品之外提供相应的备品。
  9.调试及运行
  9.1 变压器调试过程应有制造厂的代表参加,具体方式,应在合同中规定;
    9.2 为防止油流静电对变压器绝缘的损害,散热器的运行方式应注意;
  (1)冷却器启用时,不宜同时起动多台,而应逐台起动。尤其对运行中停运一段时间后再投入,应注意依据负荷和温升情况,逐台投入。
  (2)投入冷却器的台数应根据负荷和温度来确定,不允许将备用冷却器和工作冷器一起全部投入运行。
  9.3 新变压器在投运时的油中溶解气体色谱试验的取样周期应按电力部部颁规程执行;应从实际带电起就纳入色谱监视范围,应指定负责取样单位,按实际情况确定取样监测的时间间隔,油样应及时进行分析。
  10.产品保证期
  10.1 产品总装后,因试验不合格需拆上铁轭时,每拆装一次,合同保证期应延长一年,并将拆装原因和处理情况,列入出厂文件。
  10.2 在试验中发现绝缘击穿,对修理部位的合同保证期应延长二年。
  11.标准化、科研和技术交流
  11.1 应积极贯彻执行新制订的国家标准GB6451《油浸变压器的性能标准及技术条件》330kV和500kV级,以利提高标准化水平,这对提高可靠性、降低成本都是很必要的。
  11.2 由沈阳变压器研究所牵头,对500kV(330kV)变压器共同有关的技术问题,组织三大厂交流,开发我国的技术潜力,取长补短,提高水平。
  11.3 对今后发生的500kV(330kV)变压器运行中的重大事故,组织用户及沈阳、西安和保定三大厂的有关人员,参加调查分析,找出原因和对策,吸取教训,共同努力,提高变压器的技术水平和运行可靠性。
  11.4 对当前急待解决的问题,应予立项研究。如绝缘结构、油流静电放电及改善措施、换位导线工艺及材质、变压器漏磁发热及热点温度、在线监测技术及套管、调压开关等组件的研究和改进。