海上变电站主变压器设计与安装探讨

张宏彬，历超，王鹏，潘方冬，潘艳霞

（1.海洋石油工程（青岛）有限公司山东青岛 266520；2.海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

1 海上变电站的建设背景

传统的海洋平台以生天然气或者原油作为燃料的自发电形式，主要采用进口发电机组，购买和维护价格昂贵，同时容易被国外供应商“卡脖子”，威胁国家能源安全。党中央十九大报告提出“必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念”，推进绿色发展、能源生产和消费革命。中国海油作为国内海洋油气的主要开发单位，积极响应政策，践行“绿色低碳”开发理念，首先在渤海地区开发建设海上变电站，通过岸电替代油田自发电方式，可大幅削减海上温室气体和污染气体的排放。下面以某海上变电站为例，分析220KV主变压器设计、安装及相关考虑因素。

2 主变压器的设计

2.1 主变压器的技术参数

该变电站采用220kV三相、铜线圈、有载调压、油浸式、分体式、自然油循环自然冷却、低损耗的电力变压器。变压器高、中、低压侧均采用电缆终端箱与电缆相连接；高压侧中性点采用油/空气套管引出并经隔离开关接地或直接接地。主要技术参数见表1.

表1 变压器主要参数

2.2 主变压器的安装设计

2.2.1 电气主接线设计

220KV主变进线两回，电缆出线4回，高抗（每组高压并联电抗器85MVar）进线2回。220kV配电装置采用双母线双分段接线。主变压器220kV和110kV中性点采用经隔离开关接地方式，可直接接地，同时具备不接地运行方式。主变压器35kV侧母线通过35kV接地变（兼站用变）高压侧Z型接线中性点引出后经小电阻接地。

2.2.2 电气平面布置设计

变电站平台为一座钢结构建筑物，分四层甲板，主变布置于二层甲板中部。设备基础焊接于甲板的主梁上。采用全站仪进行基础的测距和高差，根据主变安装要求进行调整。

2.2.3 绝缘配合及过电压保护

变电站平台为全电缆出线。在2 2 0 k V、110kV、35kV、10kV出线侧和主变三侧均设置避雷器进行侵入波防护。各级电压等级的母线不设置避雷器。

为保护主变压器中性点绝缘，主变压器高、中压侧中性点均装设放电间隙并联氧化锌避雷器作为过电压保护。

2.2.4 防雷接地

(1) 直击雷保护

变电站平台采用钢结构房屋，可不设置专用避雷带作为防直击雷保护措施，仅考虑在平台外天线等钢结构无法保护的设备处，局部设置避雷针短针保护。

(2) 侵入波保护

变电站平台为全电缆出线。在2 2 0 k V、110kV、35kV、10.5kV出线侧、主变各侧以及中性点处均设置避雷器进行侵入波防护。各级电压等级的母线不设置避雷器。

(3) 接地

变电站平台基础钢管桩一般插入海床达数十米深，可作为自然接地体，其接地电阻能够满足电站设备接地要求，仅需在平台内敷设必要的接地铜排作为户内接地干线并与基础钢结构可靠连接。

3 主变压器的安装流程及相关考虑因素

3.1 主变压器的安装流程

3.2 主变压器的安装相关考虑因素

1）变电站平台是高度集成的钢结构设施，空间有限，存在多专业立体施工。为消除主变安装时周围环境湿度和粉尘影响，主变所在的钢结构房间采用陆地焊接成型，减少房间在总装阶段的焊接、打磨和补漆工作。

2）主变房间的上层甲板检修口周边管道、电仪和通风等附属设施安装，要为主变的注油、串油和局放预留空间，局放路径距周围设施5米以上。

3）变电站平台在陆地总装阶段，主变本体与散热器分别吊装，因受作业空间和平台高度影响，组装间隔时间约10天左右。为提高主变组装效率，在主变运抵现场后，提前安装套管、压力释放阀等附件，但是需要将油箱本体漏空一次，然后重新充入氮气，避免水汽进入去油箱。

4）主变禁止带油吊装，油箱只能保持充气正压状态。高压试验升高座、高压试验套管等租赁设备不能与主变在地面组装后吊装，只能在主变就位后安装。

5）绝缘油从变压器下部阀门注入变压器内，氮气从顶部排出，将油注至油箱顶部，氮气排尽，最终油位高出铁芯100mm 以上，然后静置12 小时以上【1】。注入变压器内的绝缘油应满足《GB2536-90》要求。

6）散热器的三脚架基础，吊装高度较高，一般离地25米以上，晃动大，必须安排好施工工序，为吊装预留空间，选择合适天气适机吊装就位【2】。

7）主变安装区域特别是油箱内检和套管安装时期，实行工具进出管理，防止附件安装过程工具或紧固件不能掉入变压器油箱或其附件充油腔的空间内。择机内检及安装套管，并尽量缩短器身暴空时间，减少主变本体受潮机会【3】。

4 结论

主变安装是海上变电站施工主线，与陆地变压器安装不同之处在于，海上变电平台结构紧凑，在各专业施工时间和空间交叉多，并且处于地面20米以上的高空施工，吊装和大部分附件安装都需要吊机配合。作为承载主变的钢结构，采用地面预制成型的房间式结构，主变吊装就位后形成独立的施工空间。为尽量避免主变附件安装与其他施工交叉，必须从工序上合理安排结构、舾装、管线、电仪等施工，为主变安装创造合格的施工条件。