由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，華東、華中和沿海地區(qū)都出現(xiàn)用電緊張的情況，對(duì)電力系統(tǒng)供電數(shù)量和質(zhì)量的要求越來(lái)越高。由于這些地區(qū)能源匱乏和對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，急需從外地大量輸入高質(zhì)量的電能，而西南地區(qū)的川、滇等省水電資源蘊(yùn)藏豐富，可供開(kāi)發(fā)的水電資源占全國(guó)的70％以上。建設(shè)大型或超大型水電站，為華東、華中和沿海地區(qū)提供高質(zhì)量廉價(jià)的水電，不但能實(shí)現(xiàn)全國(guó)電力資源優(yōu)化配置和實(shí)現(xiàn)“西電東送”，還能發(fā)揮攔沙、防洪、改善下游航運(yùn)條件等綜合效益�，F(xiàn)以金沙江上擬建的巨型水電站———溪洛渡水電站為例分析水電站主變壓器的選擇。
2 溪洛渡水電站簡(jiǎn)介
溪洛渡水電站是金沙江下游上的一座巨型水電站，地處四川省雷波縣和云南省永善縣境內(nèi)，上接白鶴灘電站尾水，下與向家壩水庫(kù)相接。電站供電華東、華中，兼顧川、滇兩省用電需要，是金沙江“西電東送”距離負(fù)荷中心最近的骨干電源之一，也是金沙江上最大的一座水電站。電站裝機(jī)18臺(tái)，單機(jī)容量700 MW，總裝機(jī)容量達(dá)12 600 MW，單機(jī)最大容量855 MVA。年平均發(fā)電量571.2億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)4 530h，水庫(kù)總庫(kù)容126.7億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容64．6億m3，具有不完全季調(diào)節(jié)性能，保證出力3 395 MW。
電站地處高山峽谷，河床狹窄。根據(jù)樞紐布置和地形條件，電站設(shè)左、右兩個(gè)地下廠房，各布置9 臺(tái)機(jī)組。主廠房、主變壓器室和尾水調(diào)壓室相互平行，呈三洞式布置。發(fā)電機(jī)引出回路選用全聯(lián)式離相封閉母線與主變低壓端子相連，主變壓器的500kV出線采用超高壓擠包絕緣電纜通過(guò)垂直豎井引至地面開(kāi)關(guān)站。
3 運(yùn)輸條件
超大型水電站機(jī)電設(shè)備重大件包括：水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主變壓器、橋機(jī)主梁、主軸、轉(zhuǎn)子中心體、轉(zhuǎn)子支架扇形體、上機(jī)架中心體和下機(jī)架中心體、定子機(jī)座以及水輪機(jī)頂蓋、座環(huán)等，而主變壓器是運(yùn)輸?shù)囊粋�(gè)重要環(huán)節(jié)。超大型水電站一般地處偏僻的高山峽谷區(qū)，地形條件復(fù)雜，交通運(yùn)輸設(shè)施和條件惡劣，因此機(jī)電設(shè)備重大件運(yùn)輸方案是電站設(shè)計(jì)初期重要的研究課題之一。主變壓器一般可通過(guò)水運(yùn)運(yùn)至電站附近碼頭，上岸后經(jīng)電站專(zhuān)用公路運(yùn)抵工地；或者通過(guò)鐵路和專(zhuān)用鐵路運(yùn)至電站附近車(chē)站（運(yùn)輸尺寸應(yīng)控制在二級(jí)超限內(nèi)）后，再通過(guò)電站專(zhuān)用公路運(yùn)至工地。這兩種情況均需經(jīng)過(guò)詳細(xì)周密的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，才能最終確定電站機(jī)電設(shè)備重大件的運(yùn)輸方案。溪洛渡水電站主變壓器單相運(yùn)輸尺寸約5．0m×4．0m×4．0m，運(yùn)輸重量約178t，共54相，運(yùn)輸任務(wù)繁重，經(jīng)專(zhuān)題研究后提出先通過(guò)專(zhuān)用鐵路運(yùn)至電站附近車(chē)站，再通過(guò)電站專(zhuān)用公路運(yùn)至電站工地。
4 主變壓器主要參數(shù)和中性點(diǎn)接地方式
4．1 額定值
隨著發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量越來(lái)越大，已建二灘水電站單機(jī)容量為550 MW，在建三峽、龍灘和小灣水電站單機(jī)容量均為700 MW，擬建的溪洛渡水電站單機(jī)容量也為700 MW，并且發(fā)電設(shè)備的單機(jī)容量還有增大的趨勢(shì)�？紤]到許多電站的發(fā)電機(jī)均有設(shè)置最大容量的要求，因此需要有相應(yīng)的大型變壓器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)相匹配。根據(jù)溪洛渡水電站的具體條件，選擇的主變壓器的主要技術(shù)參數(shù)如下：
額定容量：855 MVA；額定電壓：高壓525kV，低壓20kV；接線組別：YN，d11；阻抗電壓：15％～17％；絕緣水平：見(jiàn)表1。
4．2 中性點(diǎn)接地方式
根據(jù)水電站升壓變壓器中性點(diǎn)接地方式及其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在電力系統(tǒng)中運(yùn)行變壓器的中性點(diǎn)接地方式，將直接影響電力系統(tǒng)的內(nèi)部過(guò)電壓水平、電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度、系統(tǒng)的穩(wěn)定、繼電保護(hù)、開(kāi)關(guān)遮斷容量、對(duì)通信線路干擾、變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)方式、變壓器中性點(diǎn)絕緣水平以及變壓器制造等。因此，變壓器中性點(diǎn)的接地方式應(yīng)根據(jù)諸方面的影響因素進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較后加以確定。
現(xiàn)階段我國(guó)超高壓電壓等級(jí)為500kV，對(duì)500kV變壓器中性點(diǎn)接地方式有兩種不同觀點(diǎn)：一種沿用220kV系統(tǒng)所采用的部分變壓器中性點(diǎn)接地的方式，這樣可采用簡(jiǎn)單可靠的零序電流繼電保護(hù)，斷路器遮斷容量不受單相短路電流的限制，同時(shí)單相接地對(duì)通信線路的干擾也較小；另一種為500kV變壓器全部采用中性點(diǎn)直接接地，變壓器中性點(diǎn)絕緣水平最低，便于變壓器制造，變壓器中性點(diǎn)不會(huì)失地，也不會(huì)產(chǎn)生不接地的孤立系統(tǒng)。但兩者均不能有效地解決單相短路電流在變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，都存在明顯的局限性。
為了限制單相短路電流，宜采用變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器的接地方式，只要小電抗器選擇適當(dāng)就可以起到變壓器中性點(diǎn)部分接地的作用。經(jīng)計(jì)算分析，經(jīng)小電抗器接地的變壓器中性點(diǎn)的過(guò)電壓比不接地變壓器中性點(diǎn)的過(guò)電壓低得多，不會(huì)產(chǎn)生危害性很大的諧振過(guò)電壓和弧光接地過(guò)電壓，不易產(chǎn)生 失步過(guò)電壓。500kV變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器接地已投入工程應(yīng)用，如葛洲壩水電站大江電廠500kV工程、隔河巖水電站和巖灘水電站500kV工程，分別于20世紀(jì)80年代末期和90年代初期投運(yùn)，運(yùn)行正常，收到了良好的效果。
通過(guò)以上技術(shù)分析可見(jiàn)，超大型水電站500kV主變壓器中性點(diǎn)接地方式，一般采用經(jīng)小電抗器接地方式，且變壓器中性點(diǎn)采用避雷器保護(hù)，并應(yīng)根據(jù)工程具體情況選用適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)小電抗器。經(jīng)過(guò)論證，溪洛渡水電站的主變壓器中性點(diǎn)采用小電抗器的接地方式。
5 主變壓器型式
根據(jù)溪洛渡水電站的具體條件，主變壓器型式考慮了四種可能的方案，即三相、單相、組合式三相和現(xiàn)場(chǎng)組裝三相變壓器。
5．1 三相變壓器
三相變壓器在設(shè)計(jì)制造及運(yùn)行管理上具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但運(yùn)輸重量巨大，超過(guò)了鐵路和公路的運(yùn)輸極限，且運(yùn)輸費(fèi)用昂貴。溪洛渡水電站主變壓器若采用三相變壓器方案，運(yùn)輸重量將達(dá)到480t，無(wú)論是鐵路運(yùn)輸或公路運(yùn)輸均不能實(shí)現(xiàn)，故不宜采用。
5．2 單相變壓器組方案
單相變壓器組方案由三臺(tái)普通單相變壓器組合成三相變壓器，具有設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)成熟、運(yùn)輸重量及運(yùn)輸尺寸小、占用安裝布置場(chǎng)地大和安裝時(shí)間短的特點(diǎn)。
5．3 組合三相變壓器方案
經(jīng)研究分析，由三臺(tái)特殊單相變壓器組合的三相變壓器方案設(shè)計(jì)及制造經(jīng)驗(yàn)成熟，應(yīng)用較廣。特殊單相變壓器的結(jié)構(gòu)與普通單相變壓器基本相同，一種組合方式是三臺(tái)單相變壓器分別裝在各自的下節(jié)油箱中，在運(yùn)到安裝地點(diǎn)前用副箱蓋各自密封，到達(dá)使用現(xiàn)場(chǎng)后換上共用箱蓋使三臺(tái)單相變壓器連成一體，形成三相變壓器；另一種組合方式采用單獨(dú)的油箱，僅用引線管道將三臺(tái)連成一體，此種變壓器相當(dāng)于將三臺(tái)獨(dú)立的單相變壓器的油路連接在一起。目前國(guó)內(nèi)已基本不采用第一種方式（共用箱蓋），而采用第二種組合方式。這種方式運(yùn)輸重量小、運(yùn)輸尺寸小、布置安裝占地面積小、安裝時(shí)間較短。
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