天橋水電站變壓器改造

【摘要】天橋水電站發電機機端電壓及廠用電電壓過高，溫升過高的原因是采用降壓變的緣故。采用簡易方法把電站原降壓變壓器改為升壓變壓器，消除了安全隱患，取得了良好的經濟效益。

【關鍵詞】小型水電站 廠用電 主變壓器 技術革新

１概述

　　天橋水電站位于貴州省赫章縣烏江干流六沖河上，為壩后式電站；水庫集雨面積2100ｋｍ２，常年平均流量60ｍ３/ｓ，電站設計水頭9ｍ，設計引用流量16ｍ３/ｓ，電站安裝1臺ＺＴ８３０－ＬＨ－１４０水輪機，配套發電機為ＳＦ１０００－１６/２１５０，發電機額定電壓６３００Ｖ，額定勵磁電壓５５Ｖ，額定勵磁電流２５０Ａ；電站主變為Ｓ７－１２５０/１０，主變高壓側額定電壓１０５００Ｖ，低壓側額定電壓６３００Ｖ；電站通過１０ｋｍ長的１０ｋＶ輸電線路與國網并網運行，無直供區。天橋電站于１９９８年１１月動工，２０００年１０月正式投產發電，年均發電量在４５０萬ｋＷ·ｈ左右，取得良好的社會效益和經濟效益，但同時也暴露出如下問題：

　?。保┌l電機機端電壓過高，特別是在汛期或晚上１２點至次日凌晨，實測機端電壓在７０００Ｖ至７２００Ｖ之間，已嚴重偏離發電機允許電壓偏差值±５％。

　?。玻┳儔浩麟妷哼^高，經縣供電局實測，在枯水期（１～５月）變壓器高壓側電壓實測為１０５００Ｖ，低壓側實測電壓為６３００Ｖ；汛期（６～１０月），變壓器高壓側電壓實測為１２０００Ｖ，低壓側實測電壓為７２００Ｖ，變壓器運行工況已嚴重偏離額定值。

　?。常┲髯冊诎l電機運行時溫度過高，在水輪發電機組出力達到１０００ｋＷ時，發電機溫度為９０℃，主變溫度為９８℃，已嚴重威脅到設備正常運行。電站采用風機對變壓器及發電機進行降溫，但效果不大，電站被迫低負荷運行。

　?。矗╇娬緩S用電變壓器為Ｓ７－３０?６，變壓器高壓側額定電壓為６ｋＶ，低壓側額定電壓為４００Ｖ，汛期實測廠用變壓器低壓側電壓為４６０～４７０Ｖ，由于電站輔機和閘門及啟閉機等額定電壓均為３８０Ｖ，且廠用電電壓過高，造成廠內照明設備和輔機、電機設備損壞嚴重，給電站造成很大的檢修工作量。

　?。担╇娬竟β室驍颠^高，水輪發電機組出力在１０００ｋＷ，轉子電流在達到額定勵磁電流２５０Ａ時，實測功率因數在０．９５～０．９８之間。由于縣供電局對天橋電站實施無功考核，要求電站功率因數在０．８以下（滯后），每欠發無功１０００Ｖａｒ，扣有功２ｋＷ·ｈ；因此電站曾被一月扣減有功電量２５萬ｋＷ·ｈ，按每度電０．１８９元計算，一月損失達４．７２５萬元。

２改造目標

　　鑒于天橋電站存在上述問題，原電站投資方要求在投資盡可能省的情況下對天橋電站進行技術改造，即改造后發電機機端電壓在６０００～６６００Ｖ之間，廠用電電壓在３８０～４２０Ｖ之間，水輪發電機組及變壓器在帶足１０００ｋＷ出力時，發電機、變壓器溫度在９０℃以下。

３改造方案

　　天橋電站就運行中存在的上述問題向有關設計單位咨詢，赫章縣水利局設計隊認為，發電機變壓器機端電壓過高是由于原電站主變本應選擇升壓變壓器Ｓ７－１２５０/１１ｋＶ，而電站電站錯誤選用降壓變壓器Ｓ７－１２５０/１０ｋＶ，是發電機機端電壓過高，電站廠用電壓過高，發電機、變壓器溫度過高的根本原因?？h水利局設計隊提出如下３個改造方案：

　?。保┲匦沦徶茫迸_Ｓ９－１２５０/１１ｋＶ變壓器作為電站主變，發電機機端電壓在使用變壓器分接開關的情況下，可以準確控制在６３００Ｖ左右，無功能發足廠用電可以控制在４００Ｖ左右，發電機、主變溫度可以降低到９０℃以下，安全隱患可以排除。但該方案也有明顯的缺點，主要是變壓器購置費用達６．５萬元，加之從電站到變壓器廠家有４５４ｋｍ，其中一段４０ｋｍ為便道，交通極為不便，運輸較為困難，即使變壓器運到電站，換變壓器須停電２天，損失電量達４．８萬ｋＷ·ｈ。

　?。玻┰谥髯兏邏簜炔⒙撾娙萜鬟\行無功補償。使用該方案，優點是無功可以發電，功率因素可以控制在０．８以下，電容器購置費用及安裝費用較低，在１．２萬元左右；缺點是發電機、變壓器電壓不能降低，廠用電電壓不能降低，發電機、變壓器溫度不能控制在９０℃以下，安全隱患不能排除。

　?。常┰髯兏邏簜阮~定電壓為１０５００Ｖ，因此，如把原變壓器高壓側繞組匝數在原繞組數基礎上增加１０％，則原變壓器可由降壓變改為升壓變。該方案優點同方案１，缺點是改造后，變壓器繞組相間距離變短，容易相間擊穿，且改繞該變壓器須專業廠家，改繞費用須１．８萬元，并且改繞該變壓器還須停機１５天左右，損失有功電量３０萬ｋＷ·ｈ左右，損失電費５．７萬元。

　　能不能找到一種方案，停機時間縮短，改造費用又低呢？經筆者仔細觀察，原主變銘牌參數如下：

　　變壓器型號Ｓ７－１２５０/１０，額定電壓容量１２５０ｋＶＡ，聯結組標號Ｙ/Δ１１，高壓１００００±５％，電流６９Ａ，低壓６３００Ｖ，電流１１５Ａ，額定電壓１００００±５％。

　　原主變高壓側額定電壓為１０５００Ｖ，接法為Ｙ形，如原主變高壓側由Ｙ形改為Δ形，則原高壓側額定電壓可由１０５００Ｖ變為６０６０Ｖ；原主變低壓側額定電壓為６３００Ｖ，接法為Δ形，如改為Ｙ形則額定電壓為１０９１１Ｖ；因此如把主變原低壓側改為高壓側，原高壓側改為低壓側，則原主變參數修改如下：

　　變壓器型號Ｓ７－１２５０/１０，額定電壓容量１２５０ｋＶＡ，聯結組標號Ｙ/Δ１１，高壓１０９１１，電流６６．４Ａ，低壓６０６２Ｖ，電流１１９Ａ，額定電壓１０９１１。

　　變壓器運行工況與設計工況雖稍有偏差，但由于變壓器有一定安全裕量，故影響不大。該方案優點除具有方案１優點外，還具有改造時間短（僅２小時），改造費用低（僅２００元）的優點。天橋電站主變經改造后投入運行，實測發電機機端電壓在６２５０～６５５０Ｖ，廠用電電壓不超過４２０Ｖ，在水輪發電機機組出力為１０００ｋＷ·ｈ，轉子勵磁電流為２５０Ａ時，實測功率因數在０．７９～０．８１之間，發電機定子溫度和主變變壓器溫度在７５℃，安全隱患已完全排除。