【摘要】天橋水電站發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓及廠用電電壓過(guò)高，溫升過(guò)高的原因是采用降壓變的緣故。采用簡(jiǎn)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(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】小型水電站 廠用電 主變壓器 技術(shù)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(kù)集雨面積2100ｋｍ２，常年平均流量60ｍ３/ｓ，電站設(shè)計(jì)水頭9ｍ，設(shè)計(jì)引用流量16ｍ３/ｓ，電站安裝1臺(tái)ＺＴ８３０－ＬＨ－１４０水輪機(jī)，配套發(fā)電機(jī)為ＳＦ１０００－１６/２１５０，發(fā)電機(jī)額定電壓６３００Ｖ，額定勵(lì)磁電壓５５Ｖ，額定勵(lì)磁電流２５０Ａ；電站主變?yōu)椋樱罚保玻担?１０，主變高壓側(cè)額定電壓１０５００Ｖ，低壓側(cè)額定電壓６３００Ｖ；電站通過(guò)１０ｋｍ長(zhǎng)的１０ｋＶ輸電線路與國(guó)網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，無(wú)直供區(qū)。天橋電站于１９９８年１１月動(dòng)工，２０００年１０月正式投產(chǎn)發(fā)電，年均發(fā)電量在４５０萬(wàn)ｋＷ·ｈ左右，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)也暴露出如下問(wèn)題：

　?。保┌l(fā)電機(jī)機(jī)端電壓過(guò)高，特別是在汛期或晚上１２點(diǎn)至次日凌晨，實(shí)測(cè)機(jī)端電壓在７０００Ｖ至７２００Ｖ之間，已嚴(yán)重偏離發(fā)電機(jī)允許電壓偏差值±５％。

　?。玻┳儔浩麟妷哼^(guò)高，經(jīng)縣供電局實(shí)測(cè)，在枯水期（１～５月）變壓器高壓側(cè)電壓實(shí)測(cè)為１０５００Ｖ，低壓側(cè)實(shí)測(cè)電壓為６３００Ｖ；汛期（６～１０月），變壓器高壓側(cè)電壓實(shí)測(cè)為１２０００Ｖ，低壓側(cè)實(shí)測(cè)電壓為７２００Ｖ，變壓器運(yùn)行工況已嚴(yán)重偏離額定值。

　　３）主變?cè)诎l(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度過(guò)高，在水輪發(fā)電機(jī)組出力達(dá)到１０００ｋＷ時(shí)，發(fā)電機(jī)溫度為９０℃，主變溫度為９８℃，已嚴(yán)重威脅到設(shè)備正常運(yùn)行。電站采用風(fēng)機(jī)對(duì)變壓器及發(fā)電機(jī)進(jìn)行降溫，但效果不大，電站被迫低負(fù)荷運(yùn)行。

　?。矗╇娬緩S用電變壓器為Ｓ７－３０?６，變壓器高壓側(cè)額定電壓為６ｋＶ，低壓側(cè)額定電壓為４００Ｖ，汛期實(shí)測(cè)廠用變壓器低壓側(cè)電壓為４６０～４７０Ｖ，由于電站輔機(jī)和閘門及啟閉機(jī)等額定電壓均為３８０Ｖ，且廠用電電壓過(guò)高，造成廠內(nèi)照明設(shè)備和輔機(jī)、電機(jī)設(shè)備損壞嚴(yán)重，給電站造成很大的檢修工作量。

　　５）電站功率因數(shù)過(guò)高，水輪發(fā)電機(jī)組出力在１０００ｋＷ，轉(zhuǎn)子電流在達(dá)到額定勵(lì)磁電流２５０Ａ?xí)r，實(shí)測(cè)功率因數(shù)在０．９５～０．９８之間。由于縣供電局對(duì)天橋電站實(shí)施無(wú)功考核，要求電站功率因數(shù)在０．８以下（滯后），每欠發(fā)無(wú)功１０００Ｖａｒ，扣有功２ｋＷ·ｈ；因此電站曾被一月扣減有功電量２５萬(wàn)ｋＷ·ｈ，按每度電０．１８９元計(jì)算，一月?lián)p失達(dá)４．７２５萬(wàn)元。

２改造目標(biāo)

　　鑒于天橋電站存在上述問(wèn)題，原電站投資方要求在投資盡可能省的情況下對(duì)天橋電站進(jìn)行技術(shù)改造，即改造后發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在６０００～６６００Ｖ之間，廠用電電壓在３８０～４２０Ｖ之間，水輪發(fā)電機(jī)組及變壓器在帶足１０００ｋＷ出力時(shí)，發(fā)電機(jī)、變壓器溫度在９０℃以下。

３改造方案

　　天橋電站就運(yùn)行中存在的上述問(wèn)題向有關(guān)設(shè)計(jì)單位咨詢，赫章縣水利局設(shè)計(jì)隊(duì)認(rèn)為，發(fā)電機(jī)變壓器機(jī)端電壓過(guò)高是由于原電站主變本應(yīng)選擇升壓變壓器Ｓ７－１２５０/１１ｋＶ，而電站電站錯(cuò)誤選用降壓變壓器Ｓ７－１２５０/１０ｋＶ，是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓過(guò)高，電站廠用電壓過(guò)高，發(fā)電機(jī)、變壓器溫度過(guò)高的根本原因。縣水利局設(shè)計(jì)隊(duì)提出如下３個(gè)改造方案：

　?。保┲匦沦?gòu)置１臺(tái)Ｓ９－１２５０/１１ｋＶ變壓器作為電站主變，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在使用變壓器分接開(kāi)關(guān)的情況下，可以準(zhǔn)確控制在６３００Ｖ左右，無(wú)功能發(fā)足廠用電可以控制在４００Ｖ左右，發(fā)電機(jī)、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(diǎn)，主要是變壓器購(gòu)置費(fèi)用達(dá)６．５萬(wàn)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(yùn)輸較為困難，即使變壓器運(yùn)到電站，換變壓器須停電２天，損失電量達(dá)４．８萬(wàn)ｋＷ·ｈ。

　?。玻┰谥髯兏邏簜?cè)并聯(lián)電容器運(yùn)行無(wú)功補(bǔ)償。使用該方案，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)功可以發(fā)電，功率因素可以控制在０．８以下，電容器購(gòu)置費(fèi)用及安裝費(fèi)用較低，在１．２萬(wàn)元左右；缺點(diǎn)是發(fā)電機(jī)、變壓器電壓不能降低，廠用電電壓不能降低，發(fā)電機(jī)、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?cè)額定電壓為１０５００Ｖ，因此，如把原變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)在原繞組數(shù)基礎(chǔ)上增加１０％，則原變壓器可由降壓變改為升壓變。該方案優(yōu)點(diǎn)同方案１，缺點(diǎn)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(yè)廠家，改繞費(fèi)用須１．８萬(wàn)元，并且改繞該變壓器還須停機(jī)１５天左右，損失有功電量３０萬(wàn)ｋＷ·ｈ左右，損失電費(fèi)５．７萬(wàn)元。

　　能不能找到一種方案，停機(jī)時(shí)間縮短，改造費(fèi)用又低呢？經(jīng)筆者仔細(xì)觀察，原主變銘牌參數(shù)如下：

　　變壓器型號(hào)Ｓ７－１２５０/１０，額定電壓容量１２５０ｋＶＡ，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)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(cè)額定電壓為１０５００Ｖ，接法為Ｙ形，如原主變高壓側(cè)由Ｙ形改為Δ形，則原高壓側(cè)額定電壓可由１０５００Ｖ變?yōu)椋叮埃叮埃?；原主變低壓?cè)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?cè)蛪簜?cè)改為高壓側(cè)，原高壓側(cè)改為低壓側(cè)，則原主變參數(shù)修改如下：

　　變壓器型號(hào)Ｓ７－１２５０/１０，額定電壓容量１２５０ｋＶＡ，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)Ｙ/Δ１１，高壓１０９１１，電流６６．４Ａ，低壓６０６２Ｖ，電流１１９Ａ，額定電壓１０９１１。

　　變壓器運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)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(yōu)點(diǎn)除具有方案１優(yōu)點(diǎn)外，還具有改造時(shí)間短（僅２小時(shí)），改造費(fèi)用低（僅２００元）的優(yōu)點(diǎn)。天橋電站主變經(jīng)改造后投入運(yùn)行，實(shí)測(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在６２５０～６５５０Ｖ，廠用電電壓不超過(guò)４２０Ｖ，在水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組出力為１０００ｋＷ·ｈ，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流為２５０Ａ?xí)r，實(shí)測(cè)功率因數(shù)在０．７９～０．８１之間，發(fā)電機(jī)定子溫度和主變變壓器溫度在７５℃，安全隱患已完全排除。