【摘要】天橋水電站發(fā)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(jīng)濟效益。

【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；水庫集雨面積2100ｋｍ２，常年平均流量60ｍ３/ｓ，電站設(shè)計水頭9ｍ，設(shè)計引用流量16ｍ３/ｓ，電站安裝1臺ＺＴ８３０－ＬＨ－１４０水輪機，配套發(fā)電機為ＳＦ１０００－１６/２１５０，發(fā)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?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１０ｋｍ長的１０ｋＶ輸電線路與國網(wǎng)并網(wǎng)運行，無直供區(qū)。天橋電站于１９９８年１１月動工，２０００年１０月正式投產(chǎn)發(fā)電，年均發(fā)電量在４５０萬ｋＷ·ｈ左右，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，但同時也暴露出如下問題：

　?。保┌l(fā)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(fā)電機允許電壓偏差值±５％。

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

　　３）主變在發(fā)電機運行時溫度過高，在水輪發(fā)電機組出力達到１０００ｋＷ時，發(fā)電機溫度為９０℃，主變溫度為９８℃，已嚴重威脅到設(shè)備正常運行。電站采用風(fēng)機對變壓器及發(fā)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(cè)額定電壓為６ｋＶ，低壓側(cè)額定電壓為４００Ｖ，汛期實測廠用變壓器低壓側(cè)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(nèi)照明設(shè)備和輔機、電機設(shè)備損壞嚴重，給電站造成很大的檢修工作量。

　　５）電站功率因數(shù)過高，水輪發(fā)電機組出力在１０００ｋＷ，轉(zhuǎn)子電流在達到額定勵磁電流２５０Ａ?xí)r，實測功率因數(shù)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(shù)在０．８以下（滯后），每欠發(fā)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?lián)p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(shù)改造，即改造后發(fā)電機機端電壓在６０００～６６００Ｖ之間，廠用電電壓在３８０～４２０Ｖ之間，水輪發(fā)電機組及變壓器在帶足１０００ｋＷ出力時，發(fā)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(guān)設(shè)計單位咨詢，赫章縣水利局設(shè)計隊認為，發(fā)電機變壓器機端電壓過高是由于原電站主變本應(yīng)選擇升壓變壓器Ｓ７－１２５０/１１ｋＶ，而電站電站錯誤選用降壓變壓器Ｓ７－１２５０/１０ｋＶ，是發(fā)電機機端電壓過高，電站廠用電壓過高，發(fā)電機、變壓器溫度過高的根本原因?？h水利局設(shè)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(fā)電機機端電壓在使用變壓器分接開關(guān)的情況下，可以準確控制在６３００Ｖ左右，無功能發(fā)足廠用電可以控制在４００Ｖ左右，發(fā)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?cè)并聯(lián)電容器運行無功補償。使用該方案，優(yōu)點是無功可以發(fā)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(fā)電機、變壓器電壓不能降低，廠用電電壓不能降低，發(fā)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?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(yè)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(jīng)筆者仔細觀察，原主變銘牌參數(shù)如下：

　　變壓器型號Ｓ７－１２５０/１０，額定電壓容量１２５０ｋＶＡ，聯(lián)結(jié)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(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；因此如把主變原低壓側(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Ｓ７－１２５０/１０，額定電壓容量１２５０ｋＶＡ，聯(lián)結(jié)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(shè)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(yōu)點除具有方案１優(yōu)點外，還具有改造時間短（僅２小時），改造費用低（僅２００元）的優(yōu)點。天橋電站主變經(jīng)改造后投入運行，實測發(fā)電機機端電壓在６２５０～６５５０Ｖ，廠用電電壓不超過４２０Ｖ，在水輪發(fā)電機機組出力為１０００ｋＷ·ｈ，轉(zhuǎn)子勵磁電流為２５０Ａ?xí)r，實測功率因數(shù)在０．７９～０．８１之間，發(fā)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。