溪洛渡主变压器型式选择

杨 红，温凤香

（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072）

1 概 况

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内，上接白鹤滩电站尾水，下与向家坝电站水库相接。溪洛渡水电站是金沙江下游的一座巨型电站，以发电为主，兼有拦沙、防洪、改善下游航运条件等综合效益。电站装机18台（左、右岸厂房各9台），单机容量770 MW，年平均发电量572亿kW·h。预计2012年上半年首台机组安装完成，2013年6月底首批机组发电。

2 电气主接线

溪洛渡电站左、右岸的电气主接线为：发电机与变压器的组合方式为单元接线；装设发电机出口断路器；500 kV侧为4/3接线和3/2接线，左岸电站共3回出线送往国家电网，右岸共4回出线，其中3回送南方电网，1回送云南电网。

3 主变压器型式选择

由于溪洛渡电站发电机－变压器组合方式为单元接线，主变压器的额定容量应与发电机最大容量855.6 MV·A相匹配。根据电站的运输条件，不可能采用常规三相变压器，主变压器型式只有3种可供选择：单相变压器组、组合式三相变压器和现场组装三相变压器。近几年国内龙滩、拉西瓦、瀑布沟等一批大型水电站的建设，使变压器制造厂的500 kV大容量变压器设计、制造水平有较大提高，安装经验也更加丰富。所以有必要对这三种型式的主变压器进行技术分析和经济比较，为电站选择技术可靠、经济合理的主变压器型式。

3.13种变压器型式简介

单相变压器组方案由3台普通单相变压器通过IPB在外部Δ连接成三相。组合式三相变压器是设计及制造经验较成熟、应用较广的3台特殊结构单相变压器组合方案。其组合方式为各相采用单独的油箱，仅用引线管道将3台单相变压器连成一体，即相当于将3台独立的单相变压器的油路和电路连接在一起。

现场组装三相变压器又称解体运输变压器，这种变压器在现场组装后从外形上看与普通三相变压器相同，但由于运输条件的限制，变压器的内部结构做成可拆卸的若干部分，运输时各部分分别运输，在现场再组装成整体。

3.2 技术比较

1）设计制造难度

单相变压器有成熟的经验，不存在设计制造难度。

组合式三相变压器的设计和制造难度比单相变压器大。由于组合式三相变压器是在现场用引线连接管道或共同的上节油箱将3个单相变压器组成一体，变压器低压侧的三角形连接在共用油箱中形成，3个单相的高压侧绕组的x，y，z端在共用油箱中形成中性点引出箱体。使得组合式三相变压器在设计、制造上有其特殊性。制造厂需对母线连接箱及引线周围部件的电磁屏蔽措施、母线连接箱的冷却方式、油循环方式、三相连接处的结构、三相共用底座、变压器安装及尺寸控制等方面予以足够的重视，并采取行之有效的措施。

现场组装三相变压器是将变压器分解成U型铁芯、线圈、上部油箱、中间油箱、下部油箱等主要部分；运输到现场后将在具备和工厂一样的管理水平的双层防尘室内进行器身装配、引线连接真空注油以及一系列现场试验项目，然后投入运行。一般认为，采用现场组装三相变压器的主要问题是其对现场组装环境条件的要求较高，工艺较复杂，技术风险比单相变压器组或组合式三相变压器大，且500 kV现场组装三相变压器在国内的大型水电站业绩较少。

2）设备的可靠性和安全性

单相变压器组由3台单相变压器组成，3台变压器分别布置在单独房间内，油路完全分开，低压引线在变压器外部形成低压△连接，再与发电机离相封闭母线相连，变压器三相是完全隔离开的，变压器低压侧发生二相或三相短路很低且不会因任一相高压套管的故障影响其它两相；而组合式三相变压器和现场组装三相变压器是在母线连接箱内部形成△连接，用3只套管引出与发电机母线相连，变压器的油路和电路均相通，在相间连接处存在着二相或三相短路的可能性且高压套管的故障可能通过油路传到其它两相。

单相变压器与组合式三相变压器的运输方式相同，在现场仅需安装套管、冷却器及三相连接结构等附件。现场组装变压器运到现场后安装时绕组暴露时间相对较长。通常制造厂的组装工艺均将暴露在空气中的时间严格限制在允许的范围内。以目前已运行的现场组装三相变压器看，这种变压器的质量也是能保证的。

3）备用相

关于备用相的设置，DL/T 5186-2004《水力发电厂机电设计规范》中规定：“采用单相变压器组的水电厂，年利用小时数在4000 h及以上，且设有4组及以上相同容量的单相变压器组可设置1台备用相。”对于组合式三相变压器或现场组装变压器是否设置备用相，无相关的规定。

实际工程中，对于500 kV单相变压器，国内已投运的电站大型电站如二滩水电站、天荒坪电站及正在建设的拉西瓦水电站等，均设置了备用相；对于500 kV组合式三相变压器，国内在建的龙滩水电站 (7台套500 kV，780 MV·A变压器)、瀑布沟水电站(6台套500 kV，667 MV·A变压器)均未设置备用相。

该电站左右两岸厂房各装机9台，采用单相变压器组或组合三相变压器，都各有27相，两岸共54相。根据可靠性计算认为有必要设置备用相或备用变压器。采用现场组装变压器只能设置备用变压器，布置在主变洞内。

现场组装三相变压器的备用变压器更换简单，只需将故障变压器退出，将备用变压器就位即可。单相变压器组的备用相更换较组合三相变压器方便，只需要将高、低压侧连接处拆开移出故障相，将备用相安装就位重新连接好高、低压侧，并作相应试验即可。而组合三相变压器更换备用相除作上述工作外，还必须排出部分组合三相变压器的变压器油、拆下共用油系统的所有管路、移出故障相，然后将备用相安装就位，连接好油路，更换故障相的时间较长。

3.3 经济比较

与单相变压器相比，组合式三相变压器或现场组装三相变压器大大缩小变压器的占地面积，减小土建投资。且组合式三相变压器或现场组装三相变压器有利于大电流离相封闭母线的布置连接，可以缩短母线长度、降低母线投资和电能损耗。对于同一变压器制造厂而言，同容量单相变压器组、组合式三相变压器和现场组装三相变压器，若单相变压器组的价格为1，组合变压器的价格为92%～95%，现场组装变压器的价格为85%～90%。但因不同变压器厂的价格差异，实际3种变压器的价格差异并不大。考虑备用后三者的设备投资见表1。

表1 变压器设备价格表

3.4 推荐方案

组合三相变压器和单相变压器组均能满足该电站安全可靠运行的要求，但组合三相变压器投资较省，可降低母线投资和电能损耗。组合三相变压器占地面积小，布置合理。组合三相变压器比单相变压器组在技术上和经济上都合理。为保证溪洛渡电站的工程质量、工期和安全可靠运行，该工程不宜推荐采用现场组装三相变压器。所以推荐溪洛渡水电站的主变压器型式为组合三相变压器

4 主变压器的主要技术参数

溪洛渡电站主变压器采用公开招标，最终由特变电工衡阳变压器有限公司和保定天威保变电气股份有限公司中标，主变压器的主要技术参数如下：

组合式三相变压器：额定容量为860 MV·A；额定频率为50 Hz；额定变比为550－2×2.5%/20 kV；阻抗电压为不小于16%；冷却方式为ODWF；联结组别为YN.d11。

高压侧绝缘水平：雷电冲击绝缘水平（BIL）全波为1550 kV；截波为1675 kV；操作冲击绝缘水平（SIL）为1175 kV；1 min工频耐受电压为680 kV。

中性点绝缘水平：雷电冲击绝缘水平（BIL）为185 kV；1 min工频耐受电压为85 kV。

低压侧绝缘水平：雷电冲击绝缘水平（BIL）。

全波为125 kV；截波为140 kV；1 min工频耐受电压为55 kV。

低压侧进线方式：接离相封闭母线。

高压侧出线方式：接GIS。

中性点接地方式：直接接地。