徐則誠(chéng) 王樹清 董曉寧

摘要：卡洛特水電站裝機(jī)容量為72萬(wàn)kW，是“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”水電投資項(xiàng)目，電站主變壓器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)的選擇以及制造、運(yùn)輸、安裝方案的確定等應(yīng)滿足其環(huán)境要求。介紹了卡洛特水電站概況、電氣主接線方案，通過(guò)對(duì)交通運(yùn)輸情況的分析，選出適合該工程的主變壓器設(shè)備。最后結(jié)合工程樞紐布置、廠房布置，對(duì)所選變壓器進(jìn)行了合理的布置設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：主變壓器;單相變壓器;卡洛特水電站;巴基斯坦

中圖法分類號(hào)：TV734.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.018

文章編號(hào)：1006 - 0081（2021）11 - 0080 - 04

0 引 言

巴基斯坦卡洛特水電站是吉拉姆（Jhelum）河規(guī)劃5個(gè)梯級(jí)電站的第4級(jí)，大壩位于巴基斯坦旁遮普省卡洛特橋上游1.75 km，距離下游的曼格拉大壩74 km，西距伊斯蘭堡直線距離約55 km?？逄厮娬緲屑~為Ⅱ等大（2）型工程，主要由電站廠房、泄水建筑物、大壩、電站引水及尾水系統(tǒng)等組成。工程為單一發(fā)電任務(wù)的水電樞紐，電站裝機(jī)容量72萬(wàn)kW（720 MW），裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量為18萬(wàn)kW（180 MW），保證出力11.61萬(wàn)kW（116.1 MW），多年平均年發(fā)電量32.06億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)4 452 h。

卡洛特水電站擬供電范圍為巴基斯坦國(guó)家電網(wǎng)的一部分，生產(chǎn)的電能將傳輸至古杰蘭瓦拉（Gujranwala）、拉合爾（Lahore）和拉瓦爾品弟（Rawalpindi）負(fù)荷中心，這3個(gè)負(fù)荷中心構(gòu)成系統(tǒng)的最大負(fù)荷需求。工程建設(shè)將對(duì)所在地和供電區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到促進(jìn)作用，可提高當(dāng)?shù)氐墓╇姳ＷC率，并能帶動(dòng)地方工業(yè)的發(fā)展，提高當(dāng)?shù)鼐用裆钯|(zhì)量和就業(yè)率。

卡洛特水電站作為巴基斯坦國(guó)家電網(wǎng)的重要電力來(lái)源，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用，主變壓器作為卡洛特水電站重要電氣設(shè)備，其選型與布置方案非常關(guān)鍵。受地下空間和運(yùn)輸條件的限制，卡洛特水電站的主變壓器布置也成為工程中的難點(diǎn)。

1 電氣主接線方案

卡洛特水電站連接到電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)為500 kV，架空出線兩回，一回通過(guò)艾略特（Aliot）到達(dá)NJ電站，長(zhǎng)度約為99 km;另一回連接古杰蘭瓦拉變電站，長(zhǎng)度約為198 km。綜合考慮電氣設(shè)備投資、運(yùn)輸和布置，以及運(yùn)行靈活、維護(hù)方便、接線清晰和供電可靠性，卡洛特電站電氣主接線中發(fā)電機(jī)和變壓器的組合方式采用“一機(jī)一變”組成4個(gè)單元接線，500 kV側(cè)采用3/2接線，電氣主接線詳見圖1。

2 變壓器選型設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)與主變壓器單元接線時(shí)，主變壓器容量應(yīng)不小于1臺(tái)發(fā)電機(jī)的視在功率。變壓器的型式選擇及性能參數(shù)需考慮交通運(yùn)輸條件、環(huán)境溫度等方面的影響。

2.1 交通運(yùn)輸情況

根據(jù)機(jī)組容量，推薦機(jī)電設(shè)備重大件運(yùn)輸路線為海運(yùn)轉(zhuǎn)公路運(yùn)輸方案，即重大件由上海港起運(yùn)，經(jīng)中國(guó)南海、馬六甲海峽、印度洋至卡拉奇港卸船起岸，轉(zhuǎn)公路經(jīng)拉合爾、拉瓦特（Rawat）、本多里至壩址。該運(yùn)輸線路海運(yùn)里程10 000 km，巴基斯坦境內(nèi)運(yùn)輸里程1 580 km。

卡拉奇港是大型的港口，碼頭的設(shè)施較完備，可滿足7.5萬(wàn)t以上的船舶靠泊，堆場(chǎng)面積也較大。港口裝卸設(shè)備有各種岸吊、可移式吊、集裝箱吊、浮吊、胎式龍門吊、鏟車及牽引車等，其中浮吊的最大起重能力達(dá)125 t。公海上常年有150～300 t移動(dòng)式船吊可以租賃。

重大件設(shè)備在巴基斯坦境內(nèi)從卡拉奇港到壩址公路運(yùn)輸總里程為1 580 km，沿途道路條件較好，公路線形和坡度等符合電站大型設(shè)備的通行條件。按巴基斯坦路橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)），可以滿足120 t以下貨物通行（車貨總重200 t）。

從卡拉奇港起岸轉(zhuǎn)公路運(yùn)輸方案可滿足重大件運(yùn)輸要求，該方案運(yùn)輸過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)和關(guān)口相對(duì)較多，途經(jīng)中國(guó)和巴基斯坦兩個(gè)國(guó)家。

2.2 主變壓器選型

主變壓器的額定容量根據(jù)所連接的水力發(fā)電機(jī)組的額定容量進(jìn)行選擇，由于卡洛特水電站采用單元接線，且單機(jī)容量為180 MW/225 MVA，所以525 kV主變壓器的額定容量選擇225 MVA。主變壓器的選型還需要考慮電站的地理位置和交通情況等運(yùn)輸條件。若采用三相變壓器，運(yùn)輸重量將超過(guò)120 t，受運(yùn)輸條件的限制，該電站選用滿足運(yùn)輸條件的單相變壓器，3個(gè)單相變壓器充氮后運(yùn)輸重量為65 t，單相變壓器容量為75 MVA，3臺(tái)單相變壓器組總?cè)萘繛?25 MVA，3臺(tái)單相變壓器組成一個(gè)三相變壓器組。

水電站大型變壓器的冷卻方式可采用風(fēng)冷或水冷。風(fēng)冷方式布置和運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，但噪音較大，對(duì)通風(fēng)散熱有一定的要求;水冷方式冷卻效率高、噪音低，但水冷卻器受冷卻水水質(zhì)影響較大，且電站需設(shè)置相應(yīng)加壓供水系統(tǒng)，設(shè)備及布置較復(fù)雜[1-2]。采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷方式為卡洛特水電站主變壓器冷卻方式的原因有如下兩點(diǎn)：①卡洛特水電站的水質(zhì)泥沙含量較高，以至于很難達(dá)到水冷卻器的水質(zhì)要求;② 主變壓器布置在半敞開式的通風(fēng)、散熱條件好的電站上游副廠房主變壓器室內(nèi)[3]。

2.3 主變壓器性能參數(shù)

主變壓器主要性能參數(shù)如下：

2.4 主變壓器布置

位于主廠房機(jī)組段水輪機(jī)層的上游側(cè)的主引出線與變壓器低壓端子連接路徑如下：采用396.10 m中心高程的離相封閉母線穿出機(jī)坑墻至391.0 m高程的上游副廠房，然后轉(zhuǎn)90°彎垂直沿墻向上穿越398.5 ，405.5 m和411.5 m高程樓板至419.0 m高程，最后轉(zhuǎn)90°彎連接至主變壓器低壓端子。圖2和圖3為主變壓器及離相封閉母線布置圖。

高程為419.0 m的上游副廠房的每個(gè)機(jī)組段內(nèi)布置了12臺(tái)525 kV的主變壓器，備用變壓器布置在了高程同為419.0 m的安裝場(chǎng)段，備用變壓器的低壓側(cè)與封閉母線相連接，高壓側(cè)與GIS的連接采用了油/SF6套管，主變壓器正上方連接高程為431.0 m的500 kV GIS室。主變壓器運(yùn)輸軌道敷設(shè)在主變壓器室外上游側(cè)，戶外運(yùn)輸軌道與每個(gè)主變壓器小室的運(yùn)輸軌道對(duì)接。B相變壓器室左側(cè)小間通過(guò)穿墻套管與1～3號(hào)主變壓器中性點(diǎn)連線相連接，且經(jīng)電流互感器接地;3號(hào)主變壓器B相變壓器室左側(cè)小間通過(guò)穿墻套管與4號(hào)主變壓器中性點(diǎn)連線相連接，經(jīng)電流互感器接地。

3 結(jié) 語(yǔ)

在巴基斯坦卡洛特水電站主變壓器選型及布置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)工程特點(diǎn)、在電網(wǎng)中的作用及其接入系統(tǒng)方案，結(jié)合工程施工要求及樞紐布置，對(duì)電氣主接線方案、主變壓器選型及其布置進(jìn)行了介紹，可供同行在類似工程中借鑒參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] NB/T 35044-2014 水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[2] 陳丹燕. SL水電站主變壓器選型與布置應(yīng)用設(shè)計(jì)[J]. 水電站機(jī)電技術(shù)，2020，43（7）：27-29.

[3] 王樹清，崔磊，曾江華，等. 巴基斯坦卡洛特水電站電氣一次設(shè)計(jì)[J]. 水利水電快報(bào)，2020，41（3）：86-91.

（編輯：李 晗）

Selection and layout of main transformer for Karot Hydropower Station

XU Zecheng，WANG Shuqing，DONG Xiaoning

（Changjiang Survey，Planning， Design and Research Co.，Ltd.， Wuhan 430010，China）

Abstract： Kalot Hydropower Station， with installation capacity of 72×104 kW， is first hydropower investment project in the "China-Pakistan Economic Corridor"， so the higher request is put forward to the various specifications， parameters? the manufacture， transportation， installation of main transformer， etc. . This paper introduces the general situation of Karot Hydropower Station and the key single line diagram， and by analyzing the traffic and transportation conditions， selects the main transformer equipment for the project. Finally， combined with the layout of the project and powerhouse， a reasonable layout design of the selected transformer is carried out.

Key words：main transformer; single-phase transformer; Karot Hydropower Station; Pakistan