向家壩電站主變倒掛運行時冷卻水供水方式研究

楊朝磊，吳洪飛，李 濤，解浩兵

（向家壩水力發電廠，四川 宜賓 644612）

1 設備概述

向家壩電站共有8臺主變壓器，左右岸電站各4臺，2臺備用主變，左右岸電站各1臺；機組和主變壓器采用單元接線方式。主變額定容量均為890 MVA，右岸主變壓器額定電壓為550 kV/23 kV(左岸550 kV/20 kV)，制造廠家均為天威保變公司，采用強迫油循環水冷方式。每臺主變設有6臺冷卻器，其中1臺備用，布置在主變端部左側（面向主變高壓側）；冷卻器的工作水壓為0.1～0.3 MPa，每臺冷卻器的冷卻容量為500 kW，供水量70 m3/h。冷卻器采用湖南東屋公司的強油水冷卻器。

機組技術供水采用單機單元自流減壓供水方式，每臺機設置1個蝸殼取水口，分兩路過濾減壓后引至本機組和機組供水聯絡總管。另每2臺機組設置一套壩前取水作為備用，經過濾減壓接至機組供水聯絡總管。

機組技術供水系統相關設備電源來自技術供水聯合控制柜，控制柜電源取自機組自用電II段。壩前取水系統相關系統電源取自公用供水控制箱，控制柜交流電源取自右岸公用供電44P I段。

技術供水系統的主要供水對象有：發電機上導軸承、發電機空冷器、發電機推力下導聯合軸承、水輪機導軸承、主變壓器、調速器油壓裝置冷卻水、主軸密封備用水源、消防備用水源、公用設備備用水源和空調冷卻器備用水源等。右岸TAH機組技術供水系統減壓閥、各主要冷卻用戶額定水流量如表1所示（供水裕量170 m3/h左右）。

主變油冷卻器冷卻供水根據機組技術供水方式和主變供水要求而定，可以由相應機組技術供水提供，也可以從供水聯絡總管上取水。如圖1所示。

表1 主要冷卻用戶額定水流量

2 主變倒掛運行時冷卻水供水方式選擇分析

由于向家壩電站廠用電系統運行的特點，在機組停機或檢修時，要求對應主變壓器倒掛于系統運行，為對應廠用電母線提供電源。此時，技術供水系統要繼續供水以供冷卻主變，其供水方式有三種：

2.1 供水方式一：由本機組技術供水系統供水

此方式是機組停機時，機組引水系統上游門未落，機組蝸殼取水口201閥開啟，技術供水系統仍處于運行狀態，主變壓器冷卻水通過電動閥DF3提供。由于主變倒掛一般發生在冬季枯水期，為合理利用水源，可以將電動閥DF4關閉。其供水方式如圖2中箭頭所示。

此方式要求本機組技術供水系統處于運行狀態和上游門開啟狀態，特別適用于本機組處于備用狀態時采用。當本機組需開機時，不需要進行特別的供水閥門操作就可以馬上進行開機，不會因為技術供水方面的原因而延遲開機時間。

圖1 技術供水系統簡圖

圖2 技術供水方式一示意圖

2.2 供水方式二：通過相鄰機組技術供水系統供水

在本機組停機或檢修時，機組引水系統上游門落下或技術供水系統檢修時，相鄰其它機組技術供水系統在運行，此時可以開啟與供水聯絡總管的連通閥DF10對主變冷卻供水。為防止影響本機組其它供水管道設備，應將本機組DF3關閉。其供水方式如圖3中箭頭所示。

此方式不受本機組技術供水系統狀態的限制，但為了保證冷卻水供水的裕量，一臺機組只能供應1臺倒掛運行主變的供水，取水應取自技術供水系統處于備用的機組,緊急情況可取自運行機組。此方式僅適用于本機組技術供水及壩前取水系統均處于檢修狀態時采用。

圖3 技術供水方式二示意圖

如果本機組在備用時采用此方式，當需開機時，需要對相鄰機組進行相應閥門操作（關DF10、開DF3）后才能開機。

2.3 供水方式三：通過壩前取水口供水

在本機組停機或檢修時，機組引水系統上游門落下或技術供水系統檢修時，打開壩前取水口管路的相應閥門對供水聯絡總管充水，然后在開啟與供水聯絡總管的連通閥DF10對主變冷卻供水。同樣，此時也應該關閉DF3。其供水方式如圖4箭頭所示。

此方式不受本機組技術供水系統狀態的限制，可以滿足多臺倒掛主變的冷卻水用量需求。如果本機組在備用時采用此方式，當需開機時，需要對本機組進行相應閥門操作（關DF10、開DF3）后才能開機。

圖4 技術供水方式三示意圖

3 各方式比較選擇

方式一對本機組的狀態有較高要求，有利于快速開機，適用于機組處于備用時采用。

方式二對本機組狀態的要求不高，但主變倒掛的臺數受一定限制，適用機組處于檢修且少量主變（如1臺）倒掛運行，且本機組技術供水及壩前取水系統均處于檢修狀態時采用。同時存在對聯絡總管進行充水，所需時間長的問題。

方式三同樣對本機組狀態的要求不高，主變倒掛的臺數不受限制，但首次供水時對壩前取水管路的設備進行相應操作，對聯絡總管進行充水，所需時間較長。適用于有機組檢修且連續較長時間有多臺主變倒掛運行時采用。

在電站蓄水運行初期，由于水庫蓄水位不能達到正常蓄水位（汛期370 m，非汛期380 m），壩前取水口將無法正常取水，無法滿足方式三的技術供水方式，此時需要綜合考慮，適當采用方式二的技術供水方式，以保證主變的可靠運行。

4 存在的問題及解決建議

以上技術供水系統的三種供水方式各有特有的適用性，但有一個共同的不足之處就是供水系統的相關設備只有一個供電電源，一旦此供電電源出現斷電無法短時恢復時，技術供水設備如過濾器、減壓閥將失去電源。由于金沙江的水質較差，設備比較容易出現堵塞，此時若失去電源，過濾器、減壓閥等設備會無法自行排污，將影響技術供水系統的水壓水流，降低技術供水的可靠性。一旦技術供水系統出現問題，將嚴重影響主變壓器的正常運行，因此應該提高技術供水系統的供電可靠性。

根據向家壩電站供電電源的布置特點，為避免出現技術供水系統出現失去電源的情況，建議可將機組技術供水系統的電源分別取自機組自用電的兩段，壩前取水系統的電源分別取自右地公用供電點44P的兩段，提高技術供水系統的供電可靠性。

[1]向家壩電站工程圖集運行圖冊第一版[Z].2012.

[2]向家壩水力發電廠運行部技術供水系統運行規程[Z].2012.

[3]金沙江溪洛渡-向家壩梯級電站調度運行管理規程（試行）[Z].2012.