巴基斯坦卡洛特水電站主變壓器選型與布置

徐則誠 王樹清 董曉寧

摘要：卡洛特水電站裝機容量為72萬kW，是“中巴經濟走廊”水電投資項目，電站主變壓器各項技術指標、參數的選擇以及制造、運輸、安裝方案的確定等應滿足其環境要求。介紹了卡洛特水電站概況、電氣主接線方案，通過對交通運輸情況的分析，選出適合該工程的主變壓器設備。最后結合工程樞紐布置、廠房布置，對所選變壓器進行了合理的布置設計。

關鍵詞：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：TV734.2 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.018

文章編號：1006 - 0081（2021）11 - 0080 - 04

0 引 言

巴基斯坦卡洛特水電站是吉拉姆（Jhelum）河規劃5個梯級電站的第4級，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。卡洛特水電站樞紐為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等組成。工程為單一發電任務的水電樞紐，電站裝機容量72萬kW（720 MW），裝機4臺，單機容量為18萬kW（180 MW），保證出力11.61萬kW（116.1 MW），多年平均年發電量32.06億kW·h，年利用小時數4 452 h。

卡洛特水電站擬供電范圍為巴基斯坦國家電網的一部分，生產的電能將傳輸至古杰蘭瓦拉（Gujranwala）、拉合爾（Lahore）和拉瓦爾品弟（Rawalpindi）負荷中心，這3個負荷中心構成系統的最大負荷需求。工程建設將對所在地和供電區經濟社會的發展起到促進作用，可提高當地的供電保證率，并能帶動地方工業的發展，提高當地居民生活質量和就業率。

卡洛特水電站作為巴基斯坦國家電網的重要電力來源，對電力系統的安全穩定起著至關重要的作用，主變壓器作為卡洛特水電站重要電氣設備，其選型與布置方案非常關鍵。受地下空間和運輸條件的限制，卡洛特水電站的主變壓器布置也成為工程中的難點。

1 電氣主接線方案

卡洛特水電站連接到電力系統的電壓等級為500 kV，架空出線兩回，一回通過艾略特（Aliot）到達NJ電站，長度約為99 km;另一回連接古杰蘭瓦拉變電站，長度約為198 km。綜合考慮電氣設備投資、運輸和布置，以及運行靈活、維護方便、接線清晰和供電可靠性，卡洛特電站電氣主接線中發電機和變壓器的組合方式采用“一機一變”組成4個單元接線，500 kV側采用3/2接線，電氣主接線詳見圖1。

2 變壓器選型設計

發電機與主變壓器單元接線時，主變壓器容量應不小于1臺發電機的視在功率。變壓器的型式選擇及性能參數需考慮交通運輸條件、環境溫度等方面的影響。

2.1 交通運輸情況

根據機組容量，推薦機電設備重大件運輸路線為海運轉公路運輸方案，即重大件由上海港起運，經中國南海、馬六甲海峽、印度洋至卡拉奇港卸船起岸，轉公路經拉合爾、拉瓦特（Rawat）、本多里至壩址。該運輸線路海運里程10 000 km，巴基斯坦境內運輸里程1 580 km。

卡拉奇港是大型的港口，碼頭的設施較完備，可滿足7.5萬t以上的船舶靠泊，堆場面積也較大。港口裝卸設備有各種岸吊、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125 t。公海上常年有150～300 t移動式船吊可以租賃。

重大件設備在巴基斯坦境內從卡拉奇港到壩址公路運輸總里程為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備的通行條件。按巴基斯坦路橋設計標準（英國標準），可以滿足120 t以下貨物通行（車貨總重200 t）。

從卡拉奇港起岸轉公路運輸方案可滿足重大件運輸要求，該方案運輸過程中轉運環節和關口相對較多，途經中國和巴基斯坦兩個國家。

2.2 主變壓器選型

主變壓器的額定容量根據所連接的水力發電機組的額定容量進行選擇，由于卡洛特水電站采用單元接線，且單機容量為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輸條件。若采用三相變壓器，運輸重量將超過120 t，受運輸條件的限制，該電站選用滿足運輸條件的單相變壓器，3個單相變壓器充氮后運輸重量為65 t，單相變壓器容量為75 MVA，3臺單相變壓器組總容量為225 MVA，3臺單相變壓器組成一個三相變壓器組。

水電站大型變壓器的冷卻方式可采用風冷或水冷。風冷方式布置和運行維護簡單，但噪音較大，對通風散熱有一定的要求;水冷方式冷卻效率高、噪音低，但水冷卻器受冷卻水水質影響較大，且電站需設置相應加壓供水系統，設備及布置較復雜[1-2]。采用強迫油循環風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：①卡洛特水電站的水質泥沙含量較高，以至于很難達到水冷卻器的水質要求;② 主變壓器布置在半敞開式的通風、散熱條件好的電站上游副廠房主變壓器室內[3]。

2.3 主變壓器性能參數

主變壓器主要性能參數如下：

2.4 主變壓器布置

位于主廠房機組段水輪機層的上游側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坑墻至391.0 m高程的上游副廠房，然后轉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機組段內布置了12臺525 kV的主變壓器，備用變壓器布置在了高程同為419.0 m的安裝場段，備用變壓器的低壓側與封閉母線相連接，高壓側與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。主變壓器運輸軌道敷設在主變壓器室外上游側，戶外運輸軌道與每個主變壓器小室的運輸軌道對接。B相變壓器室左側小間通過穿墻套管與1～3號主變壓器中性點連線相連接，且經電流互感器接地;3號主變壓器B相變壓器室左側小間通過穿墻套管與4號主變壓器中性點連線相連接，經電流互感器接地。

3 結 語

在巴基斯坦卡洛特水電站主變壓器選型及布置的設計過程中，根據工程特點、在電網中的作用及其接入系統方案，結合工程施工要求及樞紐布置，對電氣主接線方案、主變壓器選型及其布置進行了介紹，可供同行在類似工程中借鑒參考。

參考文獻：

[1] NB/T 35044-2014 水力發電廠廠用電設計規程[S].

[2] 陳丹燕. SL水電站主變壓器選型與布置應用設計[J]. 水電站機電技術，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計[J]. 水利水電快報，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