雷弗尔斯托克水电工程的电气设计
R.D.Handel,SeniorMemberIEEE|B.C.Hydro|Vancouver,B.C.Canada
摘要：卑诗水电系统上的雷夫尔斯托克、水电项目是一座六台2910MV·A的电站，其中四台于1984年投入运营。该论文描述了该项目电气特性的基本设计，包括主要和站内服务的单线路以及采用的设备参数。特别强调了电力设备方面和广泛使用的500kV和230kV压缩气体绝缘（CGI）母线和开关设备。报告了一些测试和初期运行信息。
关键词：水电站电气设计
引言
雷夫尔斯托克水电项目位于加拿大不列颠哥伦比亚省的哥伦比亚河上，距离雷夫尔斯托克市约三英里。该项目将开发从米卡坝到箭头湖水库之间哥伦比亚河的几乎全部水电潜力。该项目利用一座河流电站运行，运用米卡水库的大量蓄水。
发电厂最终将包含六台（最初为四台）垂直轴弗朗西斯式涡轮机，每台额定功率为626,000Bhp，净落差为127M（416英尺）。每台涡轮机直接与一个额定容量为485MV·A的发电机耦合，并配备了静态励磁系统。
发电厂产生的16kV电压在发电厂内转变为500kV，并通过CGI母线传输到开关站，通过500/230kV系统变压器将电力分配到两个500kV线路和一个230kV线路。
单线路布置
发电机组有变压器，静止励磁系统、单元变压器组和500kVCGI单元断路器。在紧急情况下，已经做好将所有机组放置在从发电厂到开关站建筑的单一母线上的准备。
初始阶段的500kV开关设备由七个断路器组成，排列为一个断路器和半排列的两个阵型，再加上一个联络断路器。主要分别包括一个发电机母线输入和一个线路位置。主母线位置直接连接有500-230-12kV系统变压器。这些变压器作为230kV系统和12kV站内服务的电源。
发电厂设备
发电机额定功率为485MV·A，功率因数为0.95，端电压为16kV，基于最高定子和转子温度为100°C，冷却水温度为16°C。发电机效率在名牌额定功率和0.95滞后功率因数时保证为98.5%。额定转速为112.5rpm。该机器是垂直型的，带有位于转子下方的联合推力和导向轴承（伞形型）。这些单位设置在26.5m（87英尺）的中心线上，位于18.9m（62英尺）的方形混凝土风道内，发电机的总高度约为8.2m（27英尺）。转子直径为13.6m（44.6英尺），重量约为1000（短）吨，可以使用两个550（短）吨的发电厂起重机和吊梁进行提升。
对该机组进行的现场测试包括利用耦合的阻尼和热量计测试确定效率。允许通过两种不同方法测量开路核心和杂散负载损耗，从而对用于轴承和风摩损耗的热量计测试进行交叉检查。卑诗水电公司要求两种方法的误差不超过在百分之五。使机组超过了98.5%的保证值。
孤立相母线和发电机端设备
从机组到升压变压器的主发电机引线是自冷却孤立相母线。该母线额定电压为16kV，110kVBIL，主母线为18500A，三角母线为11000A，基于40°C环境下的105°C最高热点温度。1号机组有一个可以在主母线上用于助力发电机型式测试和隔离目的的断开开关。其他机组只有可拆卸的连接。
从主发电机引线中分接出一根4000A的等相母线，供给励磁系统、电位变压器和浪涌保护开关柜。连接到主引线之间，在发电机和隔离断开开关和可拆卸连接器之间，有一个三相接地开关。
孤立相母线使用连续护套，并有用于外部磁通控制的相间短接连接。这种方法在变压器连接处有效，但可拆卸盖板会导致在相邻导管中引起足够高的磁通，严重会导致局部加热。
发电机中性柜是一个单独的单元，包含一个16kV、600A、1极断开开关、一个175kV·A、95kVBIL、干式接地变压器和一个0.07Q的负载电阻，以及必要的保护装置。
励磁系统
每台发电机的励磁系统是一种静态的、高初始响应。它能够在正负范围内施加全范围的电压，正上限为7.5个单位（1500V），负上限为6.5个单位。
励磁系统通过一次通风强制空气系统进行冷却，采用重复风扇满足可靠性，并通过空气-水后冷却器将空气返回到发电厂，如果不需要加热则可以保持在环境温度。启动时，场励磁通常需要来自一个单独的整流交流站服务源。必要情况下，可以切换到站点电池。
发电机变压器
发电机变压器位于主发电厂大厅下游的一个独立厅中。孤立相母线系统在16kV低压侧用三角形连接，同时512.5kV高压侧用星形连接。这些装置采用油浸、水冷的形式，两个独立的热交换器和相关泵可维持额定输出。
变压器高压绕组在512.5kV水平上方和下方各有两个全容量的空载分接，步距为2.5%。
在母线与变压器之间的连接处，安装了金属氧化物避雷器，类似于发电机变压器上使用的避雷器，安装在与变压器的母线连接上。这些可以降下来，安装在一个终端器，用于母线的高电压测试