由于我國社會經濟的迅速發展，華東、華中和沿海地區都出現用電緊張的情況，對電力系統供電數量和質量的要求越來越高。由于這些地區能源匱乏和對環境保護的要求，急需從外地大量輸入高質量的電能，而西南地區的川、滇等省水電資源蘊藏豐富，可供開發的水電資源占全國的70％以上。建設大型或超大型水電站，為華東、華中和沿海地區提供高質量廉價的水電，不但能實現全國電力資源優化配置和實現“西電東送”，還能發揮攔沙、防洪、改善下游航運條件等綜合效益。現以金沙江上擬建的巨型水電站———溪洛渡水電站為例分析水電站主變壓器的選擇。
2 溪洛渡水電站簡介
溪洛渡水電站是金沙江下游上的一座巨型水電站，地處四川省雷波縣和云南省永善縣境內，上接白鶴灘電站尾水，下與向家壩水庫相接。電站供電華東、華中，兼顧川、滇兩省用電需要，是金沙江“西電東送”距離負荷中心最近的骨干電源之一，也是金沙江上最大的一座水電站。電站裝機18臺，單機容量700 MW，總裝機容量達12 600 MW，單機最大容量855 MVA。年平均發電量571.2億kW·h，年利用小時數4 530h，水庫總庫容126.7億m3，調節庫容64．6億m3，具有不完全季調節性能，保證出力3 395 MW。
電站地處高山峽谷，河床狹窄。根據樞紐布置和地形條件，電站設左、右兩個地下廠房，各布置9 臺機組。主廠房、主變壓器室和尾水調壓室相互平行，呈三洞式布置。發電機引出回路選用全聯式離相封閉母線與主變低壓端子相連，主變壓器的500kV出線采用超高壓擠包絕緣電纜通過垂直豎井引至地面開關站。
3 運輸條件
超大型水電站機電設備重大件包括：水輪機轉輪、主變壓器、橋機主梁、主軸、轉子中心體、轉子支架扇形體、上機架中心體和下機架中心體、定子機座以及水輪機頂蓋、座環等，而主變壓器是運輸的一個重要環節。超大型水電站一般地處偏僻的高山峽谷區，地形條件復雜，交通運輸設施和條件惡劣，因此機電設備重大件運輸方案是電站設計初期重要的研究課題之一。主變壓器一般可通過水運運至電站附近碼頭，上岸后經電站專用公路運抵工地；或者通過鐵路和專用鐵路運至電站附近車站（運輸尺寸應控制在二級超限內）后，再通過電站專用公路運至工地。這兩種情況均需經過詳細周密的經濟技術比較后，才能最終確定電站機電設備重大件的運輸方案。溪洛渡水電站主變壓器單相運輸尺寸約5．0m×4．0m×4．0m，運輸重量約178t，共54相，運輸任務繁重，經專題研究后提出先通過專用鐵路運至電站附近車站，再通過電站專用公路運至電站工地。
4 主變壓器主要參數和中性點接地方式
4．1 額定值
隨著發電設備的設計和制造技術的發展，發電機組單機容量越來越大，已建二灘水電站單機容量為550 MW，在建三峽、龍灘和小灣水電站單機容量均為700 MW，擬建的溪洛渡水電站單機容量也為700 MW，并且發電設備的單機容量還有增大的趨勢。考慮到許多電站的發電機均有設置最大容量的要求，因此需要有相應的大型變壓器設計和制造技術相匹配。根據溪洛渡水電站的具體條件，選擇的主變壓器的主要技術參數如下：
額定容量：855 MVA；額定電壓：高壓525kV，低壓20kV；接線組別：YN，d11；阻抗電壓：15％～17％；絕緣水平：見表1。
4．2 中性點接地方式
根據水電站升壓變壓器中性點接地方式及其實踐經驗，在電力系統中運行變壓器的中性點接地方式，將直接影響電力系統的內部過電壓水平、電氣設備的絕緣強度、系統的穩定、繼電保護、開關遮斷容量、對通信線路干擾、變壓器中性點過電壓保護方式、變壓器中性點絕緣水平以及變壓器制造等。因此，變壓器中性點的接地方式應根據諸方面的影響因素進行綜合的技術經濟分析和比較后加以確定。
現階段我國超高壓電壓等級為500kV，對500kV變壓器中性點接地方式有兩種不同觀點：一種沿用220kV系統所采用的部分變壓器中性點接地的方式，這樣可采用簡單可靠的零序電流繼電保護，斷路器遮斷容量不受單相短路電流的限制，同時單相接地對通信線路的干擾也較小；另一種為500kV變壓器全部采用中性點直接接地，變壓器中性點絕緣水平最低，便于變壓器制造，變壓器中性點不會失地，也不會產生不接地的孤立系統。但兩者均不能有效地解決單相短路電流在變壓器中性點產生的過電壓問題，都存在明顯的局限性。
為了限制單相短路電流，宜采用變壓器中性點經小電抗器的接地方式，只要小電抗器選擇適當就可以起到變壓器中性點部分接地的作用。經計算分析，經小電抗器接地的變壓器中性點的過電壓比不接地變壓器中性點的過電壓低得多，不會產生危害性很大的諧振過電壓和弧光接地過電壓，不易產生 失步過電壓。500kV變壓器中性點經小電抗器接地已投入工程應用，如葛洲壩水電站大江電廠500kV工程、隔河巖水電站和巖灘水電站500kV工程，分別于20世紀80年代末期和90年代初期投運，運行正常，收到了良好的效果。
通過以上技術分析可見，超大型水電站500kV主變壓器中性點接地方式，一般采用經小電抗器接地方式，且變壓器中性點采用避雷器保護，并應根據工程具體情況選用適當的中性點小電抗器。經過論證，溪洛渡水電站的主變壓器中性點采用小電抗器的接地方式。
5 主變壓器型式
根據溪洛渡水電站的具體條件，主變壓器型式考慮了四種可能的方案，即三相、單相、組合式三相和現場組裝三相變壓器。
5．1 三相變壓器
三相變壓器在設計制造及運行管理上具有一定的優點，但運輸重量巨大，超過了鐵路和公路的運輸極限，且運輸費用昂貴。溪洛渡水電站主變壓器若采用三相變壓器方案，運輸重量將達到480t，無論是鐵路運輸或公路運輸均不能實現，故不宜采用。
5．2 單相變壓器組方案
單相變壓器組方案由三臺普通單相變壓器組合成三相變壓器，具有設計制造經驗成熟、運輸重量及運輸尺寸小、占用安裝布置場地大和安裝時間短的特點。
5．3 組合三相變壓器方案
經研究分析，由三臺特殊單相變壓器組合的三相變壓器方案設計及制造經驗成熟，應用較廣。特殊單相變壓器的結構與普通單相變壓器基本相同，一種組合方式是三臺單相變壓器分別裝在各自的下節油箱中，在運到安裝地點前用副箱蓋各自密封，到達使用現場后換上共用箱蓋使三臺單相變壓器連成一體，形成三相變壓器；另一種組合方式采用單獨的油箱，僅用引線管道將三臺連成一體，此種變壓器相當于將三臺獨立的單相變壓器的油路連接在一起。目前國內已基本不采用第一種方式（共用箱蓋），而采用第二種組合方式。這種方式運輸重量小、運輸尺寸小、布置安裝占地面積小、安裝時間較短。
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