農(nóng)村水電站都是采用單機(jī)500kW及以下的低壓水輪發(fā)電機(jī)，電能一般都采用經(jīng)主變升壓至10kV電壓送出，與縣電網(wǎng)并列運(yùn)行的輸電形式。而我國(guó)目前10kV電壓等級(jí)的變壓器中，尚無正規(guī)的升壓變壓器標(biāo)準(zhǔn)系列，只有變比為0.4/10±5%kV的配變系列。所以，農(nóng)村水電站的主變幾乎都是采用普通配變，將其原、副邊調(diào)換過來代替升壓變壓器使用。將配變做主變使用時(shí)，電站發(fā)電機(jī)在額定電壓(0.4kV)下運(yùn)行，主變的輸出電壓最高可達(dá)10.5kV。但農(nóng)村水電站絕大多數(shù)是處在邊遠(yuǎn)山區(qū)，離并網(wǎng)點(diǎn)較遠(yuǎn)，故其輸電(并網(wǎng))線路的電壓降一般都比較大。為了達(dá)到與縣電網(wǎng)順利并列的目的，電站只有采取提高發(fā)電機(jī)端電壓的運(yùn)行方式，使主變的輸出電壓升得更高一些來彌補(bǔ)線路上的電壓降。發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期處在高電壓運(yùn)行是十分不利的，必須予以解決，以保證電站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1 對(duì)定子的影響
由于發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓過高，致使定子鐵心中的磁通密度大為增加。因?yàn)殍F損是與磁通(或電壓)的平方成正比的，所以導(dǎo)致鐵損的大幅度增加，從而造成鐵心的溫升大幅度增高。?
2 對(duì)定子繞組的影響?
運(yùn)行電壓的升高，必將加速定子繞組絕緣的老化、變質(zhì)、失效。特別是那些絕緣已經(jīng)開始老化，或某些絕緣存在薄弱環(huán)節(jié)的發(fā)電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行電壓過高時(shí)，就會(huì)造成絕緣薄弱環(huán)節(jié)被擊穿而發(fā)生短路事故。
3 對(duì)機(jī)座的影響?
小型發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)，因磁通取得比較高，其在正常運(yùn)行時(shí)，定子鐵心處在一定程度的磁飽和狀態(tài)之下。一旦發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓超過其額定值過多，將會(huì)因電壓的升高而導(dǎo)致鐵心磁通密度的大量增加，使本已處在一定程度磁飽和狀態(tài)下的鐵心，呈現(xiàn)出過度磁飽和狀態(tài)，因而會(huì)使更多的磁通逸出軛部(即隨著定子鐵心磁通密度的增大，漏磁通也會(huì)相應(yīng)增加)，穿繞發(fā)電機(jī)外殼部分構(gòu)件(如發(fā)電機(jī)端蓋、鐵心背部以及定子繞組端部的固定金屬件等)，形成另外的磁環(huán)回路，因而會(huì)在這些構(gòu)件中產(chǎn)生大量的渦流，導(dǎo)致其局部過熱，嚴(yán)重者可使這些金屬構(gòu)件因過熱而出現(xiàn)火星。?
4 對(duì)轉(zhuǎn)子繞組的影響
我們知道，發(fā)電機(jī)的端電壓取決于電樞繞組切割氣隙磁場(chǎng)的速度和氣隙磁場(chǎng)的強(qiáng)弱兩個(gè)因素。因發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是不能改變的(否則頻率就無法滿足要求)，所以，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中(特別是在保證其有功出力不變的情況下)要提高端電壓，只有增大勵(lì)磁電流使氣隙磁場(chǎng)增強(qiáng)才能達(dá)到目的。但由于勵(lì)磁電流的增大，將會(huì)造成轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱增加而溫升增大，甚至使溫升超過允許數(shù)值，這是極為不利的運(yùn)行工況，因此，必須將勵(lì)磁電流減小，以保證轉(zhuǎn)子繞組的安全運(yùn)行。如此一來便會(huì)使發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率因數(shù)值升高(一般為0.95左右)，造成發(fā)電機(jī)難以發(fā)足應(yīng)該發(fā)出的無功功率的不利狀況。
5 對(duì)主變的影響?
普通配變?cè)⒏边叺念~定電壓分別為10kV±5%及0.4kV，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓高于其額定電壓時(shí)(即高于0.4kV)，電站主變低壓側(cè)將承受高于其額定電壓的輸入電壓，經(jīng)電磁感應(yīng)作用使其高壓側(cè)的輸出電壓也高于其額定值。即電站主變是處在超出其額定電壓值的工況下運(yùn)行，若主變長(zhǎng)期處于如此工況下，必將使其絕緣加速老化、變質(zhì)、失效而縮短其使用壽命。
另外，因?yàn)橐话阈⌒碗娏ψ儔浩髟谠O(shè)計(jì)制造時(shí)，其磁通密度就取得比較高，使其在額定電壓工況下運(yùn)行時(shí)，其鐵心就已近于磁飽和狀態(tài)。若變壓器在運(yùn)行之中，電源輸入側(cè)(原邊)所承受的電壓高于其額定值，使變壓器處于超出額定電壓工況下運(yùn)行，將會(huì)促使變壓器的鐵心呈現(xiàn)出磁過飽和狀態(tài)
，造成副邊的輸出電壓波形發(fā)生畸變(含有大量的高次諧波分量)。不僅如此，由于鐵心的過飽和，必將使變壓器的鐵損增加，空載電流和溫升也都會(huì)增大，變壓器的運(yùn)行效率則會(huì)下降。6 改進(jìn)措施
6.1正在興建的農(nóng)村水電站?
主變訂貨時(shí)必須向生產(chǎn)廠家特別提出，主變的變比一定要滿足0.4/11±5%kV的要求。選用這種變比的變壓器做主變，其輸出電壓要比采用普通配變做主變的輸出電壓高10%，所以可使發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓降回到額定值，則發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率因數(shù)值也可恢復(fù)到額定值，既改善了發(fā)電機(jī)和主變的運(yùn)行條件，又可發(fā)足無功功率。
6.2已投產(chǎn)的農(nóng)村水電站
對(duì)這類已投產(chǎn)的老水電站，可
采用增加變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)的辦法改造主變。一般以增加原有繞組匝數(shù)的10%為準(zhǔn)，匝數(shù)增加之后應(yīng)將三檔(+5%、0、-5%)的抽頭按要求進(jìn)行改接。此外，筆者建議有關(guān)科研、生產(chǎn)單位，研制10kV電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)系列升壓變壓器，以滿足農(nóng)村水電站需要，也填補(bǔ)該系列變壓器的空白。