八甲水電廠技術(shù)改造探討

1、1技術(shù)改造問題的提出八甲水電廠位于陽春市八甲鎮(zhèn) , 現(xiàn)有一 、 二 級 電 站 2座和仙家洞水庫區(qū)域小水電站 5座 , 總裝機容量 22700kW , 年平均發(fā)電量 8000萬 kW h 。一、 二級電站分別于 1971年 和 1976年建成發(fā)電。限于當時的技術(shù)、經(jīng)濟條件 , 電站主機 組設(shè)備為韶關(guān)發(fā)電設(shè)備廠 20世紀 70年代產(chǎn)品 , 水輪機型號 為 HL 100-WJ-65, 為 第 一 代 碳 調(diào) 轉(zhuǎn) 輪 ; 主 發(fā) 電 機 型 號 為TSW-133/105-4, 額定轉(zhuǎn)速 1500rpm 。理論效率 96%, 原設(shè) 計定子、 轉(zhuǎn)子絕緣均為 B 級。最大出力 3200kW ; 水輪機調(diào)

2、速器 XT-600, 發(fā)電機勵磁裝置 FKL 11-500/100, 主變壓器型 號較老 , 存在損耗偏大 , 絕緣能力偏小的缺陷。目前一級水電站 尚 有 1臺 SFL-800/110kV 主 變 鋁 芯 油 紙 絕 緣 6.3kV 高 壓電纜 , 早已超過運行期限 , 即使降負荷運行 , 依然存在重大 安 全 隱 患 ; SN 6-110kV 少 油 式 高 壓 開 關(guān) 和 DW 8/35多 油 式戶外開關(guān) , 戶內(nèi) 38臺 6.3kV 高壓開關(guān)柜和 12臺 10kV 高壓開關(guān)柜全都是原 GG-1A 型 , 戶內(nèi)少油式高壓開關(guān)柜 , 有 些是電站維修部分 , 按圖紙自配零部件制作 , 經(jīng)過數(shù)

3、十年 運 行 , 已出現(xiàn)很多老化損壞和失靈情況。這些設(shè)備有的維修工 作量相當大 , 運行很不可靠 ; 有的雖然可 以運行 , 但效率低 , 能耗高 , 經(jīng)濟技術(shù)指標差。由此可見 , 采用新技術(shù)、 新設(shè)備、 新 材料、 新工藝對八甲水電廠進行改造勢在必行。2技術(shù)改造方案本次改造的主要任務是在保證 仙 家 洞 水 庫 防 洪 安 全 的條件下 , 有效提高八甲水電廠發(fā)電效率。提高機電設(shè)備的安 全可靠水平和自動化水平 , 提高經(jīng)濟效益。工程規(guī)模為改造 八甲一級水電站和二級水電站的主要機電設(shè)備和 金 屬 結(jié) 構(gòu) 設(shè)備。機電設(shè)備改造的主要內(nèi)容(1 6臺 HL 100-WJ-65水輪機轉(zhuǎn)輪更換為高效轉(zhuǎn)輪。

4、 (2 6臺 TSW 133/105-4發(fā) 電 機 組 定 子 線 圈 及 轉(zhuǎn) 子 線圈更換為 F 級絕緣的強力新型線圈。 (3 6臺 XT-600機械調(diào)速器更換為 YWT-6000G 高 油 壓數(shù)字式微機調(diào)速器。(4 6臺 FKL-11復 式 整 流 勵 磁 裝 置 更 換 為 WZL-400/100微機勵磁裝置。(5 1臺 SFL 1-8000/110主變壓 器 更 換 為 SF 8-8000/110主變 ; 3臺 SF 1-7500/110主變壓器更 換 為 SF 8-7500/110主變 ; 3臺 SJ-6000/35主變壓器更換為 S 9-6000/35主變。(6 2套 GG-180

5、蓄 電 池 直 流 電 源 更 換 為 XWZD-33/220微機高頻開關(guān)充電密封閥控酸蓄電池直流電源。(7 40臺 GG-1A 型 少 油 開 關(guān) 式 高 壓 開 關(guān) 柜 更 換 為 XGN 2-10(Z 型固定式密封真空開關(guān)式高壓開關(guān)柜 , 其中 28臺為 6.3kV 、 12臺為 10kV 。(8 電 氣 二 次 設(shè) 備 更 換 為 成 套 WJK-2000微 機 全 自 動 化二次設(shè)備控制保護屏。(9 增加一、 二級電站閉路電視輔助監(jiān)視系統(tǒng)。 (10 更換主要的油、 氣、 水自動化元件。(1 定子線圈。采用耐溫指數(shù)為 155的雙玻璃絲包銅線棒 , 絕緣等級為 F 級 , 定子端采用非磁

6、性材料 , 接頭采用銀銅 焊接。(2 轉(zhuǎn)子線圈。絕緣采用 F 級 , 機身利用環(huán)氧玻璃布板 套引出線采用鴿尾加銀銅焊接 , 線圈應有散熱匝結(jié)構(gòu)。發(fā)電機改造前后主要性能參數(shù)如表 1所列。發(fā)電機組改造后可增加到 3200kW , 效率提高 4%, 仍 然有一定的超出力裕量 , 可以滿足調(diào)峰需要。(3 電廠運行年久 , 原設(shè)計的主要輔機設(shè)備結(jié)構(gòu)陳舊 , 可 靠 性 差 , 如 調(diào) 速 器 曾 發(fā) 生 失 控 , 造 成 飛 車 , 險 些 造 成 軸 承 燒 毀 , 勵磁裝置發(fā)生過瞬間失磁 , 造成緊急停機甩負荷 ; 液壓剎 車也經(jīng)常失靈 , 造成不正常制動 , 對軸瓦的運行造成危害。尤 其是軸承潤

7、滑油系統(tǒng) , 常常發(fā)生供油不暢 , 原高位油箱及 回 油箱的控制系統(tǒng)設(shè)備太陳 舊 , 經(jīng)常人工泵油 , 特別是豐水期 設(shè)計與研究 八甲水電廠技術(shù)改造探討收稿日期 :2006-01-06作者簡介 :劉安民 (1964- , 男 , 廣東陽江人 , 工程師 , 學士 , 主要從事水利水電工程設(shè)計與管理工作。劉安民(陽江市水利水電勘測設(shè)計室 , 廣東 陽江529500摘要 :八甲水電廠一、 二級電站機組先后于 1971年至 1976年建成發(fā)電 , 已運行 30多年 , 引水鋼管和機電設(shè)備嚴重老 化 , 曾多次因設(shè)備事故停電維修 , 造成工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的嚴重損失 , 主機組設(shè)備不能達到額定出力 , 造成水

8、力資源嚴重浪 費。詳述了八甲水電廠的技術(shù)改造。 關(guān)鍵詞 :水電站 ; 技術(shù)進步 ; 設(shè)施改造 中圖分類號 :TV738文獻標識碼 :B第 42卷第 2期 2006年 06月 甘 肅 水 利 水 電 技 術(shù) Gansu Shuili Shuidian JishuVol.42, No.2Jun. , 2006131 廠房的 3臺機組同時開滿負荷時 , 油泵幾乎全部開動 , 油 量 才能勉強維持運行需要 , 改造和需要增加的輔機設(shè)備見表 2。 其中調(diào)速器為高油壓全數(shù)字調(diào)節(jié)的微機調(diào)速器 , 勵磁裝置為PLC 控制的微機勵磁調(diào)節(jié)器。液壓制動閥為 2.5MPa 油壓推動高鋼性油制動器 , 高位油箱和回油箱

9、采用微機控制的帶壓 力檢測保護的成套設(shè)備。八甲一、 二級水電站電能送出部分 , 包括戶內(nèi)高壓和戶外變電站 , 電站具有 110kV 、 35kV 、 10kV 和 6.3kV 等 4種電 壓等級的變電設(shè)備和開關(guān)設(shè)備。 由于早期興建 , 主變壓器型號 較老 , 存在損耗偏大 , 絕緣能力偏小的缺陷 , 目前一級水電站尚 有 1臺 SFL-800/110kV 主 變 鋁 芯 油 紙 絕 緣 6.3kV 高 壓 電 纜 , 早已超過運行期限。即使降負荷運行 , 依然存在重大安全 隱患 , 計劃完全更新為 SF8型風冷低損耗主變壓器和聚四氧 工稀絕緣電纜。 SN 6-110kV 少油式高壓開 關(guān)和 D

10、W 8/35多油式戶外開關(guān) , 目前尚可維持運行 , 待以后適當時機再逐一 解決 , 以圖節(jié)省資金 , 戶內(nèi) 38臺 6.3kV 高壓開關(guān)柜和 12臺10kV 高壓開關(guān)柜全都是原 GG-1A 型 , 戶內(nèi)少油式高壓開關(guān)柜 , 有些是電站維修部分 , 按圖紙自配零部件制作 , 經(jīng)過數(shù) 十年運行 , 已出現(xiàn)很多老化損壞和失靈情況 , 擬全部更換 成 目前固定金屬密封真空開關(guān)式高壓開關(guān)柜 , 其他已有安全隱 患的 6.3kV 及 10kV 高壓電纜等也同時更新。八甲水電站一、 二級原有電氣二次設(shè)備是按常規(guī)方式控制和機電式儀表指示測量 , 計 有水車屏 6臺 (現(xiàn)場 , 兩個電 站中控室各有公用設(shè)備屏

11、、 中央音響信號屏各 1面 , 機組 繼 電器保護屏 3面 , 主變保護屏 3面 , 110kV 保護屏和 35kV 保護屏各 1面 , 手動板操作臺 1只 , 手動操作和各種指示 儀 表等組成二次設(shè)備。在本次技術(shù)改造中 , 一、 二級電站擬采用 全自動化微機控制保護系統(tǒng) , 采用中檔 PLC 控制的機組自動 屏 6面 (主廠房機傍 。每級電站公用設(shè)備自動屏 1面 , 機組 保護屏 1面 , 主變保護屏 2面 , 110kV 和 35kV 線路保護屏 1面 , 可選擇配置大型模擬屏各 1面。 采用閉路電視視頻圖像 系統(tǒng)輔助電站的監(jiān)控運行。計算機監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計原則 :實用經(jīng)濟、 安全可靠、 技

12、 術(shù)先進、 易于維護。(1 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 按 “無 人 值 班 、 少 人 值 守 ” 的 目 標 進 行 設(shè) 計 , 電站日常運行完全采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)。(2 監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) , 包括集中監(jiān)控 層和現(xiàn)地監(jiān)控層 2層 , 實現(xiàn) “遙信、 遙測、 遙控、 遙調(diào)” 功能。(3 當監(jiān)控系統(tǒng)退出運行時 , 可由人工 觀 察 現(xiàn) 場 , 在 具 備開機條件下 , 通過操作現(xiàn)地開關(guān)柜上的相應按鈕來控制機 組的斷路器以進行機組啟 /停操作。(4 監(jiān)控系統(tǒng)安全可靠 , 并且有自診斷功能。系統(tǒng)的關(guān) 鍵部位如監(jiān)控主機具有冗余配置、 互 為備用 ; 控制回路設(shè)計 考慮多重軟件及硬件閉鎖 , 安全可

13、靠。(5 保護裝置具有可靠性、 選擇性、 靈敏性、 速動性。微 機保護系統(tǒng)將安全可靠放在首位。所有微機保護裝置均經(jīng)過 部級以上質(zhì)檢中心的動模試驗 , 其性能指標完全符合我國電網(wǎng)對微機保護裝置的要求。(6 充分考慮了系統(tǒng) 的 抗 干 擾 及 防 雷 能 力 。 計 算 機 監(jiān) 控系統(tǒng)采用分層分布式的開放型結(jié)構(gòu)。 監(jiān)控系統(tǒng)分 2層 , 即 集中監(jiān)控層和現(xiàn)地監(jiān)控層。集中監(jiān)控層位于本工 程 廠 房 中 央 控 制 室 (控 制 臺 , 操 作 系 統(tǒng) 軟 件 采 用 國 際 組 織 推 薦 的 開 放式 系 統(tǒng) , 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 中 各 計 算 機 采 用 以 太 網(wǎng) TCP/IP 通 訊 協(xié) 議

14、; 采 用 100Mbps 快 速 以 太 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) , 組 成 開 放 的 計 算 機 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 工作站、 主機采用 Microsoft Windows 2000professional 操作系統(tǒng) ; 數(shù)據(jù)庫采用 Microsoft SQL 2000軟件。監(jiān)控后臺 軟件 具 有 友 好 的 人 機 界 面 , 功 能 完 善 詳 細 , 提 示 準 確 清 楚 , 運 行 可 靠 性 高 , 極 大 地 方 便 了 電 站 工 作 人 員 對 設(shè) 備 的 操 作 和 維 護 。 主 要 設(shè) 備 包 括 2臺 主 操 作 站 (計 算 機 主 機 , 1臺 網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機 , 1臺

15、 A3打 印 機 , 1套 UPS 電 源 。 現(xiàn) 地 控 制 層 設(shè) 備 由 2臺 機 組 LCU 屏 、 1臺 公 用 及 計 量 屏 LCU 屏 、 1臺 機 組 保 護 屏 及 1臺 主 變 、 站 變 屏 共 5臺 控 制 屏 組 成 。(7 直流電源的改造淘汰原來由鉛酸蓄電池、 硅整流充 電裝置和端電池調(diào)整器組成的直流電源 , 代之用智能高頻開 關(guān)免維護直流電源。主要電氣設(shè)備匯總?cè)绫?3所列。名稱原設(shè)計改造后勵磁電壓 34.339.1定子溫升 6560轉(zhuǎn)子溫升586071407230軛磁密 1154011960齒磁密 (GS 1/3處 1271013800定子電密 /A mm -2

16、3.5002.915額定電流 343.7366.9功率因素 (滯后 0.80.8有功 /kW 30003200表 1發(fā)電機改造前后主要性能參數(shù)表 2水輪發(fā)電機組附屬設(shè)備匯總名稱原型號及參數(shù)更新或 (增加 的型號及參數(shù) 數(shù)量液壓制動閥 自制 2.5MPa 南洋通達 HDP-1(2.5MPa 12只 高位油箱 自制 哈爾濱電站設(shè)備廠(2000L 、帶 PLC 成套控制 2套回油箱自制哈爾濱電站設(shè)備廠(1500L 、帶 PLC 成套控制 2套水輪機調(diào)速器XT-600(2.5MPa 、 600N m YWF-6000G (12MPa 、 6000N m 6臺發(fā)電機勵磁裝置 FKL 11-500/100

17、WZL-5000/100(50V 、 500A6臺甘肅水利水電技術(shù) 2006年第 2期 第 42卷132 八甲水電站一、 二級 電 站 均 有 引 水 鋼 管 600m , 依 山 勢自然落差敷設(shè) , 有水泥墩支撐 , 現(xiàn)鋼管運行年久失修 , 且水頭 高 , 壓力大 , 內(nèi)外腐蝕嚴重。壓力鋼管材料如表 4所列。八甲水電站 6臺機組采用液壓閘閥 , 目前已有漏水和控制不靈的問題 , 經(jīng)與制造廠聯(lián)系 , 為節(jié)省投資 , 暫時列入改造 計劃 , 機器進行維修更換 ; 6臺機組尾水閘門為電動葫蘆移動啟閉或平板閘門也考慮改造。水 工 建 筑 物 方 面 , 雖 然 引 水 渠 道 較 長 (4900m

18、, 但 對工程起關(guān)鍵控制作用的只是 2座共 340m 引水渡槽 以及總 長 1742m 的引水隧洞。 2座渡槽均為鋼筋 混 凝 土 拱 形 結(jié) 構(gòu) , 經(jīng)檢 查 , 目 前 尚 不 存 在 嚴 重 安 全 隱 患 , 但 支 座 基 礎(chǔ) 要 作 加固維護處理 , 槽身作維修養(yǎng) 護并可在臨水表面涂刷樹脂 ,以 作 防 滲 及 提 高 表 面 糙 率 。 隧 洞 只 作 維 護 及 護 砌 批 漿 處 理 。3經(jīng)濟效益八甲水電站技改總投資合計 3500萬元 , 其中設(shè)備購置費 3000萬元 , 其他費用 500萬元。八甲水電站技術(shù)改造后 , 設(shè)備出力可提高 6%, 按年 8000萬 kW h 電能

19、計算 , 可年增 加電能 480萬 kW h , 增加效益 144萬元 , 設(shè)備維修和運行費 用大大減少。 按年平均減少運行費用 2%。 約可節(jié)省增效 156萬元。減人增效年增效益 100萬元。此 3項可計增效 400萬 元。因設(shè)備可靠性增加 , 減少停電損失很難量化 , 此項工程增 效暫不計 , 改造工期 2a , 年利率按 8%計算。財務內(nèi)部收益率 在稅前稅后兩種情況均大于財務內(nèi)部基準效益 10%。 投資回 收期 , 稅前 8.6a , 稅后 9.4a 。以上分析說明本工程財務上可 行 , 效益是顯著的。表 4壓力鋼管材料表 3主要電氣設(shè)備名稱原型號規(guī)格改造后的型號規(guī)格數(shù)量直流操作電源 復式整流汽車電池屏WXZD-150/220DC150AH 2面 新增模