第一篇：中小型老電站水輪發電機增容改造的體會

中小型老電站水輪發電機增容改造的體會

中小型老電站水輪發電機的增容改造，是我國現有中小型水力發電站充分挖掘潛力，開發水力資源，提高電站經濟效益的有效途徑，同時也是解決老機組安全問題的根本措施?，F就筆者在技改增容過程中得到的一些方法和體會，介紹如下。老電站機組改造電站的一般提出的基本要求：

水輪機：

● 在額定水頭基本不變的情況下，通過提高轉輪效率和加大過流量使水機出力增加20%-25%，各項性能指標符合相關標準要求。

● 盡可能的少更換水輪機另部件，一般只更換轉輪、導葉臂和部分尾水錐管。

● 增容后保持機組穩定運行的條件下，轉輪的抗汽蝕和磨損性能有比原先有所改善。

● 為滿足發電機改造的需要，增容后保持機組轉速不變。

發電機：

● 通過改造發電機在額定工況下出力增加200%-25%，其定子和轉子溫度控制在B級絕緣允許的極限溫度內，各項電氣安全性指標達到新機的要求。

● 一般只更換定子線圈和改造轉子線圈。

● 定子和轉子線圈采用F級級絕緣。因為制宜改造水輪機的轉輪是機組增容改造的關鍵

水輪機的轉輪是水電站實現水能轉變成機械能的關鍵部件，不同的水頭，不同的流量就要用不同的轉輪。而且同一只轉輪在過流量發生變化時其效率也發生變化，如果忽視轉輪改造，會導致效率下降，不但不能提高電站經濟效益，反而會帶來一些負面影響，如發生振動、氣蝕等。因此，筆者在進行電站增容改造過程中，根據電站水頭、流量等條件進行詳細分析，在保證各項參數相適應情況下更換效率高、大過流量的轉輪，以滿足增容要求。同時選擇新型轉輪的流道和轉輪直徑與原機組基本相同。對反擊式水輪機通過調整葉片角度、修整葉片流線的方式、改變葉片的數量來滿足增大過流量加大機組出力；對混流式水輪機采用更換水輪機轉輪，達到加大過流量增加機組出力；對沖擊式水輪機采用改變噴針沖擊角度或沖擊口徑，改進葉輪加大流量，達到增加出力。根據我廠改造水輪機轉輪的經驗，一般出力可增加

20%以上。發電機增容改造的關鍵是改變定子繞組的線規

要使發電機達到增容目的，對原繞組必須進行改變，必須增大定子繞組線規，達到降低定子繞組電阻，使定子繞組電阻發熱總量不高于原繞組，以此來達到電機增容。由于發電機定子槽尺寸裕度限制，對增容所需增大線規存在一定局限性。對此，在改造過程中，筆者采用以下技術措施：一是改變絕緣浸漆工藝，提高絕緣等級為F級，采用耐電壓高介質損耗低的絕緣材料，減薄了絕緣層厚度，騰出空間。二是采用特有烘漆工藝填充線圈間和線圈與鐵芯的空隙，增加線圈的散熱能力減少絕緣溫降。對于小型機組還可通過改變勵磁方式，去掉電機附加繞組線圈，改為靜止可控硅勵磁。通過上述三項技術措施，一般發電機均可增加一

個容量等級。發電機轉子的改造

由于當發電機容量增加200%-25%時，其空載勵磁功率并沒有增加，勵磁只需增加由于定子電流增加引起的電樞反應去磁作用增加的部分勵磁功率即可，一般只需增加10%左右的勵磁功率。轉子線圈常采用翻新改造的方案。將原舊線圈退火處理，一方面軟化銅排，另一方面燒去舊絕緣。轉子線圈重新熱壓，并將其絕緣等級提高為F級。由于老匝絕緣厚，一般線圈翻新時可增加工廠10%-15%的匝數。通過增加匝數，提高絕緣等級措施后，轉子繞阻一般可擴容200%～25%。若原機組轉子溫升高或擴容要求在30%以上可采用更換線圈并增加匝

數和銅排寬度的方法解決。發電機改造的技術參數和烘漆工藝

發電機增容后，一些性能參數都將隨著改變，因此必須通過電磁計算提供技術參數供發電站進行短路計算、繼電保護計算及調整各種保護整定值。筆者在增容改造中，對每臺電機都經過試驗和計算提供給用戶。如勵磁電流、電壓、發電機效率、定子線負荷、熱負荷、定轉子氣隙磁密度、允許溫升、短路比、定子漏抗、縱軸、橫軸同步電抗和瞬變、超瞬變同步

電抗和負零序電抗等。

發電機增容改造中浸漆烘焙工藝也是發電機增容的關鍵技術措施之一。發電機在運行過程中，定子線圈端部要承受很大的電磁力，如果浸漆不透，烘焙不干，定子線圈端部要受到很大的電磁力，會發生扭曲變形，造成匝間短路、破壓甚至造成整臺發電機報廢的重大事故。在浸漆工藝上采用了強迫流動浸漆工藝，使浸漆透徹，在烘焙上采用循環熱風打入電機進行循環加熱，達到整個電機線圈受熱均勻、固化程度高的工藝要求，保證烘漆質量。

體會

中小型老電機增容擴建改造是一項改造老電站的最經濟有效的方法，是中小型電站改造發展方向。應予以大力提倡推廣。它與新增機組增容改造有不可比擬的優越性，主要有：

1)機組增容改造費用一般為1000元/KW～2000元/KW，而新增裝機則需投資5000元

/kW～10000元/KW。

2)機組增容改造可在機組枯水期完成，不影響電站的正常發電。一般電站只需1個月～2個月就可完成改造。由于施工期短和投資省，因此投產快，還本時間短，一般電站在二年

左右即可收回投資，因而見效就快。

3)施工方便簡單，機組增容改造由于機組外形不變，原基礎設施不需任何變動；而增加機組來增容必須增加廠房面積一系列配電設施，施工復雜。

4)采用上述增容改造方法，筆者已對單機10000KW以下的五十多電站的七十多臺套機組實施增容技改，其增容幅度均在20%以上，最大達到30%，且此項目已通過省級科技創新項

目的驗收鑒定。

第二篇：中小型立式水輪發電機轉子動平衡分析

中小型立式水輪發電機轉子動平衡分析

摘要

轉子動平衡試驗首先要有振動測試條件，振動測試方法大體有三種：百分表測振法；應變梁測振法；拾振器測振法。目前中小型水電站對發電機轉子進行動平衡的常用方法即三次試加重法。

關鍵詞 水輪發電機轉子 動平衡 三次加重法

中圖分類號 TK730.8 文獻標識碼 B

一、水輪發電機組振動與動不平衡

立式水輪發電機組的振動，雖然說有水力、電氣、機械三方面的原因，但是多數是由于發電機轉子質量不平衡所引起的。因為水輪發電機轉子體積大、重量也大，由多個部分組成，加工、組裝工藝很難保證平衡，并且也難以進行靜平衡試驗，即使做了靜平衡試驗也難以保證動平衡。轉子在靜止時并不產生不平衡力矩，當轉子以某一角速度旋轉時，卻會產生一個不平衡力偶。這種不平衡，做靜平衡試驗也是無法發現的，只有在轉子做旋轉運動時才會出現，故稱之為動不平衡。

二、動平衡試驗條件

轉子動平衡試驗首先要有振動測試條件，振動的測試方法大體有三種：百分表測振法；應變梁測振法和拾振器測振法。這中間第一種方法各電站都具備條件，就是用橋機吊著靜止重物，重物上吸一只帶有磁力表座的百分表，表的量桿垂直頂在被測物上。要選擇適當重量的試重塊，選擇試重塊的重量時，應使機組振動大小比原來有顯著區別，但為避免發生劇烈振動，也不宜加得太重，一般可根據在額定轉速下，該試重所產生離心力的允許值而定，也可以根據機組振動值的大小來確定。

1．確定試加重塊的重量

按試加重塊所產生的離心力，約為發電機轉子重量的0.5%~2.5％來確定試加重塊的重量。

P=[(0.5~2.5)Gg]/Rn2 ,N

式中 P一試加重物的重量，N

G—發電機轉子重量，N

g一重力加速度，cm/s2

R—試加重塊固定半徑，cm

n—額定轉速，r/min

對低轉速機組，式中的0.5%~2.5％取小值，對高轉速機組，則取大值。

2．使試加重塊產生的離心力約為實際最大不平衡力的一半，而最大不平衡力在試驗前是難以確定的，可大致按每增加轉子重量的1％的離心力，其振動增加0.01mm的關系來決定試加重塊的大小，即：

式中 P一試加重物的重量，N

μ—機組未加試重時的最大振幅值，mm

G—轉子重量，kN

g一重力加速度。cm/s2

R—試加重塊固定半徑，10-2mm

n—額定轉速，r/min

這個公式比較適合高轉速機組。

三、動平衡試驗方法

三次試加重法是水電站對發電機轉子進行動平衡的常用方法。在機組無勵磁空轉時，測量機組振動，若機組振動過大，超過規定的允許值時，應進行動平衡試驗。

三次試加重法就是順序地在發電機轉子的同一半徑互成120°的三點逐次加試重塊，分別啟動機組至額定轉速，并測記軸承所在機架各次的振幅值連同未加重所測得的振幅值共四個值，根據這四個振幅值求出轉子存在的不平衡力和方位。

然而，在實際工作中，往往由于轉子本身條件限制，在同一平面、同一固定半徑上，很難精確分出互成120°的三等分，所測的振動值必然出現誤差，有時導致無法按公式計算出應加配重塊的重量，例如：表1數據是湖北省恩施州天樓地枕水力發電公司于2006年9月3日動平衡試驗數據。

根據公式計算試加配重產生的振動值μP應為：

式中μP—試加配重產生的振動值

μ1—第一點試加配重產生的振動值

μ2—第二點試加配重產生的振動值

μ3—第三點試加配重產生的振動值

μ0一原始振動值

但是將所測得的振動值代入上式后、繼續開方無意義，原因就在于，其一是所選取的試重塊偏小，其二是所選取的試重塊固定點由于條件限制，既不在同一平面，也不在同一半徑，試驗轉子磁極個數為10，沒辦法分成均等的三等分來固定配重塊，根據現場條件只好將不在同一平面和同一半徑的風扇螺孔也作為固定點。鑒于此，依照公式來求配重塊固定角α

(μ1為最大振動值）：

求得的固定角α，未必在現場有固定條件，依照上述試驗數據，在振動最小值向中間值偏移60°這個范圍內找到合適的試重塊固定點，測得振動值為0.028mm，按照在額定轉速下，轉子上不同的不平衡離心力反映在承重機架上就能測出相應的徑向振動值。對同一機組，振動值大小與不平衡力的大小成正比，即μ0：μ1：μ2：μ3=P0：P1：P2：P3，根據這一關系有：5.2：P0=2.8：(P0-2.5)，據此求出試加重塊P0=5.42kg。

將2.5kg試重塊換成5.42kg永久配重塊固定可靠后，最后測得的振動值為0.007mm，符合現行規程GB/T 8564-2003要求，相當理想。

四、結論

在實際情況中，機組振動不可能由單一的動不平衡所引起，電磁及水力影響也或多或少地起作用，是一種綜合性的因素。無論采取哪種方法，都會產生計算誤差，其值與其他方面干擾的大小及所測數值的精確度有很大關系，也不可能完全消除振動現象。此種動平衡試驗方法，雖然有些偏離理論計算，但是依據充分，是許多中小水電站值得借鑒的方法，相比大中型電站而言，中小型電站技術力量薄弱，實地測試條件相對較差，雖然試驗測試中可能次數多一點，但是仍然能夠有效地解決運行中的發電機轉子不平衡問題。

第三篇：增容供電改造方案

曹村煤礦增容供電改造方案

為確保曹村煤礦作為主體保留礦井及下一步基建期間生產生活用電，由我公司申請，山西地方電力股份有限公司蒲縣分公司同意我礦供電容量由原來的945KVA增容到4800KVA。由于變電所內變配電裝置及下井線路已不能滿足要求，需進行改造，電氣安裝工程工程量如下：

一、地面配電室：

⑴、增加高壓配電盤7面分別為: ①崔家溝作為以后的基建口，考慮到崔家溝的建設及生活用電，需增設兩臺150A的出線柜作為崔家溝的兩回路電源出線間隔。②考慮到以后的發展需求，需增設兩臺150A的備用配電柜； ③為限制單項接地電容電流，采取在10KV各段母線上設置電容電流自動補償裝置，增設PT盤兩臺； ④考慮電容補償，增設一個電容柜。

本次安裝可利用整合礦井退出的高壓配電盤，但由于高壓室空間所限，可考慮先安裝4臺（電容柜1面，PT盤2面，崔家溝出線柜1面）。⑵、CT更換：

①由于礦井負荷的增加，需將原來150A的兩臺總進線柜、聯絡柜更換為350A的；

②下井兩臺出線柜更換為300A；

⑶、現有地面供電的兩臺S9-315/10/400變壓器容量不能滿足地面低壓供電要求，需將這兩臺變壓器更換為容量630KVA的變壓器。

二、井下變電所：

⑴、更換下井電纜，將原先的兩路MYJV3×35/10電纜更換為兩路MYJV3×120/10，共計3000m；

⑵、井下變電所增設高開5臺，3臺100A的備用，兩臺50A的局扇水泵兩回路專用。礦井電力負荷統計見附表1 礦井電力負荷規劃見附表2 礦井高壓一次供電系統見圖1 礦井高壓一次改造供電系統圖見圖2

第四篇：水輪發電機組改造增容

水輪發電機組改造增容

龍溪河梯級電站建于50年代末,共有獅子灘、上硐、回龍寨、下硐4個電站,總裝機容量104.5MW,獅子灘電站是龍溪河梯級電站的第一級,首部有庫容為10.28億m3(有效庫容7.48億m3)的多年調節水庫。建成后,梯級電站在重慶系統中擔負調頻、調相、調峰和事故備用等任務。隨著電網的擴大,1975年四川省形成了統一電網,陸續修建了一批大、中型水電站。但是,網內水電站除龍溪河梯級和我廠大洪河電站(有不完全年調節水庫,電站裝機35MW)外,均為逕流式電站,因此,龍溪河梯級電站在系統中擔負了對川西逕流電站一定的補償調節作用。

獅子灘水電站是我國第一個五年計劃重點建設項目。電站興建于1954年,建成于1957年。第一臺機組于1956年10月1日并網發電,電站原裝有4臺單機容量為12MW的水輪發電機組,設計年均發電量為2.06億kW．h,年有效運行小時為4290h,機組立項改造前安裝投運以來共發電(截止1992年底)63.41億kW．h,有效運行小時(截止1992年底)為65.62萬h,其中:1號機運行17.3萬h,發電16.31億kW．h;2號機運行15.4萬h,發電15.06億kW．h;3號機運行16.8萬h,發電1.61億kW．h;4號機運行16.09萬h,發電15.95kW．h。

獅子灘水庫經過長度為1462.5m、直徑為5m的壓力隧洞、差動式調壓井及長度為133.213m、直徑為5m的壓力鋼管及4根直徑為2.6m的鋼支管分別引水至各機組。各機組壓力水道長度分別為:1636.18m(1號);1638.978m(2號);1642.131m(3號),1644.83m(4號)。機組的主要參數如下:

水輪機:

型

號:HL216-LJ-200;

水

頭:HP=64.3m;Hmax=71.5m;

Hmin=45m;

流

量r=25.4m3/s;

設計出力:Nr=13.8MW;

吸出高度:Hs=0.6m;

額定轉速:nr=273r/min;

飛逸轉速:np=490r/min;

接力器直徑:φ400mm;

接力器工作油壓:1.75～2.0MPa;

接力器最大行程:240mm。

發電機:

型

號:TS-425/84-22;

額定容量:15MVA;

額定出力:12MW;

額定電壓:10.5kV;

額定電流:827A;

額定頻率:50Hz;

功率因素:0.8;

靜子接線:雙Y;

轉子電壓:188V;

轉子電流:470A。

主勵磁機:型號:ZLS-99/24-8;

額定出力:125kW;

副勵磁機:型號:ZLS-54/8-6;

額定出力:6.5kW;

永磁機:型號:TY65/13-16;

額定容量:1.5kVA;

調速器:

型

號:S-38型;

工作容量:78.45kN．m;

工作壓力:1.75～2.0MPa。改造增容研究過程

2.1 改造增容的提出

獅子灘電站機組及輔助設備運行至1992年已有36～37年,除少數輔助設備進行過更換外,主要設備均未更換。由于運行年久,設備日益老化,都需要有計劃地進行改造、更新。針對50年代制造投入的水輪機效率低,設計時考慮機組運行方式與目前實際運行情況有較大的變化等情況,省局在1990年組織了科研、運行單位共同研究了機組設備狀況和系統運行方式后,提出機組改造增容的要求。并要求對水輪機轉輪改(選)型和利用發電機殘余壽命增容至15MW等工作立即開展可行性研究。

2.2 改造增容可行性研究

1990年9月初,獅子灘水力發電總廠成立了龍溪河梯級電站改造增容工作領導小組及各專業工作組,遵照省局的指示,我廠在四川省電力試驗研究院(以下簡稱試研院)、東方電機廠科協、四川省水力發電學會咨詢部等單位的幫助和配合下,重點對水輪機轉輪改(選)型和利用發電機殘余壽命增容等工作展開可行性研究。

2.2.1 發電機試驗研究

在有關單位配合下,進行了發電機一系列試驗、研究工作,并分別提出了試驗報告(東方電機廠:“發電機電磁計算”、“機械強度計算”、“發電機通風試驗”、“發電機氣隙磁密測算”;試研院:“發電機靜子老化鑒定試驗”、“發電機溫升試驗”)。試驗表明:靜子絕緣無老化特征,絕緣尚有較高的電氣強度和絕緣裕度,通過發電機通風改造,發電機可增容至15MW有功運行。2.2.2 水輪機提高效率的研究

機組能否增容,提高水機出力是需要解決的第一個關鍵問題。1990年11月,試研院提出“龍溪河梯級電站的增容改造設想及獅子灘電站增容改造的可行性研究”的規劃性報告,鑒于國內尚無完全適合獅站增容用的轉輪,故在1990年12月,在省電力局主持下,我廠與試研院正式簽訂了“獅子灘電站增容改造用新型水輪機轉輪的研制協議”。要求在獅子灘電站對其水輪機轉輪進行模型設計、試驗研究中,在保持獅子灘電站水工部分及水輪機埋設部件不大動的條件下,要求水輪機改造達到以下目標:

(1)提高水輪機過流能力15%以上;

(2)提高水輪機平均運行效率2%以上;

(3)提高機組出力2000～3000kW;

(4)原水輪機功率擺動大,新機應予以改進;

(5)要求新機具有良好的抗氣蝕性能及運行可靠性。

之后,試研院與四川省機械設計研究院水力發電設備研究所(以下簡稱機械院)合作,聯合研制獅子灘電站專用改型轉輪,經優選后,機械院委托東電電器公司制造模型水輪機及模型轉輪,并確定模型轉輪的定型試驗在水利水電科學院機電所(以下簡稱水科院)低水頭能量臺上進行。上述單位通力合作,在1991年11月,完成了3個水輪機新轉輪和兩個改型轉輪,共計5個轉輪及模型機的設計制造及試驗工作,其中包括完成了S10、S20以及改型轉輪S11的能量性能對比試驗和S20、S21、S30,3個新轉輪在水科院低水頭能量臺上定型試驗,將試驗結果與國內已研制成功的bo=0.2,Q′max＜1000L/s的優秀轉輪A10、A232的參數比較,見表1。

表1 bo=0.2,Q′max＞1000L/s的優秀轉輪主要參數對比表

轉輪 名稱 [td]最大單位

流量 Q′max /L．s-1 [td]單位轉速 n′out [td]最高效率

ηmax /% [td]備

注 A10-25 [td]1080 [td]68 [td]88.2 [td]用標準尾水管、低水頭臺試驗,當轉輪換算為350mm時,ηmax=89%。A232-35 [td]1040 [td]69.5 [td]90.7 [td]用標準尾水管,在高水頭試驗臺試驗,按IEC公式換算為低水頭時ηmax=89.8%。S30-35

[td]1020 [td]70 [td]89.5 [td](1)尾水管主要流道面積僅為標準管的74.7%～81%。

(2)轉輪出口尺寸為前者的89.7%。(3)在低水頭試驗臺上試驗。

(4)按計算,在相同流量下,尾水管損失增加使水輪機效率下降約1.47%～1.87%。

考慮到S30特殊流道帶來的不利影響,應該說轉輪的綜合能量指標高于A10及A272,是近年來國內研制的bo=0.2且具有大過流能力的優秀轉輪之一,屬國內先進水平。經換算,新研制的S30轉輪用于獅站時,其各項指標均達到和超過合同要求。

2.2.3 提出可行性報告

在前期大量試驗、研究的基礎上,我廠于1991年底完成了獅子灘電站改造增容的可行性研究工作,提出了改造增容的前提條件為

1)盡可能不改動原已建的水工建筑物,并要求改造增容工期盡可能短;(2)引用流量增加是有一定限度的;(3)獅庫按優化調度10年的統計,運行年均毛水頭為64.39m。在經過水輪機提高效率研究及發電機一系列電氣試驗后,我廠提出了獅子灘電站改造增容可行性報告,由省局主持召開了有9個單位的工程技術人員共45人參加的審查會。審查意見指出:“從5個模型轉輪中推薦采用的S30型轉輪,其資料和數據是通過全模擬試驗獲得的,可以用作真機出力效率換算的依據。轉輪試驗是在水工建筑物基本不變,水輪機主軸不予更換的條件下進行的,難度大,其增容幅度達25%,且具有較高的能量指標,在短短1年內研制完成是很不容易的。獅子灘電站換為該轉輪后,在相同設計水頭下,水輪機單機出力可由12MW增至15MW以上,模型最高效率89.5%,預計真機效率為92.0%,滿足四川省電力科試所與長壽發電廠簽訂的各項技術指標”。會議同意以S30型轉輪作為獅子灘電站改造增容更換用的轉輪。

審查會議同意將對稱型活動導葉改為非對稱導葉。鑒于頂蓋、底環的止漏環,抗磨板等已嚴重磨損,為有利于制作和安裝,同意更換。水輪機仍使用橡膠軸承。尾水管直錐段按模型試驗尺寸予以擴大。

發電機(2號發電機)經過電磁計算和靜子絕緣老化鑒定以及溫升試驗表明,靜子絕緣無老化特征,絕緣尚有較高的電氣強度和絕緣裕度,在進風溫度為30℃、功率因素0.85、定子電壓10.5kV、定子電流970.6A、轉子電流497A時,發電機可帶15MW有功運行。

勵磁系統經測算和試驗能滿足發電機15MW,無功11.25MVAR,功率因素0.8條件下運行。

主變壓器多年運行工況較好,常規試驗數據正常,近期內短時超負荷運行基本可以承受。110kV、10kV開關遮斷容量嚴重不足,應予全部更換。

可行性方案審查后,省局要求我廠“盡快完成初步設計,并上報我局審查,抓緊落實選擇水輪機制造廠訂貨工作”。

2.3 完成初步設計

根據省局要求,我廠組織有關技術力量提出了初步設計報告。1992年在我廠提出初步設計報告后,省局又再次組織了對初步設計的審查。初步設計報告對獅子灘電站改造增容從幾個方面進行了分析和論證

1)對獅子灘電站改造增容技術上的可行性,經濟上的合理性進行2)對下一階段設備改造的技術設計和施工設計明確了任務,提出了要求;(3)計算并提出了獅子灘近期改造增容的總概算;(4)對改造增容的經濟效益進行了計算分析,省局審查后同意了初步設計報告,下達了獅站改造增容的第一批費用及形象進度要求。機組改造施工、試驗及運行情況

3.1 首臺機組改造施工和鑒定驗收

1992年12月,在東電電器公司將水輪機需更換的加工件已按合同要求完成,我廠已按初步設計要求完成了獅子灘電站2號機組各項技術和施工準備,主要準備工作有:水工建筑、水力機械、發電機通風系統改造施工圖及“發電機通風系統改造施工工藝”、“機械部分改造施工工藝”、“水工部分改造施工工藝”、“改造增容綜合施工進度網絡圖”等報告文件,于10月11日開始了獅子灘電站2號水輪發電機組的改造增容施工工作,并結合改造增容進行了機組大修。由于我廠對此項工作缺乏經驗,也由于水輪機設計制造上的一些問題,如:導葉平面密封不良、轉輪標高低5mm、頂蓋漏水等,使施工工期超過預計工期。直到1993年3月12日機組空車啟動試運行開始,接著又與電力科試所共同進行了發電機通風系統改造后的通風溫升試驗,至3月19日甩負荷試驗后,機組才正式交調度管理,整個機組施工期長達99d。改造后對機組進行了通風,溫升試驗;運行穩定性試驗,效率試驗及電站引水系統水頭損失試驗,并提出了相應的試驗報告。

為了給改造增容鑒定提供更完整的資料,經我廠研究決定:于1993年7月26日、27日、31日三次由獅子灘電站作2號機組帶15MW負荷試驗。當時由于環境溫度較高,空冷器供水量已超過設計值,冷風溫度及線圈溫度均超過允許值。為了能得到準確的定量試驗結果,8月11日,由廠組織有關專業技術人員并邀請了電力科試所有關同志一道,使用符合試驗精度要求的儀表再次進行了機組帶15MW試驗。1993年9月,由四川省電力工業局主持,組織有關專家進行了現場鑒定驗收,與會專家一致認為:獅子灘電站2號機組改造增容是成功的,后續3臺機可參照2號機進行改造。鑒定驗收意見如下:

(1)提供的技術文件資料齊全,論據可靠,內容和測試數據可信;

(2)按獅子灘水輪機實際流道條件研制的S30型水輪機轉輪,在bo/D′1=0.2,Q1＞1000L/s的條件下,其能量指標具有國內先進水平;

(3)現場試驗及實際運行表明,改造后的機組各部位振動擺度值符合國標要求,運行穩定性良好;

(4)改進后的機組單臺增容3MW,增容率為25%,且水輪機效率提高,與原舊轉輪相比,平均運行效率約提高4%,實測在水頭55.25m(設計水頭58m)及滿負荷運行條件下,水輪機效率達91%,過流能力提高21%;

(5)發電機通風改造后,冷卻總風量增加5%,改善了發電機內的風量分布,下端進風量增加15%,在相同運行條件下,其定子線圈各部溫度特別是原高溫區——線圈上、下端部,均有較大幅度降低;

(6)獅子灘電站其余尚未改造的相同3臺機組參照2號機改造后,可增加電網調峰容量12MW,有利于減少高峰時段電網對用戶的限電和增加電網的備用容量,提高電網的供電可靠性和電能質量,按照過去10年水文資料測算,全站年均增發電量1000萬kW．h,本梯級其它水電站減少棄水損失電量200萬kW．h,在豐水期以其增加的12MW容量替代相等容量的火電,其增加的容量在高峰時段工作,電網逕流式電站擔負其它段的負荷,每年豐水期可使逕流水電站減少棄水,增發電量約1100萬kW．h,總計電網年增發電量約為2300萬kW．h,經濟與社會效益十分顯著:

(7)獅子灘電站2號水輪發電機組改造增容研究工作全面達到了預期效果,其改造是成功的,為該廠幾個梯級電站機組改造增容工作提供了可靠的依據,在國內同型機組的改造增容中可以推廣應用。3.2 后續機組的改造施工及試驗

在2號機組改造增容成功的基礎上,四川省電力工業局要求我廠立即著手進行后續3臺機的改造增容工作,下達了項目計劃通知。為保證后續機組改造增容的成功,我廠著重抓了以下幾方面的工作:

(1)在1993年7月12日～14日,我廠與科研、設計、制造單位一起就獅子灘電站1、3、4號機改造增容水機部分有關技術進行了研究,對2號機改造中存在的問題從底環、頂蓋、導葉、雙連壁、轉輪等各方面提出了30條修改意見,補簽了技術協議,使改造方案更加合理、完善。

(2)對改造中新、舊部件的配合,改造與未改造部分的聯接過渡,請設計部門現場核實,研究落實方案,對送到制造廠加工的設備,制定詳細的措施。

(3)從新修訂改造的施工工藝,在總結2號機改造增容的基礎上,對施工工藝中存在的問題進行修訂,制訂了切實可行的工藝措施,如尾水管直錐段新里襯安裝,澆二期混凝土,由原來分3段澆筑改為4段澆筑,每段澆筑一次,保證了混凝土的密實、可靠;導葉部分預組裝改為導葉全部整體預裝,保證了頂蓋、底環、導葉幾大部件安裝的正確性;減少工作時間等等,使施工工藝更好的指導施工。

(4)制訂詳細周密的施工計劃、施工安全、技術組織措施,施工網絡進度圖,使施工管理更加科學化,減少盲目性。

(5)施工中以工藝措施為指導,按施工網絡進度圖控制施工進度,精心組織、合理安排,努力克服施工中的各種不利因素,保證施工的正常進行。

(6)通過各臺機組發電機改造前通風溫升試驗,找出各臺發電機影響增容的關鍵問題。制訂出每臺發電機通風系統改造的方案,對癥下藥。針對發電機空氣冷卻器容量已不能滿足增容后夏天運行的要求,研究增大1～4號機的空冷器的熱交換容量技術措施,將4臺機的空冷器更換為熱交換率較高的新型針刺式空氣冷卻器。

(7)施工中強化質量意識,加強責任制落實,嚴格廠、車間、班組三級驗收責任制,建立健全了檢修任務書,采取激勵競爭機制,充分調動廣大職工和工程技術人員的工作積極性。對重點技術難題、難點,廠組織有關人員進行技術攻關,不斷提高施工管理質量和施工質量。如針對2號機改造后,轉輪標高比固定部分標高下沉5mm的問題,經研究對后續3臺機改造時,拆機后對轉動及固定部分標高進行核實,具體定出每臺機的加工尺寸,保證了每臺機轉輪的標高正確;后續3臺機施工中,在中心復核時,發現發電機靜子中心與頂蓋、底環中心相差較多,經討論認為發電機靜子中心不易變動,而采用調整新頂蓋、底環安裝中心的辦法,解決了這一技術問題。

獅子灘電站后續3臺機改造增容,在省局、電力科試所領導支持下,在廠精心組織領導下,經廣大職工、工程技術人員的共同努力,施工1臺,總結1臺,不斷提高施工質量和管理水平,不斷縮短施工工期。3號機施工從1994年11月12日至1995年1月31日正式交付調度運行,歷時80d,比2號機施工工期縮短19d;4號機施工從1995年3月8日至1995年5月23日正式交付調度運行,歷時76d,比2號機施工工期縮短23d;1號機施工與1號主變及10kVⅠ段改造施工同步,由于受主變更換及10kVⅠ段開關改造的影響,施工從1995年9月18日至1995年12月2日正式交付調度運行,比2號機施工時間縮短大約1/4,改造后機組投入系統運行正常。為保證增容改造后機組能發揮效益及安全運行,在機組改造的同時,對發電機開關及1號、2號變壓器也作了更新增容。

1996年7月11日至18日,由四川省電力科學研究院與我廠一道對改造后的3、4、1號機組進行了效率試驗和穩定性試驗,并提出了“獅子灘水力發電總廠獅子灘電站1號、3號、4號機組效率試驗報告”和“獅子灘電站1號、4號機組改造增容后,運行穩定性試驗總結”報告。在此之前,于1995年3月,對3號機組進行了運行穩定性試驗,提出了“獅子灘電站3號機組改造增容后運行穩定性試驗報告”。

1995年2月11日～16日,1995年12月18日～21日,四川省電力試驗研究院與我廠共同對改造后的3號機組、1號機組進行通風、溫升試驗,分別提出了獅子灘電站1號、3號、4號機組改造增容后通風、溫升總結報告,經改造前試驗,4號機組不需通風改造,故未再作改造后的試驗。

從機組的穩定情況試驗及效率試驗看,1號、2號、3號機組在各運行工況穩定性良好,振動擺幅均符合國家有關規范,但2號機組在特定工況區存在有由尾水管偏心渦帶產生的低頻壓力脈動而導致機組低頻振動及功率擺動問題。4號機組運行穩定性相對較差,存在一定程度的動力不平衡和磁力平衡現象,擺幅值超過國家標準,尾水管存在明顯的壓力脈動現象,對機組的運行穩定性存在較大的影響。

從水輪機的效率測試看,1號機真機最高效率可達92.33%(相對值),2號機最高效率可達91.5%,3號機最高效率可達92%(相對值),4號機最高效率為91%,高效區在11～13MW,平均運轉效率約89%,改造后機組的效率提高較多,平均運轉效率提高約4%。

通風溫升試驗情況表明:通風改造非常成功,1～3號機組改造后總風量有了較大幅度的增加,增加了4%～7%,風量分配也趨合理,下端部分的進風量比改前增加14%～18%,風速分布,風壓分布也更趨合理。改后發電機定子線圈的溫升有了明顯下降,1～2號機下端鼻部一般下降了1～18K,漸開線部分一般下降1～25K,槽部降低1～6K,但3號機較改造前增加,4號機組根據改造前試驗情況,通風系統未作改造,僅更換了空氣冷卻器,從4臺機組通風溫升試驗情況看,發電機能夠滿足改造后安全穩定運行的要求。3.3 改造后機組和電站出力特性

1996年10月10日,我廠對改造后機組和電站的出力特性進行了測量,并對水輪機汽蝕情況作了檢查,編寫了“獅子灘電站改造增容機組運行報告”。

從電站的出力特性試驗及現場汽蝕情況檢查看,電站毛水頭在63.73m也即上游水位在341m左右,電站單臺機和兩臺機組同時運行,尚可達到單機出力1.5萬kW的增容目標,3臺機組和4臺機組同時運行,單機出力最大只能達到13.8MW和13.3MW。從電站運行記錄看,1995年7月30日,電站幾乎在最高水位運行時,電站在接近防洪限制水位時段運行(即345～346m),電站實測最大出力56.2MW。從引水系統水頭損失試驗看,引水損失與引用流量成平方關系,隨著引用流量增加,引水系統總的水頭損失成平方增加。改造后,電站在哪些情況能夠達到4臺機組滿出力運行的增容目標,還需進一步試驗測量。同時也需進一步分析水系統損失對電站出力的影響。從現場汽蝕檢查的情況看,水輪機葉片存在嚴重的翼型汽蝕,當機組運行有8500h以上,葉片就開始發生汽蝕,且各塊葉片的汽蝕情況不同,說明同一轉輪葉片翼型控制不一致。改造增容效益分析(1)由于水輪機效率提高了約4%,獅子灘4臺機組改造增容后,在與改造前相同運行條件下,機組效率提高將增加發電量;又因引用流量增加,可減少汛期棄水,增發洪水電能,原獅子灘與梯級年均增發電量分別為1000萬kW．h及1165萬kW．h。

(2)龍溪河梯級增發電量及增加調峰容量對系統有顯著的經濟效益。

(a)獅子灘電站機組改造增容后,在水庫高水位情況下,電網最大可增加調峰容量或備用容量約12MW,在當時電網嚴重缺乏高峰容量的情況下,可減少高峰時段電網對用戶的限電,提高電網供電的可靠性,有利于國民經濟的發展。

(b)獅子灘電站改造增容,在豐水期電網以其增加的近12MW的調峰容量,代替系統等容量的火電調峰,可減少火電調峰損失,由于獅子灘水庫具有多年調節能力,汛期可以讓網內逕流式電站大發,減少棄水,這樣,每年豐水期可使逕流式水電站減少棄水,增加發電量1100萬kW．h。

水電站水輪發電機組增容改造

作者：軸承供應商網 發布時間：2009-6-12 9:06:29 文字選擇：大 中 小 瀏覽次數：126

提高機組總體效率達到增加機組出力的目的是水電站增容改造的主要課題。機組總體效率應當從水力、機械及電磁三方面綜合考慮。轉輪改造是增容改造的重點。水輪發電機組增容改造是水電站技術改造的主要課題。一方面。由于設備老化，機組實際效率顯著下降。另一方面，技術進步促進水輪發電機組效率進一步提高。因此，投產較早的水輪發電機組通過技術改造后效率有較大的提升空間。從經濟角度來看，水電站建設資金的主要部分是水工建筑物，在不增加水耗的前提下，通過對機電設備技術改造，提高機組總體效率，增加機組出力。與新建電站相比，技術改造投資少，見效快，經濟效益好。水輪發電機組的總體效率由水力、機械及電磁三方面因素綜合決定。制定增容改造方案過程中應當全面考慮影響機組效率的多方面因素，應用當前機組制造的新材料及新技術，采取綜合的優化方案，達到機組總體效率提高的目的。

本文針對投產較早的水電站影響機組效率的主要因素進行分析，提出機組增容的途徑。

1提高水力利用效率

1.1提高轉輪效率，適當增加轉輪單位流量。轉輪的改造是水電站增容改造的重點。較早投產的水輪機由于當時技術條件的限制，性能落后，制造質量差。我國轉輪系列型譜中如HL240，HL702，ZZ600等轉輪是國外上個世紀30年代至40年代的技術水平。另一方面，運行多年的轉輪經過多次空蝕后補焊打磨，變形加上過流部面磨損，密封間隙增加，效率明顯下降。例如雙牌水電站水輪機轉輪是HL123（即HL240），80年代中期機組總體效率是86％，最大出力可達50MW，目前最高只能發出48MW。隨著科學技術的進步，轉輪的設計與制造已經達到一個新的高度度。優化設計技術,CFD（計算流體力學）技術及剛強度分析技術應用于轉輪設計領域，使轉輪設計技術有一個質的飛躍。特別是CFD的應用，使轉輪設計達到量體裁衣的水平。消除了選型套用與實際水力參數的誤差。葉片模壓成型技術及數字控制加工技術的應用，使加工出廠的轉輪與理論設計偏差縮小，轉輪效率可達94.5％，與老型號轉輪相比，新混流式轉輪效率可提高2％～3％，軸流式轉輪效率可提高4％～5?。由此可見，轉輪的改造能使機組效率有一個較大的提升。

適當增加轉輪的單位流量，充分利用豐水季節水能，經濟效益也十分可觀，但轉輪過流量受到座環高度的限制，也就是受到導葉相對高度的限制。改造后的轉輪單位流量不可能無限制增加，另一方面，流量加大，流量上升，空蝕特性變差，水輪機可靠性不能保證。因此，流量增加，應提出適當的要求，專家推薦幾種轉輪的最大單位流量如下： 轉輪型號 單位流量 HL240 1.45m3/s HL220 1.28 m3/s HL180 1.15 m3/s 轉輪選擇可直接選用與實際水力參數相符或相近的轉輪。經過真機運行檢驗后其轉輪的能量特性及費可靠性良好的轉輪用于水力參數相符或相近的場合,改造的成功率有把握。且能省去模型試驗的費用。

改造費用低，經濟效益好。轉輪選擇的另一個方法，是用與實際水力參數相差不多的轉輪，經過改型設計后，直接使用，也可省去模型試驗的費用，其可靠性及能量特性也有保證。

轉輪選擇的第三個方法是利用CFD技術。根據實際水力參數進行量體裁衣式的設計。理論上這樣的轉輪最符合實際情況。各項指標都能達到最優。但對大中型電站而言，轉輪可靠性至關重要。量體裁衣式設計出來的轉輪必須經過模型試驗。這樣轉輪設計制造的周期較長，費用也很高。1.2減小轉輪漏水量 由于泥沙磨損，轉輪密封裝置間隙增大也是機組效率下降的原因之一。轉輪密封裝置損壞，檢修時難以修復，因此在更換轉輪時同時對密封裝置進行改造，減小漏水量，提高效率。

1.3降低尾水水位到設計水位 由于長期泄洪，投產較早的電站尾水河道存在不同程度的擁塞，導致設計尾水水位上升，機組利用水頭下降，出力降低。清理尾水河道，使尾水水位控制在設計水位的范圍，可以使機組出力增加。特別對于低水頭電站，尾水水位的變化對機組出力影響大，清理尾水河道可獲得良好的經濟效益。2減小機械損失，提高機組效率 2.1 推力軸承改造

目前彈性金屬塑料瓦技術成熟，造價不高，應用廣泛。逐步取代傳統的巴氏合金推力瓦。與巴氏合金相比，彈性金屬塑料瓦突出的優點是磨擦系數小，因此用彈性金屬塑料瓦替代巴氏合金瓦可以減小機械損失，提高機組效率。值得注意的是，應用彈性金屬塑料瓦的機組停機過程較長，而且導葉漏水較大的情況下，機組有 潛動 現象發生。

2.2改造發電機通風系統，減小機組通風損耗

老式風路系統，風量分配不合理，漩渦大，風損大，擋風板過多，給檢修、維護帶來不便。新式風路可使總風量減少20%～30%，通風損耗減小50%，電機效率可以提高0.3%～0.6%。風路系統配合冷卻器一起改造可使電機定子最高點溫度降低6～10℃；轉子溫度10～15℃。因此對于定子線圈及轉子線圈絕緣沒有缺陷的機組，可以不對定子及轉子進行改造，而只改造通風系統，就可以提高發電機的容量。鹽鍋峽電站就是采用這種改造方式。這樣即可節省投資，也可縮短改造的工期。

3減小電磁損失

3.1 定子鐵芯改造，減小鐵芯損失

鐵芯損失是發電機電磁損失的主要部分。投產較早的機組硅鋼片磁滯損失較大，加之多年運行后鐵芯松動，絕緣老化，渦流損失增加。選用性能較好的硅鋼片對鐵芯進行改造可使發電機效率進一步提高。3.2取消直流勵磁機，采用可控硅勵磁

投產較早的大中型水輪發電機組多采用直流勵磁機勵磁。這種勵磁方式故障多，維護費用高，用機組附加損耗增加。采用可硅勵磁方式不僅能提高勵磁系統可靠性，降低維護費用，還能提高機組效率。

第五篇：關于變電站增容改造申請

關于水電處35KV變電站負荷增容的報告

隨著高新區城市建設的不斷加快，高新區負荷急劇上升，根據負荷預測，2016年我處35KV變電站負荷峰值將達到 6000KW，變電站將處于超負荷運行狀態，因次亟需對我處35KV變電站進行改造，增加負荷容量，以滿足用電需求和發展需要。在提高供電能力的同時,也提高了供電的可靠性和安全性，確保電網的安全、穩定運行，現對企業變電站現狀運行狀況及幾種方案進行分析比較，以供參考。

1、變電站運行現狀

現我處35KV變電站主變兩臺，供電公司備案容量為5050KVA(3150KVA、1850+50KVA),實際安裝容量為3150KVA、5000KVA，總容量為8150KVA，2015年變電站最大負荷為5300KW。系統內企事業變壓器90臺，路燈變壓器46臺，管廊變壓器19臺，總裝機容量約43930KVA。目前，我處10KV供電線路為南萬線、東風線、東營線（含東風西半場）、高實1線、高實2線、晶岳1線、晶岳2線、鹽機線、建新線、機關線10路出線。

高新區入駐以來水電處充分發揮了區域供電優勢，為高新區開發建設、招商引資、提供了高效、快捷的供電配套服務，為推進高新區前期開發建設發揮了不可替代的重要作用，但是隨著周邊用戶的不斷增加、居民小區用戶的增加和售電業務的開展，現我處35KV變電站已無法滿足日益增長-1