大滩水电站水轮发电机增容改造.docx

大滩水电站水轮发电机增容改造：Greater Ertan Hydropower Station, hydroelectric generating set running nearly 20 years, many parts of the generator stator coil insulation aging. By detailed calculations according to the parameters and the unit of Hydro Energy may from time to changes in the turbine, generator only for Rehabilitation, the increase in wire cross-section of the generator stator coil insulation class F; generator rotor is not to make changes to output from lOOOkW to 1250kW. After transformation unit noise, vibration, departments temperature rise to meet the requirements, investment, time is short, less power loss, and achieved good economic benefits.Keywords： hydropower station, generator, stator coils, rotor, insulation, economic benefits.大滩水电站装机2X lOOOkW,为坝后式，并网运行并起调峰作用。电 站主要数据为：设计水头8. 2m,最大水头10. 5m,最小水头6. 8m,设计流 量为15.2m3/s,所选用水轮机型号为ZT820LH200,发电机型号为 SF1000-28 / 2600,定、转子绕组均为B级绝缘，发电机采用可控硅励磁。 自1990年12月并网发电。1、发电机改造理由1）机组经近20年运行，由于热老化、电老化、 机械老化等多种因素，使发电机定子线圈很多部位绝缘出现裂纹、磨损、 松脆，槽楔和端部绑扎松动等现象，严重危及机组安全运行。2）根据电站水位变化后水能参数和机组实际情况，通过对原水轮机 详细计算分析论证，在水轮机不变情况下，能保证发电机容量从lOOOkW 增容到1250kWo3）机组增容后可增加超发峰电能力，提高峰电比例而获得更多经济 效益。2、发电机增容改造方案从电站实际情况和业主角度考虑，为了减短工期和尽量降低改造成 本，选定改造方案是不改变水工建筑物，不用更换水轮机。由于原来所配 辅机设备如调速器和静止可硅励磁装置有足够余量，辅机部分也不变，所 以整个方案只在改造定、转子上考虑。2.1、 发电机定子改造要增加水轮发电机容量，就要对定子结构进行改造。通过计算机软 件对发电机电磁参数进行多方案计算比较，首先分析在不改变定子铁芯结 构尺寸前提下其磁路基本技术参数是否满足增容要求，按中、小容量发电 机磁路技术参数要求，定子齿部磁通密度应控制在1. 55T以下；枕部磁 通密度应控制在1. 40T以下，由电磁设计方案可知定子齿部磁通密度为 1.522T,甄部磁通密度为1.32T,并且与原来磁路参数基本相同，因此可 确定在不改变定子铁芯结构尺寸情况下其磁路参数满足增容要求。接着重点考虑定子绕组，原定子绕组采用耐热等级为B级环氧粉云 母作为主绝缘，这种B级绝缘允许温升为80K；现增容改造时采用F级桐 马环氧粉云母绝缘，F级绝缘允许温升为105K,由此可增大热负荷，从而 可达到提高定子电负荷目。这就是说提高发电机容量可通过提高电负荷和 增加导体截面积来实现。由于原发电机定子槽内有一定空隙且原绝缘厚度 稍厚，线规截面可由原来1. 9mmX 3. 55mm扩大到2mmX 3. 55mm,绝缘采用 F级，定子温升由原来41. 7K增加到64. 2K,而F级绝缘允许温升为105K, 则定子温升裕度有40. 8K,可知温升合理，比较可靠。2.2、 发电机转子改造在作完定子改造以后，还要对转子励磁绕组作分析处理。由电磁设 计方案可知，转子温升由原来55. 6K增加到70. K,而B级绝缘允许温升为 90K,则转子温升裕度有20K,可知运行还是比较可靠，因此本机增容改造 采取不改动转子结构和励磁绕组，以达更进一步减短工期和降低改造成 本。但我们建议电站最好能将功率因数cos 6 =0.8 （滞后）提高到cos6 = 0.85 （滞后）下运行，增大有功输出，限制励磁电流过高，可进一步控 制转子绕组温升。2.3、 改善水轮发电机通风冷却系统（1）适当加长、加宽原装风扇扇叶，增大风力，产生足量风量风力 以加强灌入两磁极之间进行散热。（2）改变挡风板尺寸和形状，使风路中循环空气分布更均匀合理， 把冷却气流导向定子和转子需要冷却散热部位。2.4、 彻底清洗水轮发电机其他零部件。对定子铁芯中尘埃应进行清 理，对通风冷却大有好处。清洗检查零部件过程中发现裂纹和其他缺陷， 进行修补或更换。并做好增容改造后整机、部件检查和试验工作。2.5、 水轮发电机组进行增容改造后，由于机组容量增大，其电磁转 矩势必增加。因此，必须对发电机相关部件如转轴、磁胡、磁极“T”尾、 机座、定子铁芯等强度进行重新核算。经核算这些零部件应力都在许可范 围内。3、发电机改造工艺要点1）考虑旧铁芯因素，磁负荷增容前后基本保持不变，并且嵌新线圈 前进行定子铁损及温升试验，利用专门工艺处理齿顶等部位局部短路点， 使铁芯无短路，不增加损耗来使温升增加。2）定子铁芯、线圈均经防电晕处理，保证了整机在国标规定起晕电 压下试验，无电晕，延长了机组使用寿命。3）定子线圈采用二次模压二次整形工艺，不但线圈两边主绝缘均匀、 密实，整体耐电压水平提高，且线圈一致性好，有利于通风。4）定子下线用所有绑扎材料均采用目前大电机上采用材料，具有绑 扎牢固、通风好、不易老化等优点。5）定、转子整机耐压试验均按新机组国标规定要求试验，一次通过。4、改造效益通过改造后机组在1250kW工况下长期运行，机组噪音、振动、各部 温升等均符合要求，最大出力可达1280kWo1）改造工期短，投资省。前后改造时间只用20多天就完成。2）改造后机组可增加500kW负荷能力，可减少电网高峰时对用户限 量及增强供电可靠性和调峰能力。3）本次2台发电机等电气设备改造总计费用在60万元以内，按运 行2000h计，增容共500kW,增容部分电价按0.40元/kW-h计，每年可 增加发电收入40万元，只需一年多一点时间就可以收回全部投资。另外 发电机、变压潜等改造后，每年大修费用和停产损失大大减少。5、总结从大滩电站发电机改造过程和改造后发挥效益来看，可总结有以下 儿点：1）对于运行多年水轮发电机组，要使其更好地发挥作用和提高出力, 创造更好经济效益，对其进行更新改造，使其充分发挥现有潜力，是一个 行之有效途径。2）机组改造有它特殊性，在改造前必须做许多仔细分析和测量工作, 必须制订好切实可行改造方案，这样不仅节省了投资，而且成功率高、时 间短，发电损失少。3）国内许多电站水轮机运行情况较好，而且可超出力运行情况多， 但发电机老化严重，不能满足水机超出力运行，有甚至只能在额定负荷以 下运行。若电站改造资金紧张，可先改造发电机，产生效益后再考虑大修 或改造水轮机。4）政府有关部门应从政策上来鼓励老电站改造，保证电站有利可图, 只有这样就可使更多老电站走出设备老化严重、事故频率高和经济效益差 困境。 5 / 5