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窄口水电站技术改造分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/5/4 15:57:34   

  所属频道:  水力发电    关键词:  电站

摘要窄口水电站是灵宝市目前装机容量最大的电站,装机总容量3×1600kW,3台机组分别于1976年10月、1982年2月和1983年4月投入运行。受当时条件限制,设备技术水平落后,加之运行时间长久,设备老化致使机组效率低下,保护装置可靠性和灵敏度差,存在极大的安全隐患。根据技术和经济比较,按照“无人值班,少人值守”原则对电站进行技术改造。

关键词水电站技术进步设备改造

窄口水电站位于河南省灵宝市西南约22km的五亩乡长桥村南,属黄河支流弘农涧河上游的窄口水库主体工程之一,系坝后式电站。该电站始建于1973年11月,装机容量3×1600kW,设计水头51.7m,单机流量4.08m3/s,设计年发电量1420万kW·h,年利用小时4180h。3台机组分别于1976年10月、1982年2月和1983年4月投运。

一、电站设备存在的问题

1.水力机械设备

3台机组主机和辅机均为杭州发电设备厂20世纪70年代中期制造,受当时条件限制,设计效率低,加之多年磨损和汽(锈)蚀,使整机效率进一步降低。主要问题是水轮机技术性能落后,与目前新转轮比平均效率低3%~4%,过水能力低12%~15%;水轮机过流部件磨蚀严重,导叶关闭后足以转动机组,不能保证安全运行,当库水位达到设计水头时,不能达到额定出力,水轮机导水叶开度开到70%后再增加开度出力不增加,反而减小;在设计工况下,机组出力仅为设计出力的60%~70%,造成水力资源严重浪费。3台XT-1000调速器,经20多年运行,现已存在严重缺陷,针塞与配压阀由于长期磨损,间隙过大,使主接力器产生窜动,不能投入自动运行;扰动现象严重,不能满足高水平自动化要求,常导致机组并网困难,运行中存在“飞车”等安全隐患。3台TSW173/42-8型发电机由于运行年久,定子、转子绕组老化严重,另因轴压漏油浸蚀,绝缘降低;定子铁芯层间涡流增大、温度高,加之定子测温装置已全部损坏,运行中无法监控发电机温升,难以保证运行设备的安全。机组轴瓦经多次检修刮削已近报废,主轴磨损也较严重,加之轴承散热水冷却器严重锈蚀,冷却过水断面减小,冷却效果差,导致机组瓦温持续升高;导轴承、控制环、水封磨损严重,故障率高,难以保证长期稳定运行。励磁系统采用同轴励磁机励磁,因换向器经多次车削,1台励磁机已报废,另2台励磁机亦近报废。3台机组进水主阀经多年运行,几经维修仍漏水严重,包括旁通阀在内的阀壁严重汽(锈)蚀剥落,个别部位管壁已接近承压极限,加之转动机构磨损和锈蚀,操作不可靠,不仅影响正常运行,且极大地威胁着电站的安全,一旦透水,后果不堪设想。

2.电气设备部分

电站现有3台主变压器,均属非节能型电力变压器,能耗大,夏季室外温度稍高,便不能正常运行,加上散热器部位渗漏油严重,直接危及升压站的安全;2台厂用变压器,亦为电力行业明令淘汰的产品。8面GG-1A高压开关柜也属淘汰产品,各断路器及配置的CD操作机构均已达到运行年限,断路器出现渗漏油,触头烧蚀严重,造成电气性能降低,操作机构磨损后,出现动作死区,常引起拒动、误动,运行安全性大大降低。输电线路出因年久失修,故障频现,严重影响电站并网发电。控制保护自电站运行以来,基本没有更新过,其保护和自动化控制设备有些属非定型产品,有些设备不兼容,灵敏度和可靠性降低,检修维护量大,常发生误动、拒动,且有些设备厂家已停产,致使备品备件买不到,影响了电站的正常生产,更不能适应自动化的要求。

二、电站更新改造的方案

根据电站目前实际情况,为从根本上解决电站机械设备、电气、监测、控制及保护系统存在的严重问题,提高设备运行的可靠性和二次设备的整体技术水平,最终实现电站“无人值班,少人值守”的目标,通过几经比较,此次技改工程主要项目有以下几项。

1.主机及辅助设备

该电站3台水轮发电机组均为上世纪70年代的产品,水轮机型号为HL702-WJ-71,单机额定出力1702kW;发电机型号为TSW173/42-8,出线电压6.3kV。由于机组已运行近30年,设备严重老化,备品备件难以购置。如果采取局部维修,不仅工作量大,且不能从根本上解决问题。因此,此次技改主机全部更新。根据机组近30年的运行情况,选定水轮机型号HL220-WJ-71,发电机型号SFW1600-8/1430。主要技术参数如表1:

表1机组主要技术参数表

此次技改取消与机组同轴连接的永磁机,增大了主厂房空间,调速器改造在保留原轴压装置、主配压阀和辅助接力器及其以下部分不变的情况下,将调速器改造为步进式可编程微机调速器,主要技术参数如表2。

三台机组主阀为φ1.20m蝴蝶阀,由于无法修复,此次技改更新为新的φ1.20m电(手)动蝶阀。

2.电气设备

变压器:S9-1250/10 S9-2000/35 S9-4000/35

自供区负荷由S9-1250/10提供电能。为适应丰、枯水季节变化,其余电能由1台S9-2000/35和1台S9-4000/35变压器并入系统。变压器主要参数如表3。

表2调速器主要技术参数表

表3变压器主要技术参数表

厂用变压器此次技改仍更新为S9系列产品;励磁装置将原同轴励磁机拆除,改造为可控硅微机(PLC)励磁装置;二次控制系统全部采用微机自动控制系统;更新3台机组的水机自动化屏,由可编程控制器组成机组现地控制单元,负责对全站主机设备进行监测和控制。技改后的中控室设置了面屏,3面发电机保护屏对发电机进行监测,1面变压器线路保护屏对发电机进行控制保护,1面公用屏进行厂用公用设备及开关设备的监控,设置1台主机工作站,进行后台监控,对系统运行情况进行不间断检测,负责完成全厂的自动化、历史数据处理,实现实时图形显示、数据交换,设备控制及负荷调节等。

三、技改后效益分析及施工时间安排

窄口水电站机组更新改造项目总投资729.65万元,其中建筑工程28.68万元;机电设备及安装工程555.95万元;临时工程4.43万元;其它费用74.34万元;预备费54.81万元;施工期贷款利息7.44万元。技改工程完成后,窄口水电站建筑工程和机电设备完全达到新建电站水平,每年可增加发电量633.20万kW·h,年增发电收益158.30万元,年增税后利润95.65万元,将为当地的社会进步和经济发展做出更大的贡献。

窄口水电站技改工程的实施,安排在冬春枯水季节,以充分利用水力资源,最大限度地减少发电损失。选定技改工程2006年10月底开工,2007年6月底完工,总工期8个月。具体计划安排是2006年10月中旬前,完成全部施工设计和主要机电设备订货,2006年10月底开始新装机组施工、更换机电设备、修缮主副厂房;2007年4月底进行机组调试,6月底正式投运发电。

窄口水库管理局将组织相关专业技术骨干成立技改组织机构,负责电站技改工程的实施,设置办公室、工程技术组、设备组、安装组、安全质检组等,分别负责日常事务、建筑施工、设备订贷、设备拆卸及安装调试、安全质量检查监督等工作。建筑施工由工程技术组组织当地民工施工,设备拆卸、安装、调试可由电站水电维修队承担。主要机电设备面向国内定点生产厂家择优选定。各部门除按总工期要求制定分段计划外,应加强工程安全施工监管和工程质量监督,并按要求做好记录、投运,验收后分类存档,保证技改工程的顺利实施。

四、结束语

窄口水电站技术改造项目足灵宝市“十一五”水电农村电气化规划电源改造重点工程,经过分析核算,该技改项目的经济效益指标和财务指标能满足有关规程要求,可保证一定的利润和税收,应尽早组织实施。

参考文献:

[1]河南九龙设计有限公司.河南省灵宝市窄口水电站技术改造工程可行性研究报告,2005,11.

[2]重庆西南水电控制设备厂.河南省灵宝市窄口水电站励磁系统与调速器技术改造方案.2004,10.

来源:中国水能及电气化
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