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丹江口水力发电厂机组的改造与增容
作者:丹江电厂    文章来源:编史修志    点击数:1661    更新时间:2008-3-20

 

丹江口水电厂机组的改造与增容

  1、改造增容的必要性

  丹江口水电厂1、2号机组是原苏联乌拉尔电器工厂50年代末设计,60年代初期给三门峡水电厂制造的,在入境检查时发现个别部位不符合技术要求而拒收,被迫返厂进行了修理。1961年在三门峡电厂安装试运行,后因水库泥沙淤积而终止了运行,发电机在比较潮湿的条件下停放,线圈受潮发霉。两台机组于1968年拆迁至丹江口水电厂投入运行。两次安装和拆迁,对机组各部分特别是电气绝缘造成了一定的损伤。发电机定子线圈为黑绝缘结构,长时间运行后已经老化,出现了绝缘发空、分层、干裂、变脆等现象。1号机先后两次发生了运行中定子绝缘击穿烧损定子铁芯事故,2号机存在着泄漏电流严重超标及在大、小修试验中均有线棒击穿等故障。两台机组的水轮机也到了金属疲劳老化期,转轮叶片抗汽蚀性能急剧下降,从1991年开始,汽蚀及裂纹情况突然加重,出现了大面积汽蚀及穿透性裂纹。
  国产机组由于生产于特殊年代,加之当时技术工艺、制造水平有限和定子线棒模具的问题,在投运仅20年左右时间就出现了泄漏电流不平衡、运行中线棒烧损、大修热态交流耐压试验中定子线棒击穿、被迫降低绝缘水平运行和水轮机转轮叶片出现大面积汽蚀及贯穿性裂纹等故障和缺陷。
  由此可见,机组的改造势在必行。在改造的同时依靠科技进步,挖掘设备潜力,积极运用电机制造上的新工艺、新技术,适当增加容量。

  2、改造增容的可行性

  丹江口电水厂委托长江水利委员会及东方电机厂对机组的改造增容作了可行性研究报告及技术经济比较。报告认为,丹江口水库汛期大量弃水(多年平均弃水74.3亿立方米),结合机组的改造进行增容,可以充分利用水能增发电量节能创收,增加调峰、调频出力,最终使90万千瓦的电厂通过改造增容跃上100万千瓦以上的水电厂行列。报告还认为,改造的同时增加容量是一项投入少、产出多、效益显著的项目,经济上合理,技术上可行。在现有技术水平上,仅需要通过对定子、转子电气部分和转轮进行改造,就可以使1、2号发电机的额定出力由原来的15万千瓦增加到17.5万千瓦,额定容量由原来的17.6万千伏安增加到20.6万千伏安;3-6号发电机由原来的15万千瓦及17.6万千伏安分别增加到16.8万千瓦及19.8万千伏安;1-5号水轮机额定出力由原来的15.4万千瓦增加到16.5万千瓦,6号水轮机额定出力由原来的15.4万千瓦增加到16.2万千瓦。经过认真校核后,结果表明,发电机励磁机,出口电气设备(除主变外),定、转子的推力瓦,大轴及联接螺栓,磁极燕尾槽,各支臂及其它转动部分的刚度和强度等均能满足机组增容的要求。

  3、改造增容的主要技术措施

  ① 更换定子线圈。采用线棒股线不完全换位方式,提高绝缘等级,减薄绝缘厚度,加大导体截面积,增加线圈过流能力。
  ② 更换转子磁极线圈。增加导体截面积及匝数,提高激磁能力。
  ③ 更换水轮机转轮。采用新型不锈钢D187转轮,提高水轮机效率及出力,减少汽蚀和裂纹。
  ④ 1号机更换定子铁芯。采用定子铁芯现场整圆叠片新技术,消除铁芯合缝,减少铁芯冷态振动和铁损。

  4、改造增容效果及效益

  改造增容后,丹江口水电厂、湖北中试所、东方电机厂三家单位共同进行了发电机、水轮机的温升、出力等项试验,除水轮机因近年来汉江一直处于枯水年份库水位偏低而尚有部分试验项目未进行外,其余均已进行。
  改造后的发电机组进行了定子线棒带电测温及温升试验,试验结果表明,定子线圈最高温升下降幅度达22℃,定子线棒股线温差下降近10℃,转子线圈最高温升下降12℃。发电机改造增容后的运行温度明显降低,相同工况下温度下降26℃左右。
  改造增容后的机组出力试验表明,改造后的水轮发电机组均达到了增容设计容量。
  已经改造了的3台水轮发电机组,彻底改变了过去的绝缘事故和其他事故不断发生的不利局面。最早进行改造增容的2号发电机已运行了7年多,从未出现过异常现象,与水轮发电机同期进行的推力瓦、风闸等项目的改造,全面提高了机组检修质量和健康水平,使机组保持着良好的运行状态。
  通过机组改造增容,不但提高了机电设备的完好率和运行的安全可靠性,还同时增加了机组的额定容量,增加了系统所必须的调峰、调频及事故备用容量,对改善系统的供电质量有更好的作用,这是水电厂改造增容的最大经济效益和社会效益。
  尽管近年来汉水流域来水偏枯,水库水位较低,但在1998年夏季已经体现了利用弃水增发季节电能的效益,增发电量25258万千瓦时,创产值3283万元。同时机组额定容量增加后,机组额定无功出力也随之增加,丹江口水电厂为系统增加了随时可调节、发出的无功容量和大量的无功电量。除此之外,机组改造增容后,在同样水头下机组的效率提高,还可增加出力,即增加了系统随时可能要求的事故备用容量。机组改造增容后,也大大减轻了大、小修检修工作量,减少了检修费用,提高了机组可调小时数。改造增容后的机组,运行温度降低,效率提高,符合我国“节能挖潜、降低消耗”的原则立场。
  通过实践证明,1、2、6号水轮发电机组的改造增容不仅消除了机组长期存在的事故隐患,提高了机组运行的安全可靠性,还增加了机组的额定出力和额定容量,为系统增加了调峰、调频及事故备用容量。
  通过机组改造增容,使电厂大批技术人员和技术工人,特别是年青的技术人员得到了锻炼,技术业务素质有了大幅度的提高,从而为全厂其余机组的改造增容和电厂不断向前发展奠定了基础。

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