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英公水库一级电站发电机增容改造

来源:云更新 时间:2022-06-28 09:24:25 浏览次数:

英公水库一级电站机组运行近20年,电气设备严重老化。电站根据水能参数和机组实际情况,通过详细计算分析,决定对发电机作增容改造,从两个方案对比,选用增加发电机定子和转子线圈导线截面,绝缘采用F级,出力......

英公水库一级电站机组运行近20年,电气设备严重老化。电站根据水能参数和机组实际情况,通过详细计算分析,决定对发电机作增容改造,从两个方案对比,选用增加发电机定子和转子线圈导线截面,绝缘采用F级,出力由500kW增至630kW。改造后机组噪音、振动、各部温升均符合要求,投资省、时间短、发电损失少,取得了很好的经济效益。表1个。    【主题词】 小型水电站 三相异步电机 定子 转子 绝缘器件 改良措施 经济效益    英公水库一级电站位于临安市于潜镇英公潭村,距于潜镇12km,处于水库大坝下游右岸,从水库经坝内输水洞和压力钢管引水发电。电站装机2×500kW,机组为广西柳州生产,水机型号HL240-WJ-59,发电机型号为TSWN-500/8,发电机采用交流励磁机无刷励磁。设计年均发电量393万kW·h,年利用小时3930h。自1981年12月并网发电之后的实际年均上网发电量为350万kW·h,有效电量系数0.9。1 发电机改造的理由  1)机组经近20年的运行,电气设备严重老化,如发电机定、转子线圈采用的是老式绝缘,运行年久,由于热老化、电老化、机械老化等多种因素,使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。主变损耗大,老化也较为严重。  2)英公水库防洪任务要求梅汛期控制水位为164m,溢流堰顶高程为167m,根据水库历年运行情况分析,水库汛期水位有约3个多月运行于162m~166m之间,即净水头30.5m~34.5m,而HL240-WJ-59水轮机在HP=28m时出力就能达到500kW,在32m时可达630kW。由于受发电机出力限制,每年一半以上运行时间有大量弃水,浪费能源。

  3)今后电力部门将加强对电机的调度力度,对有水库的电站将列入电力部门直接调度范围。机组增容后可增加超发峰电的能力,提高峰电比例而获得更多的经济效益。2 发电机改造方案

2.1 发电机增容改造方案    根据电站的水能参数和机组的实际情况,通过对原水轮机详细计算分析,我们初步提出了拟将两台500kW发电机增容到630kW的要求,并通过对有关厂家实际考察,于1999年6月委托富春江电机电器修理厂对发电机增容改造进行可行性分析,确定方案后实施改造。    通过计算机软件对发电机进行了多方案比较,认为方案一,方案二均可选择。方案一:由于老机组定子槽内有一定空隙且老绝缘厚度厚,再加上取消副绕组,线规截面由原来的1.81mm×6.4mm扩大到2mm×7.5mm比原机组增加30%,出力在600kW定子温升与原机相同。转子线圈利用旧线再另加3匝新线,其温升为76.6℃。虽费用略低些,但出力只能600kW,转子温升也偏高。方案二:定子线圈尺寸与方案一相同。绝缘采用F级,转子线圈更新为2mm×27mm。匝数增加2匝,截面增加26%,也采用F级绝缘,出力630kW时,定子温升51.1℃,转子温升66.05℃。通过综合分析,方案二单位千瓦投资少,且温升合理,比较可靠。我们选择方案二实施改造。

2.2 发电机改造要点  1)在电磁计算中,我们考虑旧铁芯的因素,磁负荷增容前后保持不变,并且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,温升符合增容改造要求。  2)热负荷随出力增加而增加,在630kW时热负荷增加22.6%,但通过扩大定子转子线规截面和采用F级绝缘,使改造后定转子绕组温升满足要求,并留有较大的裕量。  3)定子铁芯、线圈均经防电晕处理,保证了整机在国际规定的起晕电压下试验,无电晕,延长了机组的使用寿命。  4)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。  5)转子线圈原采用B级云母带隔匝间结构,匝间绝缘不可靠,侧面散热能力差,改造后线圈采用的F级环氧玻璃坯布热压而成,具有耐温高、不易老化、匝间耐压高、散热好和粘接力强等优点。  6)定子下线用所有绑扎材料均采用目前大电机上采用的材料,具有绑扎牢固、通风好、不易老化等优点。定子下线后采用整体浸漆工艺。  7)转子线圈对地绝缘采用上下端面90°翻边结构,有效阻止了今后机组长期运行中灰尘、油污进入铁芯与线圈之间,同时也大大增加了对地爬电距离。  8)定、转子整机耐压试验均按新机组国际规定的要求试验,一次通过。3 其他改造  1)取消交流励磁机,采用静止可控硅励磁。  2)原1250kVA主变更新为1600kVA主变。  3)互感器、继电保护及线路改造。4 改造效益及体会

4.1 改造效益  通过改造后机组在630kW工况下长期运行,机组噪音、振动、各部温升等均符合要求。A出力可达650kW。本次2台发电机等电气设备改造总计费用在50万元以内,按运行2000h计,增加260kW,增容部分电价按0.45元/kW·h计,每年可增加发电收入23.4万元,只需2年多一点时间就可以收回全部投资。另外发电机、变压器和励磁机等改造后,每年的大修费用和停产损失大大减少。4.2 几点体会  从英公一级电站发电机改造过程和改造后发挥效益来看,我们深的体会有以下几点。  1)机组改造有它的特殊性,在改造前必须做许多仔细的分析和测量工作,必须制订好切实可行的改造方案,这样不仅节省了投资,而且成功率高、时间短,发电损失少。

  2)国内许多电站的水轮机运行情况较好,而且可超出力运行的情况多,但发电机老化严重,不能满足水机超出力运行,有的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。  3)电站改造必须争取多方支持,有关部门必须从政策上来鼓励老电站的改造,保证电站有利可图,特别是在新电新价政策上应给予更多的优惠。只有这样才能使许多老电站走出设备老化严重、事故频率高和经济效益差的困境。

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