九宫梯级水电站水轮发电机降压改造.pdf

小水电2013年第5期(总第173期)
农村水电增效扩容改造
九宫梯级水电站水轮发电机降压改造
吴玉泉吴向荣罗金强吴建平(杭州富春江水电设备有服公司浙江富阳311400)
1电站概况
2011年国家实施农村水电站增效扩容改造试
点工作,九宫梯级水电站也列为改造实施项目。
九宫梯级水电站位于湖北省通山县;始建于
20世纪の年代至80年代初,共有8座梯级水电3优化设计
站,总装机容量5505kW,近3年平均发电量
随着我国小水电电气控制技术和电机制造及增
1049.18万kW·h。电站经过近40年的运行,水工建容改造技术的大幅提高,以及低电压大容量断路器
筑物不同程度地受损,机电设备陈旧,老化严重,的推广应用,为老电站更新改造机组电压等级的选
运行效率较低,安全上也存在一定的隐患。
择,提供了更多的空间。因此通过优化设计,本工
一级电站有1台00kW高压机组,三级电站有程最后采用了改高压机组为低压机组(即发电机出
2台630kW高压机组,四级电站有2台630kW高压线电压400V)的优化方案。这样电气控制开关柜可
机组,五级电站有1台630kW高压机组、1台采用常规的型号为BKSF-82的成套控制设备,断
500kW高压机组。
路器可选用技术成熟性能稳定的DW15型空气断路
2存在问题及改造的必要性
器,主变可采用低损耗供电通用变压器S1180-10/
0.4型,10/0.4kV,进出母线采用外带绝缘的铜排
梯级电站已相继运行发电30多年,超过设备连接,使电气线路大为简化,不但大大降低了电气
寿命期。随着运行年数的増加,发电机、发电电气设备的投资费用,而且提高了电气设备运行的可靠
设备、控制盘柜等主要机电设备已严重老化;在运
性和安全性,运行管理的成本也会得到下降。
行过程中,机组周围经常因故障停机,定转子绝缘
电阻下降厉害,在最近的10a中已发生2次发电机4技术创新
定子绕组对地击穿和匝间短路事放。机组控制、保
为减少电站厂房基础开挖,缩短电站改造周
护设备陈旧,保护方式落后,自动化水平低,绝大期,并充分利用原发电机机座及电机内外电磁铁
部分器件目前已属淘汰产品,备品备件解決困难。芯,减少投资成本;同时,由于老电站技术资料不
同时,由于常规继电器逻辑控制操作维护复杂,故全,7台发电机分属多地生产,同规格、同转速结
障率高,影响电站的安全运行。
构有差异,经过多次上门实际测绘,与客户沟通,
经检测,机组及其他电气主要设备的多项主要多个电磁方案比对,我们按新电机技术要求,提出
指标达不到《水轮发电机组安装技术规范》(CB了将原7台500kW至630kW高压水轮发电机降压改
856-200)、《电力设备预防性试验规程》(DT造成为低压水轮发电机的方案。
1996)等规范标准。主要机电设备已不能保障安
发电机额定电压从6300V降低到400V,那么相
全运行,亟需更新或改造。
应的发电机额定电流就要扩大到原来额定电流的
收稿日期:2013-09-05
16倍(不考虑增容的情况下),为了保持定子的线
作者简介:吴玉泉(195-),男,高级工程师,主要从事负荷不变或下降,其有效导流截面积就必须扩大到
水电站增效扩容改造工作。
原来的16倍以上,才能保证定子温升不上升和发
Email:wxr523@163.com
电机效率不下降。要实现这一目标,就必须对定子
农村水电增效扩容改造
SMALL HYDRO POWER 2013 No5. Total No
线圈的结构和布局以及转子线圈进行优化设计。利
改造后定子绕组如下所示(见图2)。
用降压设计后,每只线圈的匝数和每相绕组的匝数
都减少的条件一是扩大线规(即扩大单匝导线的截
面);二是采用多Y并联对称布局,将降压后的定
子大电流分成若干个支流(支流数,要视原发电机
的铁芯结构和机组转速等参数而定),然后再并接!W
引出,解决定子大电流在小型机组应用上(指铁芯
参数已定)的结构难题。
定子细端子行
九宫梯级水电站7台发电机外型结构各异,但
额定转速、铁芯槽数均相同,额定转速为
1000r/min,铁芯槽数为72个。为了利用原机机座
和定子铁芯,必须对电磁方案进行论证。通过充分
槽数:72线规:4-2.8×5mm2匝数:4
论证及方案比对,将定子支路数改为6路,每槽有
节距:4/1-11嵌法:双层叠嵌接法:6Y
效导体数改为4个,采用耐温等级高的F级绝缘,
图2改造后定子绕组示意
采用耐温等级高的温度指数155℃的双玻扁铜线,
结构改进
调整电磁负荷、定、转子温升在最佳的范围内,将
原发电机额定电压降为400V的新发电机。经测试
以九宫山五级水电站为例说明。有4台发电机
可以达到新电机的标准(见表1)。
滑环为内置式结构,机组运行产生的碳粉经常跌落
在定转子上,造成定转子绝缘下降或接地,因此曾
表1九宫一级水电站发电机定子技术参数
经发生过多次定子绕阻击穿的事故。本次改造将这
改造前(500kW、6300V)改造后(50kW、400V)4台发电机滑环为外置式结构,对滑环部份进行了
槽数
72
重新设计,更换了滑环、导电排、刷架等部件,彻
线规1-1.68x6.9m2
4-2.8×5mr
底消除了这类隐患。
节距
4/1-11
另外,发电机高压改低压后,由于引出线截面
匝数
加大,对接线盒也进行了改进,采用了一侧三相出
嵌法
双层叠嵌
双层叠嵌
线,一侧三相短接的方法。
接法
IY
6Y
6改造实效
改造前定子绕组如下所示(见图1)。
九宫山梯级水电站由杭州亚太水电成套设备有
限有限公司中标后总承包,委托杭州富春江水电设
备有限公司实施发电机的降压改造。电站发电机于
2012年7月陆续开始改造,每次2台,每次改造时
间为40d,2012年10月全部改造完毕。运回电站安
生3w
装后,经实地试验,一次成功,其电气性能和运行
定子统端子本意
定子统?子示意
参数完全达到新机组的要求。通过实施降压改造
实际投资比高压机组有较大幅度的下降,仅此电机
改造一项工程就节约投资60余万元。2013年,九宫
山梯级水电站被列为全国增效扩容改造的样板电站
槽数:72缆规:1-1.68×6.9m2匝数:11
节距;4/1-11嵌法:双层叠嵌接法:1Y
图1改造前定子绕组示意
责任编辑赵建达
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