双牌水电站机组增容改造可行性分析.doc

双牌水电站机组增容改造可行性分析 徐兴国 Feasibility of capacity increasing transformation for unit in Shuangpai hydropower plant （湖南省双牌水电站，湖南双牌425203） 摘 要：对机组增容改造的必要性和可行性进行简要分析，提出发电机、水轮机增容改造基本原则、技术方案的设想，并对机组增容改造预计效益和经济评价进行初步分析。 关键词：发电机 水轮机 增容 改造 效益 1 概述 双牌水电站位于湘江一级支流潇水下游。电站大坝为钢筋混凝土双支墩大头坝，坝高58.8m，坝长311m。右岸1条92km长的主干渠道，灌溉农田32万亩；左岸有1座单线双向二级船闸。水库控制流域面积10594km2，占湘江流域面积的11.2%，总库容6.9亿m3。电站于1963年建成投产。有3台单机容量为45Mw立轴混流式水轮发电机组 。设计水头39m，最大水头43m，最小水头28.1m。设计水头下额定流量为138.5m3/s，额定转速107.1r/min。 2 增容改造的必要性 2.1 适应湘南电网调峰的要求 双牌水电站接入湖南电力系统之永州电网运行。湖南电力系统内8座大中型水电站承担湖南省电力系统的主要调峰任务，除了东江水电站具有多年调节性能和江垭水电站有年调节能力外，其余均末达到年调节性能，且在汛期均留有防洪库容，严重影响调峰能力，而其它的中小水电站大部分调节性能差，造成汛期强迫弃水调峰。另外，湖南电网特别是永州电网冬、夏季负荷峰谷差大，调峰容量严重不足，电源结构单一，为纯水电结构，调峰能力差，丰枯出力悬殊，峰枯、峰谷矛盾十分尖锐。双牌水电站增容除可利用弃水多发电量外，还可参与系统调峰，为系统提供备用容量，改善湘南电网运行条件。 2.2 充分利用水力资源 从1980-2006年水文资料统计分析，多年平均实发电量5.303亿kW.h，年利用小时3928h，多年平均总来水量97.75亿m3，其中灌溉用水量2.15亿m3，发电用水65.36亿m3,弃水量为32.48亿m3，多年平均发电用水年利用系数65.4%，水量利用不充分，装机容量明显偏小。 2.3 发电机绝缘老化 电站的1号机和3号机系东方电机厂生产，分别于1979年和1969年投产；2号机系哈尔滨电机厂生产，于1966年投产，定子为沥青云母绝缘（俗称黑绝缘），转子为石棉云母绝缘，经过四十多年的运行，发生过数起定子线棒对铁芯击穿事故。设备已接近或超过设备使用寿命，不能保证发电机组安全运行，必须进行改造。在更新发电机定、转子线圈的同时，应一并考虑对发电机进行增容改造。 2.4 水轮机转轮磨损严重 水轮机过流部件磨损量大，空蚀严重，转轮大面积修补次数多，转轮叶片原始线型及水流流道改变，水轮机效率降低。1987年，我站水轮发电机组实测平均效率：1号机为81.96%，出力系数为8.04；2号机为83.96%，出力系数为8.21；3号机为82.87%，出力系数为8.14。三台机组平均效率为82.87，平均出力系数为8.13，比原设计采用系数减少5.41%。而且由于堆焊造成局部应力集中，导致叶片根部存在局部裂缝，不利于机组的安全稳定运行，转轮改造势在必行。双牌水电站现有HL240、HL123两种混流式转轮，用当前水轮机转轮的技术水平来衡量，HL240转轮效率低，单位过流量小、水力性能偏低。 3 增容改造的可行性分析 3.1 增容改造技术日益成熟。 近几年来国内外水电技术突飞猛进，增容改造技术发展也相当成熟，机组平均出力提高10%左右已被实践所证明，采用的主要技术手段有：（1）通过更换发电机定、转子线圈，适当增大线圈导体截面，提高绝缘等级；（2）采用新型高效转轮以提高水轮机效率；（3）适当增大转轮直径与过流面积，缩小上、下迷宫间隙，使比转速提高。运用CFD解析水轮机各部件设计分析技术，提高水力效率在技术上是可行的。 增容改造具有一定基础。 电站已对3台机组的调速器、励磁装置、全厂继电保护装置等设备进行了全面更新，实施了全厂计算机监控系统，110kV开关设备全部更换为GIS（全封闭六氟化硫组合电器）。2、3号发电机分别于2000年和2003年更换了增大截面的定子线圈和转子线圈，将绝缘等级由B级提高到F级。2003年以后对发电机油冷却器、空气冷却器等部件进行了增大容量的更新改造，试验证明发电机的额定容量可由53MVA增容到58.3MVA。 3.3 增容改造对环境、消防影响评价 增容改造不产生污染源，不会产生大的的噪音，施工与电厂承担的综合利用任务不相矛盾，因此对环境不会产生不利的影响。本工程不改变电厂的原有布置，原消防