源口一级水电站技改增容及自动化改造与实施Word文档格式.docx

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采广两御州水轮厂机挺

渊逑器XT—J00（1r电动

阀门（）l20（）J1fIl阀（D80（j闻

出IJ剐l977{{197l{l

60《中国农村水电及电气化》20062

二水电站技改增容及自动化改造的必要性

1.电站存在的问题

源口一级水电站经20多年的运行,机电设备

已陈旧,主要存在如下问题:

（1）水轮机转轮汽蚀严重,效率大为降低,尤

其是3机组,限于当时条什,选型不当,其转轮

运.L况与电站实际工况偏差较大,致使运行效

率降低,转轮叶片局部已剥落.

（2）发电机绝缘老化严重,其定子线圈为B级

沥青绝缘,等级低,ltf~B差,极易受潮.另外,由

于热老化,电老化,机械老化等多种囚素的影响,

使发电机定子线圈许多位置出现绝缘层流胶发空,

裂纹以及槽楔,线圈线绑扎松动等现象,无法满足

机组安运行的要求.发电机转子线圈对地和匝

间绝缘老化也较严蕈.

（3）电站主变为SJSL-4000/35,属国家明令

淘汰产品,尤其在1989年冬季检修期间,1OkV线

圈绕组发现匝问短路,虽经修复,但隐患仍存,严

虫危及机组安全运行.

（4）老式配电柜达不到"

五防"

要求,油开关,

隔离开关等一次设备巳陈旧老化,均属淘汰产品,

直流系统为铅酸蓄电池,地多,维护上作量大,

不符合环保要求.

2,水量利用率偏小

由于水库制集雨积逃91km,多年平均来

水量】.2亿In,另从相邻流域引水24kin,引入水

;

ij酶

量年均达:

000万Ill以上,而水库正常库容仅为

2160Ill,水库多年平均弃水量多达200O万m,

敛使水量利用率低,有对电站进行增容,才能增

加发电量,减少水资源浪费.

3.农村水电现代化建设的需要

源口一级水电站建于1978年,自动化程度偏

低,不符合水利部（（农村水电技术现代化指导意

见提出的"

在农村水电站发电,供电和经营管理

争面采用现代技术,实现无人值班,少人值守"

的

要求,进行闩动化改造,对提高电站自动化程度,

减轻运行人员的劳动强度,提高电站运行管理水

平是非常有必要的.

三.电站技改增容及自动化改造方案

1.原则的确定

根据源口一级水电站的实际情况,从经济性,

合理性和It,r限性考虑,应满足下列原则:

原电站十

建J_程尽量保持原状,以减少投资并缩短工期;

原

主机组基本尺寸保持不变,水轮机利用原蜗壳等

水下预埋件,气,水管路基本不变;

因地制宜,合

理采用同内一些成熟的新技术和先进设备,以适

应农村水电技术现代化的需要,提高电站综合自

动化水平.

2.机组增容的确定

根据电站现状运行情况,正常运行水头存

32～34in之间,根据流域规划,源口水库上游将建

胯正常库容1000万ffl左右的水库（F=41km）,

减轻本水库的防洪压力,适当提高源口一级站的

设计水头是可行的.最终确定电站的设计水头为

32111,最大水头38m,最低水20m.电站装机容

量由2000kW增容至2500kW.

3.机组技改增容方案的确定

（1）水轮机选型.根据电站技改增容的原则,

电站引水系统不变,电站由2000kW增至2500kW;

水轮机蜗壳,导水机构,尾水管基本不变,更换水

轮机转轮;

发电机更换定,转子线圈,提高绝缘水

半,由原B/B级绝缘提高至F/F级绝缘,发电机

极数不变;

要求单机机组最重什的吊运重量不超

过桥机起吊重量;

充分利用电站原油,气,水管路

系统.根据上述要求,l,2#水轮机在额定水头

的出力须达到l059kW,3机出力达到535kW,而

经理论计算,原l,2机任额定水头最大出力

为97OkW,3机为48OkW,同时,原水轮机经20

多年的运行,转轮叶片磨损,空蚀损坏,效率下降,

现状出力比理论计算更低,因而须更换新转轮,才

能满足增容的要求.

根据电站运行水头20～38m的范围,查中小

型轴流式混流式水轮机转轮系列型谱,适合电站

增容且效率较高的转轮型号有II24O,HL240C,

HLF13,因此,1,2机初选H240一WJ一74,

IIL240C—WJ-74,HLF13一WJ-74三种机,3#

机初选HL240一WJ一52,HI240C-WJ-52,IILF13一

WJ一52{种机型分别进行综合分析比较,详表

2,表3:

表21#,2水轮机三种机型参数比较表

水轮机}IH41）～J一74【II241lC,^_卜74lILIl3一WJ～74

水儿（II/）32323

单佗拼f蚺（n1f-;

）f.20j.23J.}8

单俯转述Ir/tl/it/}7H787H

流撼（1【1/s）3Ij.83.n7

出力（k\V）Ill591059I（）59

敞书（,）9l088.4'

）二.（1

呲IH离虚（HI）:

.459】4.3S

栅窀转造（r/iitinl61/1I州）

【l^州1

E迫转速（r,fI1|fl}l3241378I41（1

水推JJ（t）5,8867l1.47

最高救率（"

n}929（）8924

表33#水轮机三种机型参数E匕较表

水轮机号IIL240一WJ52}il240C—Wf一52IILI}3一WJ一51

水fIl1）33j!

啦他流疑【Il1l,231.241.24

堆他转逑（r,/Illil1）6969'

）

流【ji]'

,s）l881.'

）flj.f）

出山（kW）53553S535

艘串（0}00.689.^R9.5

l啦跬1商鹰【ll1）2.8f4.8941

吉畦定转进（r/'

ll/i11）7507Sn75（1

逸转速（r/min）l4i96}2006

水推（{）201）3.3i4.86

f箍高效率）9290,892.4

从表2看出,HLFl3一WJ-74比HL240C-WJ一

74,HL240-WJ-74额定点效率分别高出3,6%和

l,0%,且额定点单位流量为1.18m/s,限制工况点

单位流量为1.48m/S,说明该转轮具有较大超发

能力,能较好满足电站增容的要求.从表3看出,

HL240-WJ一52额定点效率最高,但额定点正接近

《中国农村水电及电气化》2006,261

限制工况.HLFl3一WJ一52转轮效率稍低,查该水

轮机模型综合曲线,额定点偏离在高效率区的左

下方,随着水的增加,效率下降.ttL240C—WJ一

52转轮额定点接近高效率区,水头存额定水头附

近变化,具有较高的效率,超发能力与HLF13一

WJ一52相近.根据厂家报价,二三种号水轮机转

轮价格相差无几.综上所述,I,2轮机型号最

终拟选HLF13一WJ一74,3水轮机拟选HL240C—

WJ一52.主要技术参数见表4.

表4拟选水轮机主要技术参数表

\倒号l2水轮帆3水轮十J【\

技术参数\H【^Il3一W卜74Hl240C-WJ-52

转轮^:

侄（1¨

）0.740.52

额定水呔（Il1）3232

最商水头（1I1）3838

娃低水（In）2【】2（J

额定流量（川/s）3.671.9

额定}II力（kW1l（）59535

额r庄点效棼（）92.【】89.6

额定转速（r/mh1）60075（1

峨m岛度（II1）+4.3牲+4.89

乜逸转速（r/I/}in）l4l0l%1

水推JJ（t）9.4733l

（2）水轮发电机的技改增容.l,2发电机

原定子线圈采用3根1.35X3.8IllIll,3机为2根

l.25×

3.9mm2铜线并绕而成,主绝缘为B级沥青

绷云母带,绝缘层较厚.发电机增容改造通过定子

线圈更换新高耐压薄绝缘结构以增加导线截面,

l,2定子线圈改成4—1.6×

4.6mm铜线并绕,

3机改成2—1.7×

4.Oinm铜线并绕.同时提高绝

缘耐热等级至F级.1,2机转子线圈原为2.63

×

30,3机原为1.95×

22扁铜排绕制而成,每

共43.5匝,匝间和对地绝缘为B级绝缘,改造

后,转子线圈增加l0%拼接在每只线圈卜,绝缘

更换成F级.发电机经上述方案的技术改造,能达

到电站增容的目的,见表5.

（3）辅助设备及水机附属设备改造.电站的辅

助设备及水机附属设备主要有起吊设备,消防设

备调速器,供气,供水系统.起吊设备主要承担水

轮发电机组及辅助设备安装,检修时的设备起吊

-I=作.电站增容后发电机重量增加约l00kg,原来

62《中国农村水电及电气化》2006.2

表5改造后水轮发电机主要技术参数

型l,!

水轮发电帆3水轮发电机

技术鍪敬,,,SFWl（J00一l0/l430W5（螂一8/990

领定功书（kW）lOOO51）1）

额定电}（kV）0.630.63

额定电流Al】4.557.3

额定转淫（1/mii1）600750

功率因索0.8（滞后）0.8（滞后）

发也机嫂率%94.593.5

起吊设备可利用,不必更换.供气,供水对象电站

技改增容前后基本无变化,可继续保留使用.原

1#,2机调速器型号为XT一1000,最.人操作功为

1000kg?

m,额定油压25kg/cm,机组技改增容

后,将1w,2机组与3机组丁,电动操作系统改

为BWT一1B型可编程步进微机调速控制器,该控

制器同时检测机频及网频,并按其差值进行PID调

节,使机组频率自动跟随网频变化,并网速度快,

操作方便.根据规范,结合厂房现状,消防设施需

增没消火箱一只,增配若干l2ll灭火器.

（4）电工（电气一次）的技术改造.源口级

站电气主接线为三机一变扩大单元接线,根据电

站技改的原则,原主接线方案不宜改动,仍采用三

机一变扩大单元接线,考虑一级站装机容量从

2000kW增容2500kW,同时兼顾下游二,三,四

级电站技改增容的可能性,做好长远规划,主变从

4000kVA更换为5000kVA,号为SS9-5000/35.

源口一级站原高压开关设备为GGlA,固定式

开关柜,所装SN少油断路器,隔离开关为GN型,

均为淘汰产品,需进行更换.考虑到原高压开关维

护比较方便,从经济,改造时问周期方面考虑,仅

把主要元件断路器SN更换为ZN,,和隔离开关

GN型更换为GN型即满足要求.

原直流系统为铅酸蓄电池,维护工作量较大,

且不环保,更换为免维护蓄电池,整流设备采用

PZG8一l00/200型高频开关电源,即可满足电站控

制合闸及事故照明要求.

励磁装置功率单元采用三相全控桥,逆变灭

磁,励磁调节器采用PLC一1A型可编程励磁调节

器,并选配RS485通讯模块,把PLC采集的发电

机组参数,励磁系统参数实时传送到计算机监控

系统.

:

4.电站自动化改造方案

（1）基本情况.源口一级站建于1978年,原来

的操作系统多为上世纪七八年代的产品,运行

中主要有下列问题:

体积大,回路复杂,连接电缆

多,出现敝障不易查找,控制方式简单,运行人员

劳动强度较大,严重影响机组的安全运行.

为适应当代水电站的发展趋势,变现机组

优化运行提高机组运行可靠性,以实现无人值班,

少人值守的农村水电现代化目标,电站自动化改

造选择计算机监控系统.

（2）计算机监控系统的功能.实时采集电站主

要设备的运行状态,参数;

对电站各控制点和监视

点进行臼动安全检测,越限报警,事故顺序记录及

事故故障原I天I提示;

具有良好的人机接口界面,生

成各种运行统计和报表;

实现全厂优化的自动发

电控制和臼动电压控制;

实现水轮发电机组的自

动顺序起停摔制;

断路器,隔离开关等重要电气设

备投切操作以及监视和其它自动控制功能.

（3）计算机监控系统结构配置及特点.电站计

算机监控系统采用全微机综合自动化监控方式

（全微机监控系统,按无人值班（少人值守）运行

方式设计,调度软件采用杭州南望自动化有限公

司的NJK～200l.整个系统采用全分布开放式结

构,由电站控制中心系统和现地控制单冗组成.控

制中心硬件设备采用Intel技术,软件适合开放系

统环境下运行,并具有成熟的运行经验.操作系统

采用Windows操作系统,采用同际标准的基于

Windows的全图形用户界面及网络接口,并符合

开放系统的有关标准.

源n一级水电站计算机监控系统控制中心设

备包括一台厂级计算机兼操作员工作站,作为电

站的控制中枢;

一台通信/1=程师工作站,与厂长

终端,语音报警,（水情测报）以及源口二,二,四

级站遥测软件开发和人员培训之用.一台打印机;

控制中心设备配置VPS和GPS卫星时钟各?

套.

现地控制保护单元共四套,三台机组对应于

三套现地控制保护单元,变压器35kV线路,垒

公用设备及10kV线路设一套现地控制单元,变

压器,35kV线路及l0kV线路设保护单庀.

四.电站技改增容及自动化改造的实施

源口水库管理处于2001年10月开始筹备,建

立电站技改小组,同年l2月委托设计单位完成技

改增容可研报告.技改方案于2003年3月经县经

贸局批文立项,并经招投标,落实了机电设备的生

产厂家.

2003年1月～2月完成了水轮发电机组,主变,

断路器,直流系统,电气方面一次电缆,_二次接线,

监控系统等改造任务.从2003年3月6日开始单

机运行,并经机组启动验收领导小组启动验收,正

式并网发电.年底,通过由省水利厅,市水利局等

单位领导,专家组成的工程竣工验收组验收.

五,结语

源LI一级站技改增容及自动化改造工程是武

义水电农村电气化县丁程的第一个实施项目,是

浙江省八个自动化试点电站之一.电站技改增容

及自动化改造,严格按照农村水电现代化的要求,

使用先进的技术和设备,按照"

无人值班,少人值

守"

的要求进行设计和建设,极大地提高了系统的

可靠性,灵活性和安全性,减轻了运行人员的劳动

强度,减少了水电站自动控制设备的维护成本;

技

改后电站装机容量从2000kW增至250OkW,年增

加发电量95.4万kW?

h,而工程动志总投资只有

250.4万元,投资回收期为8.93年（含建设期）,

项目经济效益明显.技改增容工程正式并网至今

将近3午,机电设备运行正常,各项参数符合设计

要求和有关规范,特别是微机监控系统,运行可

靠,防雷击性能好,保护动作可靠,灵敏,迅速准

确,实现了管理自动化,信息数字化.通过源口一

级水电站技改增容及自动化改造的

水电站技改走出r一条新路子.0

参考文献:

【l】市设计院.浙汀武义县源口一级

自动化改造可研报告,2002,1

【2】杭州南望自动化技术有限公司.

级水电站微机监控保护系统技术咨匈报告

《中国农村水电及电气