水轮发电机增容的可行性分析

第４４卷　２０１６年１２月　云南电力技术　Ｖｏ１．４４　Ｎｏ　增刊　Ｄｅｃ．２０１　６　ＹＵＮＮＡＮ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　水轮发电机增容的可行性分析　桑前浩　（云南电力技术有限责任公司，昆明６５０２１７）　摘要：对一例水轮发电机增容改造开展了可行性分析研究工作，通过研究发现了此机组在不改变主体设备及励磁系统　的情况下也能满足超发要求。　关键词：水轮发电机；增容；可行性分析　中图分类号：ＴＶ４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—７３４５（２０１６）增刊一００６０—０２　０前言　水电站建设受国家河道管理条例的限制Ⅲ，　有些机组并没有切实考虑到发电站的实际情况，　导致审批容量与实际的水力资源并不匹配，不　能实现经济利益最大化，如对这些电厂进行增　容改造，不仅能避免水资源的浪费，更能提高　发电效率，增加经济效益　。　１水轮机分析　表１水轮机原始参数　综合坝区库容、水头高度等因素分析，发　电机单机装机容量可由原来的３２．５　Ｍｗ增容至　证值不低于９４．２６％；从水头数据看出，水头在　７５．０　ｒｎ时，机组未能达到超发１０％出力，只　有最小水头在７７．１　ｍ以上，机组才能满足超发　１０％出力。　３５．７５　Ｍｗ，校核计算如下：　１．１　水轮机的工况参数　在全部运行范围内，原型水轮机最高效率　１．２吸出高度及安全空蚀裕量　保证值不低于９５．２６％，模型水轮机最高效率保　表２吸出高度及安全空蚀裕量　７５．０　７７．１　８４．９　９５．５　３５．１４　３６．６７　２７．５　２７．５　２ｌ　１６　１７９．２　３６．６７　３６．６７　；　１０４．３　从表３看出，在满足机组超出力要求时导　１．４水轮机主要部件机械强度校核（主轴）　主轴材料２０ＳｉＭｎ锻，外径６００　ｍｍ，内径　叶开度并未到达最大开度限制值１９８　ｍｍ。　６０　第４４卷　水轮发电机增容的可行性分析　２０１　６年增刊　２００　ｍｍ，许用剪应力［Ｔ］＝６０　ＭＰａ　主轴传递的扭矩　Ｍｋ＝９７４００木３６６７０／３００＝１．２：ｌ：１０　Ｋｇ．ｃｍ（１）　用Ｅ１Ｂ／Ｅ　ＭＳ．１２５０　Ａ／１　０００　Ｖ，灭磁电阻容量为　０．４５　ＭＪ，励磁变压器额定容量５００　ｋＶＡ。　由于未进行发电机增发１０％试验，只能估　计出在此状态下励磁电压和励磁电流分别为额　轴身抗扭断面模数　扭应力　Ｗ＝４０　８２０　ｃｍ　下＝Ｍｋ／Ｗ＝２９．４Ｍｐａ＜＜［下】　（２）　在出力３６．６７　ＭＷ时主轴承受的剪应力小　定值得１１０％，即２４２　Ｖ和７１４Ａ，据此参数核算，　以上主要元器件都能满足在此工况下的长期稳　定运行。因此，发电机带１　１０％负荷时，现有　励磁装置能够满足安全稳定运行要求。　于材料的许用剪应力。　２发电机分析　将原水轮发电机组单机装机容量３２．５　Ｍｗ　超发到３５．７５　Ｍｗ，校核分析如下：电负荷随容　量增加而增加，定子线棒股数、线规不变，电　密加大，因此，为了降低热负荷，建议提高发　电机的功率因数至Ｏ．９。定子绕组为条式线棒，　匝数不变，铁芯长度不变，超发后个部分磁通　密度不变。由于提高功率因数后转子励磁电流　降低，转子绕组温升反而有所下降。超发后的　发电机定子和转子温升满足规程要求。　５结束语　通过以上分析研究，该机组在保持机组主　体设备参数与尺寸不变的情况下装机容量３２．５　Ｍｗ超发到３５．７５　Ｍｗ是可行的。后续电厂还　应对该发电机进行温升试验，保证各部位温度　和温升值满足ＧＢ　７５５—２００８《旋转电机定额和　Ⅲ　性能》的要求　］，进一步确定其在增发状态下　是否运行良好。　３主变分析　电站主变压器（ＳＦ１０－４００００－１２１±２×２．５％／１０．５），　进行水轮发电机组增容改造工作具有一定　的必要性，能够充分发挥水电站的实际水利资　源，提高水轮发电机组的工作效率，增加经济　效益。　参考文献　中华人民共和国河道管理条例［Ｚ］．１９８８—０６－１０．　黄钢，郭加忠，石岩明．小型水轮发电机组增容改造可行性及　其效益分析［Ｊ］．新疆电力，２００３，（１）：４２．４４．　游广增，司大军．励磁系统实测与仿真中发电机参数的选取　Ⅲ．云南电力技术，２０１２，４０（６）：３９－４２．　丁永胜．大型水轮发电机组稳定性浅析［Ｊ］．云南电力技术，　２０１０，（６）：１０５—１０６．　在现有设备实施条件下，当发电机组带１　ｌ　０％负　荷时，要求主变压器由额定的４０　０００　ｋＶＡ增加　到４２　０００　ｋＶＡ。　当主变压器的额定容量由４０　０００　ｋＶＡ增加　到４２　０００　ｋＶＡ时，变压器的温度增加了４℃左　右。　考虑到机组在超发期间，由于正处于住变　压器运行环境的高温区，以及理论计算值与实　际运行温度值存在偏差等不利的运行因素影响，　为了保证主变压器能够满足安全稳定运行的要　求，建议增加主变压器的外部冷却设备。　袁博文，吴小平，陈明．泼河水库水电站发电机组增容改造可　行性分析Ⅲ．河南水利与南水北调，２００９（８）：１６６．１６６．　西南电业管理局．高压电气设备试验方法［Ｍ］．北京：水利水　电出版社，１９８３．　ＧＢ　７５５．２００８．旋转电机定额和性能【ｓ］．　ＧＢ／Ｔ　７８９４—２００９．水轮发电机基本技术条件［ｓ】．　４励磁系统分析　发电机采用静止可控硅励磁方式，额定励　磁电压为２２０　Ｖ，额定励磁电流为６４９　Ａ，硅元　件采用ＤＣＲ１００６．１２５５　Ａ／２　８００　Ｖ，灭磁开关采　收稿日期：２０１６．０５．０５　作者简介：　桑前浩（１９８６），男，助理工程师，云南电力技术有限责任公司，　从事高压电气设备试验与维护方面工作（ｅ－ｍａｉｌ）４０４９３１３９＠　ｑｑ・ｃｏｍｏ　６１