沙角A電廠產(chǎn)200MW發(fā)電機(jī)-干式變壓器組增容改造作者：匿名2008年1月8日18:38336026

渠道：關(guān)鍵詞：廣東沙角A電廠一期3臺(tái)200MW機(jī)組均為哈爾濱三電廠80年代生產(chǎn)的機(jī)組，分別于1987年至1989年投入商業(yè)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)采用水、氫、氫冷卻，汽輪機(jī)為設(shè)計(jì)技術(shù)落后的55型機(jī)組。為了滿足產(chǎn)三缸三排汽200MW汽輪發(fā)電機(jī)組綜合技術(shù)改造的需要，分別于2000年和2002年對(duì)2號(hào)和3號(hào)汽輪機(jī)進(jìn)行了三缸通流改造，使汽輪發(fā)電機(jī)組達(dá)到降低損失、提高調(diào)峰適應(yīng)性的目的。同時(shí)對(duì)原發(fā)電機(jī)-干式變壓器機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)改造，使機(jī)組容量提高到220MW，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1發(fā)電機(jī)增容評(píng)估改造1.1增容后發(fā)電機(jī)損耗分析哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN2-200-2發(fā)電機(jī)出力從200MW提高到220MW后，在功率因數(shù)、出口電壓、頻率、運(yùn)行氫壓不變的情況下，主要額定參數(shù)變化如表1所示。

發(fā)電機(jī)增容后，定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)沒有變化，氣隙合成磁密變化不大，因此鐵心損耗基本不變。所以發(fā)電機(jī)的主要損耗是繞組銅損耗的增加，其他損耗基本不變。根據(jù)試驗(yàn)，定子線圈各相的直流電阻R12.4910-3，轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻R20.219(R1和R2已換算為一次絕緣的參考工作溫度75)，因此定子和轉(zhuǎn)子繞組的銅耗增加量分別為：P1=(94882-86252)a22.4910-p2=(18842-17652)a20.219即發(fā)電機(jī)總損耗增加約212.1kW和7.1。1.2增容后發(fā)電機(jī)溫升分析根據(jù)廠家計(jì)算，220MW發(fā)電機(jī)上定子線棒損耗約為7.6kW，發(fā)電機(jī)定子繞組冷卻水水量按30t/h計(jì)算，因此每個(gè)定子線棒的水量QM=(30000kg3600s)108=0.077kg/s，因此，盤條出水溫升為7.6 kW 246[4.24考慮到盤條實(shí)芯線與水的溫差約為3 ~ 5，同層導(dǎo)線按原家標(biāo)準(zhǔn)G/7064—1996 《透平型同步電機(jī)技術(shù)要求》，仍有較大的溫升余量，滿足增容要求。1.3發(fā)電機(jī)定子改造1.3.1更換新的氫冷卻器沙角A電廠200MW汽輪發(fā)電機(jī)原設(shè)計(jì)為4個(gè)繞線彈簧式氫冷卻器，布置在定子每個(gè)角上，換熱裕度只有6%，不能滿足增容至220MW的要求，必須全部更換為新型冷卻器。新型冷卻器具有以下特點(diǎn)：a)新型冷卻器(QL356.2-00型)采用直通板，產(chǎn)生675kW的損失(氫氣壓力為0.3MPa)，比原彈簧纏繞式冷卻器(QRI149.5-3052型)的換熱能力高35%。當(dāng)進(jìn)水溫度為33，冷卻氣體出口溫度為40時(shí)，B)翅片采用T2材料，銅管采用fe10-1-1硬銅管代替68銅管，適用于江湖水近海，傳熱效果更好；c)冷卻器木支架用全鋼板代替，既提高了通風(fēng)散熱門檻，又增加了散熱面積；d)新冷卻器的安裝尺寸與原螺旋彈簧冷卻器相同，可以互換。1.3.2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在冷熱風(fēng)區(qū)增加氣隙隔板擴(kuò)容后溫升相對(duì)增大。為了克服這一缺點(diǎn)，在定子鐵芯內(nèi)圓的冷風(fēng)和熱風(fēng)區(qū)域之間安裝了徑向氣隙隔板(見圖1)，以減少冷熱氣流的混合，確保轉(zhuǎn)子具有較低的進(jìn)氣溫度，并迫使氣隙處的冷卻空氣流過(guò)轉(zhuǎn)子，以增加轉(zhuǎn)子的冷卻空氣量。同時(shí)，還可以減少端部氣隙氣流對(duì)內(nèi)部風(fēng)區(qū)的干擾，從而保證轉(zhuǎn)子溫升分布的均勻性和定子風(fēng)量分布的合理性。廠家多次試驗(yàn)表明，安裝氣隙隔板可使轉(zhuǎn)子溫升降低10左右，轉(zhuǎn)子溫升不均勻系數(shù)降低0.05左右。1.3.3定子線圈端部固定結(jié)構(gòu)改進(jìn)擴(kuò)大后，端部電動(dòng)勢(shì)增加21%，所以要特別注意繞組鼻的徑向電動(dòng)勢(shì)。沙角A電廠2號(hào)和3號(hào)發(fā)電機(jī)分別于1987年6月和1988年11月制造，發(fā)電機(jī)端部均用27塊窄壓板固定。1993年2號(hào)機(jī)組大修時(shí)，對(duì)端部進(jìn)行了加固改造。具體措施是將27個(gè)窄壓板改為寬壓板，相鄰壓板之間加切向支撐塊(俗稱“小桿”)，綁5mm聚酯玻璃鋼繩；水電接頭的絕緣盒全部更換為背風(fēng)面帶盒縫的新絕緣盒，增加兩根20mm聚酯玻璃鋼繩；槽形墊塊更換為新的三塊楔形墊塊。2002年4月3號(hào)機(jī)組大修時(shí)，梳齒采用了新設(shè)計(jì)的端部固定結(jié)構(gòu) #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

1.4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)評(píng)估發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子原設(shè)計(jì)沿軸向分為9個(gè)冷卻風(fēng)區(qū)，5個(gè)進(jìn)風(fēng)口和5個(gè)出風(fēng)口，分別對(duì)應(yīng)定子進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口風(fēng)區(qū)；轉(zhuǎn)子線圈在槽內(nèi)分成中間銑孔，形成氫氣通道，從對(duì)角氣隙取氣；末端采用單向半通風(fēng)結(jié)構(gòu)，可解決大盤管風(fēng)道長(zhǎng)端溫升高的問(wèn)題；轉(zhuǎn)子線圈由含銀、銅的銅線冷拉而成，抗蠕變能力強(qiáng)；匝間絕緣和槽間絕緣采用高強(qiáng)度等級(jí)絕緣，較高允許溫度為130；軸和聯(lián)軸器采用高機(jī)械強(qiáng)度的合金鋼制造，滿足增容后發(fā)電機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的強(qiáng)度要求。因此，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以滿足增容的要求

2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的評(píng)估2.1主勵(lì)磁機(jī)的評(píng)估及改造 原主勵(lì)磁機(jī)型號(hào)為JL-1150-4，設(shè)計(jì)容量為1058kW，額定電壓415V(200MW)、額定電流1600A，因此主勵(lì)磁機(jī)的儲(chǔ)備系數(shù)K=［1058/(15×1.6)］1/2=1.262，設(shè)計(jì)容量裕度較大，滿足發(fā)電機(jī)增容10％的要求。 原主勵(lì)磁機(jī)的空氣冷卻器為繞簧式(型號(hào)LQ52/8-1200)，背包式放置，每一風(fēng)路上只有一個(gè)冷卻器，不能滿足“停運(yùn)一個(gè)冷卻器，仍能保證額定出力的要求”，因此冷卻器需改為一組兩個(gè)冷卻器(型號(hào)02A781)，共兩組。冷卻器水管及水箱材質(zhì)選用fe10-1-1和Q235A，翅片選用2材料。新型的一組冷卻器與原冷卻器具有互換性。2.2副勵(lì)磁機(jī)評(píng)估 原副勵(lì)磁機(jī)型號(hào)為TFY-46-500，設(shè)計(jì)容量為40kW、額定電壓為161V、額定電流為165A，其儲(chǔ)備系數(shù)K=1.227，顯然設(shè)計(jì)容量裕度能滿足發(fā)電機(jī)增容10％的要求。副勵(lì)磁機(jī)是500z的稀土鈷永磁體，具有外特性硬、技術(shù)參數(shù)好、可靠性高等特點(diǎn)，因此副勵(lì)磁機(jī)不需改造。2.3其它設(shè)備的評(píng)估 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用哈爾濱電機(jī)廠配套的KTG-2D型勵(lì)磁系統(tǒng)，其整流裝置額定輸出電流為2000A，電壓為1000V，滅磁開關(guān)采用DM2-2500型自動(dòng)滅磁開關(guān)，長(zhǎng)期允許分?jǐn)嗄芰橹绷麟妷?00V，電流2500A，可以滿足增容要求。 由于早期的轉(zhuǎn)子放電器過(guò)電壓保護(hù)性能不可靠，一旦發(fā)生過(guò)電壓就極易燒損，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路造成事故隱患，因此在1995年沙角A電廠加裝了中科學(xué)院等離子體物理研究所的MB11-1.0型發(fā)電機(jī)滅磁、過(guò)電壓保護(hù)柜，利用高能氧化鋅壓敏電阻進(jìn)行恒壓和吸收能量。原配套的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)整功能不全，運(yùn)行近10年后又出現(xiàn)元件老化，不能滿足目前系統(tǒng)對(duì)無(wú)功調(diào)節(jié)及穩(wěn)定的要求，因此沙角A電廠在1996年和1998年機(jī)組第三次大修期間已更換為GEC-1A型全數(shù)字式微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，提高了電壓調(diào)節(jié)精度并改善了系統(tǒng)振蕩時(shí)無(wú)功調(diào)節(jié)能力，為發(fā)電機(jī)的增容創(chuàng)造了有利條件。 另外，原勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩個(gè)整流硅屏，單屏運(yùn)行時(shí)只能維持1.1倍額定勵(lì)磁電流，不能滿足發(fā)電機(jī)2倍的強(qiáng)勵(lì)要求。并且采用帶水冷卻器的風(fēng)冷系統(tǒng)，屏內(nèi)頂部水箱一旦出現(xiàn)漏水，易造成短路事故。又因整流器件老化而性能變差、發(fā)熱嚴(yán)重，屏內(nèi)通風(fēng)散熱不良，如關(guān)閉柜門運(yùn)行，時(shí)常出現(xiàn)屏內(nèi)風(fēng)溫過(guò)高，威脅晶閘管的安全運(yùn)行(尤其在夏天)，故運(yùn)行中必須打開柜門通風(fēng)散熱，但也帶來(lái)許多不安全因素。因此沙角A電廠在2000年和2002年機(jī)組大修期間，將硅屏更換為清華同方股份公司的ZGLF-2000A/1000V整流硅屏，取消冷卻水系統(tǒng)，單靠純風(fēng)冷就可以關(guān)閉柜門安全運(yùn)行，效果良好，而且能夠滿足單柜運(yùn)行時(shí)具有2倍強(qiáng)勵(lì)的要求。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

3主干式變壓器的評(píng)估及改造3.1主干式變壓器增容前后的溫升情況 沙角A電廠2號(hào)、3號(hào)機(jī)組主干式變壓器均是保定干式變壓器廠產(chǎn)品，型號(hào)為SFP7-240000/220(產(chǎn)品代號(hào)IBB.710.257.1、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)G109.1～5—85，共組冷卻器)。發(fā)電機(jī)帶220MW有功負(fù)荷時(shí)，如果功率因數(shù)在0.85，視在功率將達(dá)258.80MVA，主干式變壓器低壓側(cè)電流將達(dá)到9488A，因此主干式變壓器必須增容至260MVA(型號(hào)：SFP7-260000/220，電壓高壓側(cè)為242kV，低壓側(cè)為15.75kV)。 根據(jù)計(jì)算，主干式變壓器由240MVA增容至260MVA時(shí)，主要性能數(shù)據(jù)和溫升的變化見表2和表3。

從表3可看出，主干式變壓器增容后保持原3組冷卻器工作、1組冷卻器備用方式投入運(yùn)行，油面溫升和繞組溫升均在家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，但在夏天環(huán)境溫度高(40)時(shí)油面溫度可能超過(guò)85，這時(shí)可以投入第4組風(fēng)扇運(yùn)行，油流速度尚在允許范圍內(nèi)。為安全起見，沙角A電廠利用原干式變壓器預(yù)留位置增加了一組250kW冷卻器，采用“3組工作、1組輔助、1組備用”或“4組工作、1組備用”的運(yùn)行方式。3.2主干式變壓器低壓側(cè)電流密度改善措施 主干式變壓器從20MVA增至260MVA后，額定的低壓線電流由8798A增至9531A，而原低壓套管選用10kA大電流套管，油中部分由兩個(gè)導(dǎo)電面與低壓引線相接，平均每個(gè)接觸面通過(guò)的額定電流為5000A，為了保證套管油中接觸面電流密度不致過(guò)高而局部發(fā)熱，沙角A電廠在套管與低壓引線的兩個(gè)接觸面之間加裝短接片，保證該處的電流密度分布均勻(見圖2)。

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4 廠用高壓干式變壓器、發(fā)電機(jī)出口封閉母線、主干式變壓器出口開關(guān)等設(shè)備的評(píng)估 a)沙角A電廠2號(hào)、3號(hào)機(jī)組廠用高壓干式變壓器的型號(hào)分別為SFF1-31500/15和SFFL-25000/15，保定干式變壓器廠生產(chǎn)。銘牌上額定容量高壓側(cè)為31500kVA，低壓側(cè)分別為20000kVA，11500kVA；高壓側(cè)25000kVA，低壓側(cè)分別為12500kVA，12500kVA；電[JP 1]壓均為高壓側(cè)15750kV，低壓側(cè)分別為6300kV，6300kV。由于汽輪機(jī)三缸通流改造后，機(jī)組在爐蒸發(fā)量不增加的情況下可帶210MW負(fù)荷(經(jīng)濟(jì)運(yùn)行額定負(fù)荷)，所以機(jī)組增容至220MW時(shí)，實(shí)際上只增加約10MW的蒸汽流量，經(jīng)計(jì)算評(píng)估機(jī)爐輔機(jī)的額定容量基本能滿足220MW負(fù)荷要求，因此廠用電量未有明顯的變化，廠用高壓干式變壓器設(shè)計(jì)容量能滿足增容要求。 廠用6kV共箱封閉母線為L(zhǎng)MY-2(120×10)鋁母線，額定電流為2000A，裕量較大，能滿足增容要求。 b)發(fā)電機(jī)出口封閉母線為全連式分相封閉母線，規(guī)格為φ380mm×12mm鋁母線，額定電壓20kV，額定電流10kA，而發(fā)電機(jī)在功率因數(shù)為0.85、帶220MW負(fù)荷時(shí)，定子額定電流為9488A，因此能滿足增容要求。 c)主干式變壓器高壓側(cè)額定電流620.3A，分接開關(guān)在“Ⅴ”位置時(shí)(比額定電壓降低5％)，電流為652.9A，而主干式變壓器出口為220kV日本三菱GIS，斷路器額定電流3150A，額定開斷電流50kA；主干式變壓器出口隔離開關(guān)額定電流2000A，額定短時(shí)允許較大電流50kA。兩者裕量較大，均能滿足增容要求。 d)由于電氣主回路及勵(lì)磁系統(tǒng)均無(wú)變化，送出系統(tǒng)也不增加，電氣二次線系統(tǒng)在改造中基本未改變。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

5增容改造效果 沙角A電廠2號(hào)、號(hào)發(fā)電機(jī)大修增容后進(jìn)行了各項(xiàng)性能試驗(yàn)，如發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)、三相穩(wěn)態(tài)短路特性試驗(yàn)、額定負(fù)載溫升試驗(yàn)及發(fā)電機(jī)噪聲測(cè)試等。試驗(yàn)結(jié)果表明： a)發(fā)電機(jī)三相電壓、三相電流基本平衡。 b)發(fā)電機(jī)實(shí)測(cè)空載和短路特性曲線與設(shè)計(jì)曲線和上次大修后測(cè)得的曲線基本吻合。 c)電機(jī)實(shí)測(cè)空載額定勵(lì)磁電流約為630A，額定三相穩(wěn)態(tài)短路勵(lì)磁電流約為1330A，與設(shè)計(jì)值較接近(設(shè)計(jì)值分別為670A，1224.5A)。 d)實(shí)測(cè)號(hào)發(fā)電機(jī)剩磁電壓為120.3V，與常規(guī)電機(jī)吻合。 e)3號(hào)發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)結(jié)果：發(fā)電機(jī)各部分溫升與規(guī)定溫升值相比均有較大余量。發(fā)電機(jī)各部分溫度如下：定子線圈溫度61～64℃；線圈出水溫度5～68℃；氫氣溫度，冷風(fēng)40～44℃、熱風(fēng)41～49℃；鐵心溫度，段49～5℃、51段62～68℃、100段51～56℃；內(nèi)冷水溫度，進(jìn)水41℃、出水64℃。主勵(lì)磁機(jī)，線圈51～54℃、鐵心48～50℃；轉(zhuǎn)子繞組平均溫度79.7℃。 f)號(hào)發(fā)電機(jī)大修增容期間，在發(fā)電機(jī)定子線圈端部加裝了振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。從大修后投入運(yùn)行的一個(gè)多月來(lái)看(2002年5月11日至6月1日)，定子端部振動(dòng)情況良好。發(fā)電機(jī)負(fù)荷有功功率從223MW至150MW、無(wú)功功率從109Mvar至10Mvar，端部振幅較大值(汽側(cè)9號(hào)通道)為45μm，遠(yuǎn)低于120μm的要求。 沙角A電廠2號(hào)、3號(hào)機(jī)組自增容改造后發(fā)電機(jī)–干式變壓器組運(yùn)行情況一直較好，機(jī)組帶210MW至220MW負(fù)荷時(shí)主干式變壓器溫升同以前相比變化不大，均在運(yùn)行規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)。因此產(chǎn)200MW發(fā)電機(jī)–干式變壓器組增容至220MW是可行的，是一項(xiàng)節(jié)省投資、具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)改造項(xiàng)目。