水轮发电机组增容改造技术的可行性及经济性

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1、水轮发电机组增容改造技术的可行性及经济性摘要：湖南省电力公司柘溪水力发电厂在总结多台水轮发电机组增容改造经验的基础上，突破了传统的设备改造模式，对当前水轮发电机组进行了现代化的改造，并取得了显著成果，大大提高了水力发电厂的经济效益，为老水电机组增容改造探索出一条新路。文章主要从水轮发电机组增容改造的技术可行性及必要性入手，重点阐述了其在水轮发电机增容改造中实施的技术措施及其经济性，为行业相关人士提供一定的参考和借鉴。关键词：水轮；发电机组;增容；改造技术；可行性;经济性文献标识码：A中图分类号:T

2、M312文章编号:1009-2374(2015)02-0039-02D0I：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.01181概述位于湖南省资水干流上的柘溪水力发电厂，距离安化县县城约12km。混凝土单支墩大头坝，最大坝高104m，设计装机容量达到44.75万kW，保证出力11.27万kW,多年平均发电量21.74亿kW?h。该项0以水力发电为主,同时兼有防洪、航运等功能。在通过发电机组增容改造后，目前1-6号机已经超过50万kW总容量。2增容改造的必要性2.1流量与水头浪费

3、柘溪水力发电厂初期水轮发电机组安装于20世纪50年代末，其电厂建设完全由国家承担。限于当时的技术水平等原因，没有对水流量进行详实的考察研究。如今，流量大小与水头的高低都对水力资源造成了一定的浪费，且#1机还是新安江机型，水头设计比柘溪要低，比较浪费水头，运行经济性不佳。为此，加大对现有水轮机组的增容改造力度，避免浪费水资源，提高发电效率已经迫在眉睫。2.2新转轮效率提高充足的水源和水头是水轮机组发电的基础和前提，同时也离不开转轮的高速运转。而建国初期，国内水轮机转轮的制作工艺普遍较低，水轮机发电还

4、处于初始阶段。受当时科技水平及设计师自身条件限制，生产出的水轮机转轮效率比较低。就综合曲线效率而言，其中绝大多数转轮在现在看来完全能够提升。同时随着经济的发展和科技的不断进步，关于水轮机的研究也取得了显著的成果，以当前的技术很容易做到对同一机型相同水头的水轮机进行增容改造，以提升其工作效率。大幅提高新转轮的工作效率，为水轮发电机组的增容改造提供了强有力的技术支撑。2.3新工艺新材料的出现随着科技的不断进步，越来越多的新型材料可以用于水轮机组上。比如，将新型材料环氧粉云母用在电机定子线圈上，不仅可以

5、大大降低绝缘层的厚度，还可降低单位千伏安的用料，大大提髙了发电机组的用电负荷，为增容改造创造了有利条件。2.4计算机技术提高就国内当前计算机技术发展水〒来看，其电磁计算、机械计算、通风计算等方面都极为精确。此外，在水轮发电机组的增容改造上，通过计算机技术还能够准确模拟转轮设计，并为其计算提供可靠的数据分析，以此来保障转轮设计的可操作性。3水轮发电机组增容改造的相关措施拓溪水力发电厂，在#1-6机的机组增容改造过程屮，对上述方法都进行了相应研宄与计算，并进行了相关设备改造，限于专业的原因，不再作一一

6、重点介绍。在这里，笔者主要针对发电机定子线棒，转子线圈改造的相关技术措施进行了初浅研究并予以介绍。柘溪水力发电厂在进行本厂水轮发电机增容改造过程中，通过技术外联、引进和自己厚重的技术积累，于1999年成立了电力发展公司，专业从事水轮发电机增容改造工作，承担厂内外各型水轮发电机组增容改造工程近20台，已历经近20年，积累了相当丰富的水轮发电机增容改造技术及经验。木文重点介绍我们在定子线棒及转子磁极线圈改造设计及制造方面的相关技术措施和一些成功经验:第一，改进定子绕组材料。沥青黑绝缘改为环氧粉云母黄绝

7、缘，这是因为前者的导热系数为0.0022W/°C,比后者的0.0016W/°C明显要大，为此在其定子线圈厚度一致的情况下，使用环氧粉云母能够大大提高定子线圈中对热量的传导能力。此外，环氧粉云母的电气强度远高于沥青云母，其能够大大减少绝缘层的厚度，为单根线棒增加股线截面积和匝数提供了可能，从而提高发电机出力。第二，线棒股线减少线径，增加股数，采用360°完全换位来减少附加损耗。合理降低定子线棒的股线绝缘厚度，冋时增多股线圈数，这样做的目的是为了更好地改进股线换位，降低线棒内电位差，减少内部涡流损耗，

8、起到延长线棒使用寿命、捉高承载电流的作用。第三，线棒槽内及端部均电位防晕新技术、新材料。通过对传统内防晕层技术的改进与优化设计，采用不同阻值半导体材料分段进行布置，在15.75RV等级线棒制造屮，有效降低线棒槽外部分表面温度。对防晕层的改进能有效降低线棒直流泄漏电流，确保整个水轮机组的长期稳定运行。第四，线棒接头锡焊软钎焊接工艺改为银焊硬钎焊接工艺。原来的锡焊工艺，熔点低，在发电机运行过程中，由于电腐蚀及大电流的长期作用，极易造成焊接部分过温而使材质疏松，接触电阻增大，烧毁接头。严