沙角A電廠產(chǎn)200MW發(fā)電機-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200MW機組均為哈爾濱三電廠80年代生產(chǎn)的機組，分別于1987年至1989年投入商業(yè)運行。發(fā)電機采用水、氫、氫冷卻，汽輪機為設(shè)計技術(shù)落后的55型機組。為了滿足產(chǎn)三缸三排汽200MW汽輪發(fā)電機組綜合技術(shù)改造的需要，分別于2000年和2002年對2號和3號汽輪機進(jìn)行了三缸通流改造，使汽輪發(fā)電機組達(dá)到降低損失、提高調(diào)峰適應(yīng)性的目的。同時對原發(fā)電機-干式變壓器機組進(jìn)行適當(dāng)改造，使機組容量提高到220MW，具有良好的經(jīng)濟效益。

1發(fā)電機增容評估改造1.1增容后發(fā)電機損耗分析哈爾濱電機廠生產(chǎn)的QFSN2-200-2發(fā)電機出力從200MW提高到220MW后，在功率因數(shù)、出口電壓、頻率、運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，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)電機總損耗增加約212.1kW和7.1。1.2增容后發(fā)電機溫升分析根據(jù)廠家計算，220MW發(fā)電機上定子線棒損耗約為7.6kW，發(fā)電機定子繞組冷卻水水量按30t/h計算，因此每個定子線棒的水量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)電機原設(shè)計為4個繞線彈簧式氫冷卻器，布置在定子每個角上，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：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，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)電機轉(zhuǎn)子在冷熱風(fēng)區(qū)增加氣隙隔板擴容后溫升相對增大。為了克服這一缺點，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轉(zhuǎn)子，以增加轉(zhuǎn)子的冷卻空氣量。同時，還可以減少端部氣隙氣流對內(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)擴大后，端部電動勢增加21%，所以要特別注意繞組鼻的徑向電動勢。沙角A電廠2號和3號發(fā)電機分別于1987年6月和1988年11月制造，發(fā)電機端部均用27塊窄壓板固定。1993年2號機組大修時，對端部進(jìn)行了加固改造。具體措施是將27個窄壓板改為寬壓板，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號機組大修時，梳齒采用了新設(shè)計的端部固定結(jié)構(gòu) #p#分頁標(biāo)題#e#

1.4發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)評估發(fā)電機轉(zhuǎn)子原設(shè)計沿軸向分為9個冷卻風(fēng)區(qū)，5個進(jìn)風(fēng)口和5個出風(fēng)口，分別對應(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)道長端溫升高的問題；轉(zhuǎn)子線圈由含銀、銅的銅線冷拉而成，抗蠕變能力強；匝間絕緣和槽間絕緣采用高強度等級絕緣，較高允許溫度為130；軸和聯(lián)軸器采用高機械強度的合金鋼制造，滿足增容后發(fā)電機扭轉(zhuǎn)振動的強度要求。因此，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以滿足增容的要求

2發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的評估2.1主勵磁機的評估及改造 原主勵磁機型號為JL-1150-4，設(shè)計容量為1058kW，額定電壓415V(200MW)、額定電流1600A，因此主勵磁機的儲備系數(shù)K=［1058/(15×1.6)］1/2=1.262，設(shè)計容量裕度較大，滿足發(fā)電機增容10％的要求。 原主勵磁機的空氣冷卻器為繞簧式(型號LQ52/8-1200)，背包式放置，每一風(fēng)路上只有一個冷卻器，不能滿足“停運一個冷卻器，仍能保證額定出力的要求”，因此冷卻器需改為一組兩個冷卻器(型號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副勵磁機評估 原副勵磁機型號為TFY-46-500，設(shè)計容量為40kW、額定電壓為161V、額定電流為165A，其儲備系數(shù)K=1.227，顯然設(shè)計容量裕度能滿足發(fā)電機增容10％的要求。副勵磁機是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，因此副勵磁機不需改造。2.3其它設(shè)備的評估 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)原設(shè)計采用哈爾濱電機廠配套的KTG-2D型勵磁系統(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型自動滅磁開關(guān)，長期允許分?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)子放電器過電壓保護(hù)性能不可靠，一旦發(fā)生過電壓就極易燒損，對發(fā)電機轉(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)電機滅磁、過電壓保護(hù)柜，利用高能氧化鋅壓敏電阻進(jìn)行恒壓和吸收能量。原配套的勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)整功能不全，運行近10年后又出現(xiàn)元件老化，不能滿足目前系統(tǒng)對無功調(diào)節(jié)及穩(wěn)定的要求，因此沙角A電廠在1996年和1998年機組第三次大修期間已更換為GEC-1A型全數(shù)字式微機勵磁調(diào)節(jié)裝置，提高了電壓調(diào)節(jié)精度并改善了系統(tǒng)振蕩時無功調(diào)節(jié)能力，為發(fā)電機的增容創(chuàng)造了有利條件。 另外，原勵磁系統(tǒng)設(shè)計有兩個整流硅屏，單屏運行時只能維持1.1倍額定勵磁電流，不能滿足發(fā)電機2倍的強勵要求。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)閉柜門運行，時常出現(xiàn)屏內(nèi)風(fēng)溫過高，威脅晶閘管的安全運行(尤其在夏天)，故運行中必須打開柜門通風(fēng)散熱，但也帶來許多不安全因素。因此沙角A電廠在2000年和2002年機組大修期間，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)閉柜門安全運行，效果良好，而且能夠滿足單柜運行時具有2倍強勵的要求。#p#分頁標(biāo)題#e#

3主干式變壓器的評估及改造3.1主干式變壓器增容前后的溫升情況 沙角A電廠2號、3號機組主干式變壓器均是保定干式變壓器廠產(chǎn)品，型號為SFP7-240000/220(產(chǎn)品代號IBB.710.257.1、標(biāo)準(zhǔn)代號G109.1～5—85，共組冷卻器)。發(fā)電機帶220MW有功負(fù)荷時，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：SFP7-260000/220，電壓高壓側(cè)為242kV，低壓側(cè)為15.75kV)。 根據(jù)計算，主干式變壓器由240MVA增容至260MVA時，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)時油面溫度可能超過85，這時可以投入第4組風(fēng)扇運行，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，油中部分由兩個導(dǎo)電面與低壓引線相接，平均每個接觸面通過的額定電流為5000A，為了保證套管油中接觸面電流密度不致過高而局部發(fā)熱，沙角A電廠在套管與低壓引線的兩個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)電機出口封閉母線、主干式變壓器出口開關(guān)等設(shè)備的評估 a)沙角A電廠2號、3號機組廠用高壓干式變壓器的型號分別為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。由于汽輪機三缸通流改造后，機組在爐蒸發(fā)量不增加的情況下可帶210MW負(fù)荷(經(jīng)濟運行額定負(fù)荷)，所以機組增容至220MW時，實際上只增加約10MW的蒸汽流量，經(jīng)計算評估機爐輔機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)計容量能滿足增容要求。 廠用6kV共箱封閉母線為LMY-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)電機在功率因數(shù)為0.85、帶220MW負(fù)荷時，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(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磁系統(tǒng)均無變化，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#分頁標(biāo)題#e#

5增容改造效果 沙角A電廠2號、號發(fā)電機大修增容后進(jìn)行了各項性能試驗，如發(fā)電機空載特性試驗、三相穩(wěn)態(tài)短路特性試驗、額定負(fù)載溫升試驗及發(fā)電機噪聲測試等。試驗結(jié)果表明： a)發(fā)電機三相電壓、三相電流基本平衡。 b)發(fā)電機實測空載和短路特性曲線與設(shè)計曲線和上次大修后測得的曲線基本吻合。 c)電機實測空載額定勵磁電流約為630A，額定三相穩(wěn)態(tài)短路勵磁電流約為1330A，與設(shè)計值較接近(設(shè)計值分別為670A，1224.5A)。 d)實測號發(fā)電機剩磁電壓為120.3V，與常規(guī)電機吻合。 e)3號發(fā)電機溫升試驗結(jié)果：發(fā)電機各部分溫升與規(guī)定溫升值相比均有較大余量。發(fā)電機各部分溫度如下：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℃。主勵磁機，線圈51～54℃、鐵心48～50℃；轉(zhuǎn)子繞組平均溫度79.7℃。 f)號發(fā)電機大修增容期間，在發(fā)電機定子線圈端部加裝了振動在線監(jiān)測系統(tǒng)。從大修后投入運行的一個多月來看(2002年5月11日至6月1日)，定子端部振動情況良好。發(fā)電機負(fù)荷有功功率從223MW至150MW、無功功率從109Mvar至10Mvar，端部振幅較大值(汽側(cè)9號通道)為45μm，遠(yuǎn)低于120μm的要求。 沙角A電廠2號、3號機組自增容改造后發(fā)電機–干式變壓器組運行情況一直較好，機組帶210MW至220MW負(fù)荷時主干式變壓器溫升同以前相比變化不大，均在運行規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)。因此產(chǎn)200MW發(fā)電機–干式變壓器組增容至220MW是可行的，是一項節(jié)省投資、具有顯著經(jīng)濟效益的技術(shù)改造項目。