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，汽輪機為設計技術落后的55型機組。為了滿足產(chǎn)三缸三排汽200MW汽輪發(fā)電機組綜合技術改造的需要，分別于2000年和2002年對2號和3號汽輪機進行了三缸通流改造，使汽輪發(fā)電機組達到降低損失、提高調峰適應性的目的。同時對原發(fā)電機-干式變壓器機組進行適當改造，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，定子和轉子結構沒有變化，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，同層導線按原家標準G/7064—1996 《透平型同步電機技術要求》，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%。當進水溫度為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)電機轉子在冷熱風區(qū)增加氣隙隔板擴容后溫升相對增大。為了克服這一缺點，在定子鐵芯內圓的冷風和熱風區(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，確保轉子具有較低的進氣溫度，并迫使氣隙處的冷卻空氣流過轉子，以增加轉子的冷卻空氣量。同時，還可以減少端部氣隙氣流對內部風區(qū)的干擾，從而保證轉子溫升分布的均勻性和定子風量分布的合理性。廠家多次試驗表明，安裝氣隙隔板可使轉子溫升降低10左右，轉子溫升不均勻系數(shù)降低0.05左右。1.3.3定子線圈端部固定結構改進擴大后，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，梳齒采用了新設計的端部固定結構 #p#分頁標題#e#

1.4發(fā)電機轉子結構評估發(fā)電機轉子原設計沿軸向分為9個冷卻風區(qū)，5個進風口和5個出風口，分別對應定子進風口和出風口風區(qū)；轉子線圈在槽內分成中間銑孔，形成氫氣通道，從對角氣隙取氣；末端采用單向半通風結構，可解決大盤管風道長端溫升高的問題；轉子線圈由含銀、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)電機扭轉振動的強度要求。因此，轉子結構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其它設備的評估 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)原設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，滅磁開關采用DM2-2500型自動滅磁開關，長期允許分斷能力為直流電壓500V，電流2500A，可以滿足增容要求。 由于早期的轉子放電器過電壓保護性能不可靠，一旦發(fā)生過電壓就極易燒損，對發(fā)電機轉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、過電壓保護柜，利用高能氧化鋅壓敏電阻進行恒壓和吸收能量。原配套的勵磁調節(jié)器調整功能不全，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)字式微機勵磁調節(jié)裝置，提高了電壓調節(jié)精度并改善了系統(tǒng)振蕩時無功調節(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冷系統(tǒng)，屏內頂部水箱一旦出現(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)熱嚴重，屏內通風散熱不良，如關閉柜門運行，時常出現(xiàn)屏內風溫過高，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)，單靠純風冷就可以關閉柜門安全運行，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、標準代號G109.1～5—85，共組冷卻器)。發(fā)電機帶220MW有功負荷時，如果功率因數(shù)在0.85，視在功率將達258.80MVA，主干式變壓器低壓側電流將達到9488A，因此主干式變壓器必須增容至260MVA(型號：SFP7-260000/220，電壓高壓側為242kV，低壓側為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準允許的范圍內，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組風扇運行，油流速度尚在允許范圍內。為安全起見，沙角A電廠利用原干式變壓器預留位置增加了一組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等設備的評估 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為31500kVA，低壓側分別為20000kVA，11500kVA；高壓側25000kVA，低壓側分別為12500kVA，12500kVA；電[JP 1]壓均為高壓側15750kV，低壓側分別為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負荷(經(jīng)濟運行額定負荷)，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額定電流620.3A，分接開關在“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、額定負載溫升試驗及發(fā)電機噪聲測試等。試驗結果表明： 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，與設計值較接近(設計值分別為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40～44℃、熱風41～49℃；鐵心溫度，段49～5℃、51段62～68℃、100段51～56℃；內冷水溫度，進水41℃、出水64℃。主勵磁機，線圈51～54℃、鐵心48～50℃；轉子繞組平均溫度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9號通道)為45μm，遠低于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。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)濟效益的技術改造項目。