本文对葛洲坝水电站125M5万千瓦。葛洲坝水利枢纽工程是中国在万里长江上建设的第一座大坝,是长江三峡水利枢纽的重要组成部分。也是世界上最大的低水头大流量、径流式水电站,被称为“万里长江第一坝”。它的电站发电量巨大,年发电量达157亿千瓦时。相当于每年节约原煤1020万吨,对改变华中地区能源结构,减轻煤炭、石油供应压力,提高华中、华东电网安全运行保证度都起了重要作用。
葛洲坝电站现装有19台125兆瓦和2台170兆瓦共21台水轮发电机组,1981年7月第一台机组并网发电至今已运行30多年。为了充分利用水能,提高三峡电站与葛洲坝电站的综合效益,为提高葛洲坝机组安全可靠性,增加发电容量,改善运行性能,决定对已运行30余年的19台单机容量12.5万千瓦的机组分批进行换型改造,采用经过翼型优化后的新型叶片,提高水轮机转轮过流量,同时对发电机的转子和定子进行改造,使单机额定出力由12.5万千瓦提高到15万千瓦,每台机组扩容2.5万千瓦。可部分解决葛洲坝电站与三峡电站联合运行时流量不匹配问题,减少葛洲坝电站的弃水,增加葛洲坝电站年发电量,提高三峡—葛洲坝枢纽的综合效益。
1 水轮机的改造
大型水轮机的性能参数、机械结构和运行上的改善将会产生很大的社会和经济效益。根据增容要求,通过CFD技术对水轮机进行水力分析,认为提高机组的水力性能,可以通过对转轮进水边头部区域进行局部修形,调整翼型各断面叶珊稠密度,以及合理搭配翼型各断面安放角和扭角等等,以提高原转轮的能量性能,改善和减轻空蚀的破坏。根据CFD分析结果,转型后的zz500A在额定水头为18.6m时,额定出力达到149.5M1%。发电机风量有足够裕度满足增容改造后的冷却要求。
3 励磁系统改造
葛洲坝机组改造增容有系统、流量以及相配套的送输系统限制,难度很大。增容改造会使发电机参数和励磁参数产生变化,原有系统无法满足技术要求,需进行机组励磁系统改造。
增容改造前后励磁系统参数有所改变,原机组励磁设备不再使用,根据新的参数和励磁方式为每个机组配置新的励磁设备,并且将为每台机组配置一台三相干式变压器。
采用GES一3320双微机励磁调节器所构成的励磁调节系统以满足增容改造的技术要求。GES一3320型励磁调节器结构紧凑,采用IPC工控计算机、IPC总线技术等使发电机的运行更加稳定可靠。GES一3320型励磁调节器具有全中文信息显示及人机接口、双微机自动跟踪、手动或自动无冲击切换、系统事故诊断和保护、故障报警、系统维护自检等功能,主要程序及调节程序全部采用C语言编写,各种功能均通过软件实现,充分体现了它的高技术性能。
4 结论
完成增容改造后,葛洲坝12.5万千瓦机组在18米左右水头下出力可达到15万千瓦,通过加大利用机组过机流量和提高机组运行效率增加发电量,最大限度地发挥葛洲坝电站的效益。葛洲坝电站本轮增容改造工作共涉及19台机组,全部更新改造工作预计将持续到2020年前后,累计将增容47.5万千瓦。改造增容结束后,葛洲坝电站将重新“焕发青春”,其装机容量也将增加约47.5万千瓦,这相当于不建坝、不移民、不影响环境而新建一个大中等规模的水电站。改造后的葛洲坝电站,力争在水轮机、发电机、控制系统等各方面达到和引领世界先进水平。
配合三峡工程运行,最大限度发挥葛洲坝效益,这是三峡总公司重要任务之一,这项改造增容的课题今后还要继续进行下去。而且还有扩机增容的任务,希望各位专家和各方为共同把葛洲坝机组改造得性能和效益更优而努力。
【参考文献】
艾友忠；卢进玉.葛洲坝电站机组增容改造探讨；湖北水力发电；2006年01期 .
赵永智.葛洲坝水电站ZZ500转轮的CFD分析及叶型优化；东方电机；2002年02期 .
【作者简介】
周少林,助理工程师,2009年毕业于河北工程大学,先后工作于中国葛洲坝集团和重庆赛迪咨询有限公司,担任任技术责任专责、监理。
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