当前位置: 配水闸 >> 配水闸优势 >> 某蓄电站主要机电设备简介
机电设备是抽水蓄能电站的重要组成部分,设备选型好坏直接关系到电站安全稳定运行,和常规水电站相比抽水蓄能的水电站建设难度较大,抽水蓄能电站的整体技术要求较高,尤其是工况转换较为复杂,在机电设备的采购和管理过程中,需要重点主机设备及辅助设备的性能影响。Q抽水蓄能电站机电设备选型按无人值班(少人值守)和资产全寿命周期管理原则推行,强化机电设备全过程管控理念,充分借鉴已投运蓄能电站机电设备运维经验,提升电站机电设备水平。
1.主机设备
厂房内安装四台立轴单级混流可逆式水泵水轮机,总装机容量MW(4×MW)。电站水轮发电机通过公开招投标选用东芝水电(杭州)设备有限公司公司产品,地面开关站GIS选用厦门ABB公司产品,主变压器选用衡阳变压器厂产品,其他辅助设备也均采用国内外技术成熟、性能优良产品。设计年抽水耗电量30.28亿度,年发电量23.32亿度,以一回kV线路接入广东电网。
(1)水泵水轮机
水泵水轮机型式为立轴、单级、混流、可逆式、可调导水机构,水泵水轮机额定转速为.8r/min,带有金属蜗壳和弯肘型尾水管,与发电电动机通过法兰直接连接。旋转方向为:水轮机工况俯视顺时针旋转,水泵工况俯视逆时针旋转。水泵水轮机主要由:埋入部件、导水机构、转轮、主轴、水导轴承、主轴密封、导叶接力器、、环行轨道及吊车、机坑踏板、油气水管路系统、监测及控制管路系统等部件组成。
埋入部件包含有尾水管、泄流环、底环、座环、蜗壳、机坑里衬、接力器基础等部件,该部件在前期水工建筑施工时完成了预埋。
导水机构由底环、顶盖、导叶、控制环、导叶拐臂、连板、偏心销、剪断销、摩擦装置、限位装置等零部件组成。其中底环为整体到货,已在座环蜗壳安装时完成了安装;顶盖分4瓣到货,在现场组装后进行安装,上止漏环安装在顶盖上;活动导叶共16个,导水机构在现场进行预装后再进行正式安装。
转轮为高镍铬不锈钢铸焊整体结构,叶片数为10个,5长5短结构;主轴为一段结构,直接与发电机下端轴进行联接;
导叶接力器:在水轮机坑+Y方位,平行布置两个油压操作、双向动作、油缸式接力器。
水泵水轮机所有可拆卸部件包括:转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导叶、导叶接力器、导水叶操作机构、主轴密封装置等。这些部件全部采用上拆方式,即通过发电电动机定子内孔利用厂内起重机设备从机坑吊入和吊出。
主要技术参数:
型式:立轴、单级混流可逆式水泵水轮机
转轮直径:mm
水轮机工况额定输出功率:.5MW
水泵工况最大输入功率:≤MW(已考虑允许偏差)
额定转速:.6r/min
稳态飞逸转速:≤r/min
水轮机工况额定流量:77.65m3/s(额定水头.4m)
水泵工况最大扬程.08m,相应流量不小于51.76m3/s
旋转方向:水轮机工况俯视顺时针,水泵工况为逆时针
安装高程:EL.42m(吸出高度Hs=-66m)
蜗壳型式:金属蜗壳
尾水管型式:立式弯肘型
水泵水轮机总重:.3t
(2)发电电动机
发电机定子由机座、铁心和线圈等部件组成,在安装间完成组装后通过厂房桥机吊入发电机机坑安装。定子机座为分瓣(2瓣)焊接结构,正16边形,外径Φmm,高mm;定子的通风道数为78,风道高度为5mm,运转时定转子间最小气隙为37.5mm;定子铁心有槽,整圆由24张冲片组成,共79段叠片,铁心叠压系数为0.。
转子由支架、磁轭、磁极、线圈、制动环等组装而成。转子安装完成后整体高mm,外径?mm,运转时定转子间最小气隙为37.5mm。磁轭整体高mm,外径mm,磁轭分9段堆叠而成,各段又由若干环形磁轭钢板堆叠而成,环形磁轭钢板之间通过拉紧螺杆把合为一体,各段间通过通风叶片上的止口定位。每台转子挂装14个磁极。
定子主要技术参数
项目
参数
发电机
电动机
额定容量
MVA
≥MW
额定电压(kV)
15.75kV
额定电流
A
额定功率因数
0.9(滞后)
0.(吸收有功,发送感性无功)
相数
3相
定子机座结构型式
机座分2瓣,现场拼焊整圆
绝缘等级
F/F(定子/转子)
额定频率
50Hz
定子铁心内径
Φmm
定子铁心外径
Φmm
定子铁心高度
3mm
通风道数
78
风道高度
5mm
定子冲片厚度
0.35mm
定子铁心槽深
mm
定子冲片标准损耗
≤1.0W/kg
铁心比重
7.6Kg/dm3
旋转方向
俯视顺时针旋转
俯视逆时针旋转
频率正常变化范围
49.5Hz~50.2Hz
49.8Hz~50.5Hz
冷却方式
密封空气冷却
转子主要技术参数
磁轭高度
mm
磁轭外径
mm
磁极铁心高度
3mm
磁极外径
转子高度
mm
定、转子间最小气隙
37.5mm
(3)进水球阀
进水球阀采用不锈钢活塞式密封环,操作介质为取其上游连接管的压力水,阀体上的活动密封环滑动面采用铝青铜堆焊,单接力器球阀,公称直径mm,设计压力为mH2O。阀体采用高强度铸钢,活门采用用铸钢、钢板焊接结构。进水球阀上游侧设一道检修密封,下游侧设一道工作密封。不设旁通管路和旁通阀,蜗壳平压通过开启“T”形工作密封,利用活动密封和固定密封间隙进行充水平压。水压操作,液压系统配置有得电关闭和失电关闭紧急电磁阀等。
2.金属结构
电站上下水库均无溢洪道,采用潜水起旋墩竖井旋流消能泄洪洞泄洪。上水库设DN0.1m生态放水管,下水库设放水底孔,直径2米,放水底孔进口设拦污栅及事故检修闸门,出口设有PN0.8m,DN1.6m锥形阀。
输水发电系统采用一洞四机,输水隧洞直径为Φ9.2m。上、下库进/出口设4孔拦污栅,在进/出口呈直线布置。拦污栅采用活动栅,由于水库污物较少,且处于反复双向水流中,不配备清污设备。拦污栅采用临时起吊,不设永久起吊设备。在输水隧洞进口段设事故(检修)闸门井,采用平面滑动钢闸门,利用高扬程卷扬机操作,闸门在检修平台上门槽左右侧设有电动锁定装置。进出水口金属结构制造厂家为葛洲坝机电建设有限公司,启闭机制造厂家为无锡市华锦水电装备有限公司。
由于电站尾水隧洞较长,且深埋地下,每台机组尾水肘管与调压井之间设尾水事故闸门,门型采用平面定轮闸门,门槽为高压闸阀式,门槽密封盖上布置液压启闭机,并设置进人孔、机械锁定及限位器、排气阀等部件。进出水口金属结构制造厂家为夹江水工机械厂,液压启闭机制造厂家为江苏武进液压启闭机有限公司。
3.主要电气控制设备
(1)发电电压设备
离相封闭母线由镇江华东电力设备制造厂生产,型式为全连、自冷、离相式,主回路额定工作电压15.75kV,额定电流A。发电机出口断路器为ABB公司HECPS-3S型,包括发电机断路器、SFC启动隔离开关及背靠背启动隔离开关、接地开关、电容器等。换相开关采用瑞士ABB公司HECPS3空气绝缘、电动操作、三相五极产品。发电电动机中性点采用电阻接地方式,主要设备有隔离开关、电流互感器和接地变压器及连接于二次侧的接地电阻器(可调)。
(2).计算机监控系统
电站计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司的HV4.0系统,监控系统主网网络结构采用环型加星型的双网结构。主网为双环网。由于上、下库LCU距离厂房较远,厂内公用LCU6以星型接入上库LCU8,开关站LCU7以星型接入下库LCU9。从监控设备的先进性、稳定性、安全性以及用户应用情况等多方面考虑,清蓄电站监控系统下位机现地控制单元(LCU)可编程控制器选用了西门子S7-系列PLC,CPU模块为-5H,其运算速度最快可达18.75ns,在国内首次采用Profinet工业以太网通信,可配置为冗余容错的S7-H系统。现地控制单元大量采用远程I/O模块,将地下厂房各层现地信号就近接入远程I/O单元中,大大节约了电缆购买、敷设和维护成本。
(3).调速器系统
调速器系统是由ALSTOM公司生产,采用PID调节的数字式电液调速器,主配压阀直径为mm,电液转换器为比例阀,采用两段关闭规律,液压控制配有开停机电磁阀、手/自动切换阀、紧急停机电磁、得电关闭电磁阀和失电关闭电磁阀,额定工作油压6.3MPa。调速器的速度测量采用齿盘测速和残压测速,配置机械过速开关(飞摆),机械二级过速动作后通过油路直接作用于关闭球阀。
(4).励磁系统
励磁系统由ABB生产,采用自并励可控硅静止整流励磁方式,励磁调节器型号为Unitro-型数字式励磁调节器。励磁变变压器接在主变压器低压侧,额定容量为kV·A,广东顺特电气设备有限公司制造。灭磁开关为瑞士ABB。额定励磁电V,额定励磁电流A,空载励磁电流A。。
(5).静止变频起动装置
静止变频起动装置为瑞士ABB公司制造,采用ACPEC控制系统。包括输入/输出变压器、输入/输出电抗器、输入/输出开关柜、起动母线、起动母线分段隔离开关、变频装置、冷却系统、控制、保护和监测系统等。SFC有2个整流桥,每桥臂4只晶闸管,1个逆变桥,每个桥臂6只晶闸管,额定容量为22MW,输出电压0~17.kV,输出频率0~52.5Hz,启动时间s。
(6).继电保护
发电电动机保护、主变压器保护,高压电缆保护线、厂用电保护、SFC输入输出变保护系统及机组保护故障录波系统由西门子供货。
(7).状态监测装置
机组状态监测系统采用具有华科同安产品,关键测量元件如摆度、键相、轴向位移、铁芯振动、气隙、磁通量、局放、压力脉动等监测传感器均采用知名品牌。
(8).V厂用电系统
V厂用电系统采用ABB工厂新型的MNS3.0模块化抽出式低压开关柜,共多面。整体设计结构能最大程度地满足可靠性,安全性、供电的连续性及操作维修的方便性。
4.高压设备
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(1)主变压器
电站共设有4台型号为SSP-300/的三相双圈强油循环水冷、高压侧带无励磁分接开关的铜绕组升/降压电力变压器,由特变电工衡阳变压器有限公司生产。额定电压kV±2×2.5%/15.75kV。主变压器低压侧经油套管与15.75kV离相封闭母线相连,高压侧通过干式绝缘套管与GIS相连。主变压器中性点采用干式绝缘套管引出直接接地。4台冷却器紧靠每台主变压器的高压侧(C相)布置,由GEA冷却设备有限公司制造,油流量为m3/h,冷却水流量为m3/h。
(2)kVGIS
kVGIS分为地面与地下两部分,地面户内GIS采用双母线,包括2串进线间隔、1串出线间隔、2串母线PT间隔及SF6管线等。地下GIS采用2组联合单元接线,每组联合单元包括2串隔离开关及CT间隔、1串避雷器间隔及SF6管线。GIS为厦门ABB公司生产,型号为ELK-3,额定电流0A,额定短时耐受电流63kA/2s。
(3)kV电缆
kV电缆生产厂家为法国雪力克电线电缆有限公司。2个回路总长约m,单相长约m。与地下GIS相连的电缆终端采用外置干式水平电缆终端,与地面户内GIS相连的电缆终端采用外置干式垂直电缆终端。kV高压电缆选用XLPE-mm2、单相、铜芯、交联聚乙烯挤包绝缘电缆,采用分割结构组合导体,额定电流A,导体短时耐受电流63kA/2s。
5.油水气系统
(1)油系统
电站油系统分为透平油系统和绝缘油系统。透平油系统的主要用油设备为机组各轴
承、调速系统用油及球阀油压装置用油。透平油的牌号为L-TSA46号透平油。电站绝缘油系统不设置单独的绝缘油库,仅设置必要的绝缘油处理设备,在现地向主变充油及真空注油。绝缘油的牌号为NYNAS10GBX。
(2)压缩空气系统
电站压缩空气系统为中压压缩空气系统,工作压力为6.3MPa的水泵工况启动和调相装压水用气、调速器油压装置用气、球阀油压置用气。中压空压机选用德国绍尔(SAUER)公司产品,其中中压空压机4台,排气量10m3/min,水冷,3主1备。
(3)技术供水系统
机组技术供水系统采用单元供水方式,每台机组从尾水管取水经水泵加压供水至用户,然后排回至尾水支管,取、排水口间距约73.55m。每台机组设两套独立的全自动滤水器、水泵、泵控阀,两套互为备用。水泵选用上海凯士比泵有限公司产品,卧式双吸离心泵,额定流量约m3/h,扬程45m;滤水器选用贺德克产品,过滤精度0.5mm,流量m3/h。
6.主要技术优化
Q电站关键技术创新和设计优化多项,获得技术专利10项,施工工法和QC活动获奖8项。其中,采用精细化爆破技术开挖地下洞室、在地下厂房等部位成功应用大体积清水混凝土,工艺精良;与厂家联合开发了机组运行监控系统,实现了抽水蓄能机组核心控制程序的国产化;首次在国内抽水蓄能机组上采用长短叶片水轮机转轮,机组运行性能具有开创性突破;采用三维管路设计优化每一设备布置,整个厂房呈工业艺术之美。
7.结语
电站建设期间,各参建单位团结合作,攻克难关,群策群力开展工程建设,常抓不懈落实安全生产,坚持高标准,严把质量关。承担工程建设管理的QY蓄能发电公司,承担工程设计的广东省水利水电勘测设计院,承担施工任务的主要施工单位(中国葛洲坝集团股份有限公司、中国水利水电第五工程局有限公司、中国水利水电第十四工程局有限公司、广东水电二局股份有限公司、东芝水电设备(杭州)有限公司、葛洲坝集团机电建设有限公司等)以扎实、严谨的作风,实现了上、下游水库蓄水一次成功,上、下游水道充水一次成功,三大高压设备充电一次成功,四台机组考核试运行一次成功,四台机组同时满载甩负荷试验一次成功,圆满完成里程碑目标。
另附词一首浣溪沙·花如雪追忆似水年华
冬已回时春未归,
雪衣一角沐寒飞,
心思不觉过青篱。
料是倾城关不住,
恐春归去更难追,
悄然偷眼是阿谁?