二滩水电站主要机电设备---丁仁山-田开华-20090212定稿.doc

二滩水电站主要机电设备二滩水电站主要机电设备田开华 丁仁山（二滩水力发电厂 617000 四川省攀枝花市）摘要：本文介绍了二滩水电站主要机电设备的结构及参数，并对其全部机组投产后的经济技术指标进行了比较分析，对其他大型水电站的机电设备设计选型具有一定的参考作用。关键字：二滩水电站，水轮机，发电机，500kV电缆，500kV断路器，主变压器，500kV GIS设备，控制保护系统，技术经济指标Main Electromechanical Equipments Of Ertan Hydropower PlantTian kaihua Ding renshan(Ertan Hydropower Plant, Panzhihua,617000, China)Abstract：This article introduced the main electromechanical equipments of Ertan Hydropower Plant,and then compared and analyzed the techno-economic indicator after all units of Ertan hydropower plant generated. Its usefull for how to design and choose the electromechanical equipments for other enormous hydropower plant. Keywords：Ertan Hydropower Plant, turbine, generator, 500kV cable, 500kV circuit breaker, main transformer, 500kV GIS equipment, control&protect system, echno-economic indicator1 电站概况二滩水电站位于中国四川省西南部的雅砻江下游，坝址距雅砻江与金沙江交汇口33km，距攀枝花市区46km。工程由高达240m的混凝土抛物线型双曲拱坝、巨型地下厂房和庞大的泄洪设施组成，主要以发电为主，水库最高蓄水位1200m，发电最低运行水位1155m，总库容58亿m3，调节库容33.7亿m3。电站共安装6台机组，单机容量550MW，总装机容量3300MW，多年平均发电量170亿kW.h，年利用小时数5162h，1998年8月18日首台机组发电，2000年12月4日竣工，是二十世纪中国建成的最大水电站。2 水轮机共有6台水轮机，型号为HLF497-LJ-625.7，单机额定出力均为582MW，由加拿大GE公司设计，其中1、3、4水轮机由东方电机厂制造，2水轮机由哈尔滨电机厂制造，5、6水轮机由加拿大GE公司制造。水轮机主要由引水、导水、工作、泄水以及附属部件组成。水轮机为混流式结构，立轴、金属蜗壳。水轮机调速器机械部分使用的是瑞士HYDRO VEVEY公司生产的TD150型三级伺服阀。调速器机械部分主要由以下部分组成：三级伺服阀、油压装置、直缸接力器、过速限制装置。主配直径150mm，操作油压6MPa。调速器控制系统采用武汉事达电气公司生产的WTSPLCSTARS型调速器。该系统由两套完全相同的数字式调速器头组成，互为备用，任何一台均能被选择为主或从调速器头。表1 水轮机技术规范项目名称单位规范值 备注型号HLF497-LJ-625.7混流式额定水头m165额定出力MW561转轮直径m5.850喉管额定转速r/min142.9最大飞逸转速r/min280189m最大水头额定流量m3/s371蜗壳型式金属蜗壳，包角345度，进口直径 7200mm尾水管型式窄高型弯肘管吸出高度m-8.43 发电机共有6台发电机，型号为AT1-W-42P-612000，单机额定容量均为612MVA,由加拿大GE公司设计，其中1、3、4发电机由东方电机厂制造，2发电机由哈尔滨电机厂制造，5、6发电机由加拿大GE公司制造。发电机为半伞式结构，推力轴承位于转子下方，发电机转子中心体上端和上端轴连接，下端和主轴连接。发电机由以下主要部件（系统）构成：定子、转子、推力轴承、上导轴承、下导轴承、上机架、下机架、制动和顶起系统、通风系统、消防系统、励磁系统等。发电机中性点经接地变压器接地。定子绕组为三相双层六支路Y形联接，绕组为条形叠绕组。发电机励磁方式为自并励静止可控硅励磁。发电机通风冷却系统采用无风扇、固定挡风板、端部回风的双路径向密闭自循环方式，在发电机定子机座外围均布8台表面空气冷却器。表面空气冷却器由支架、带散热片的水管道、管座板和水箱构成。发电机励磁系统为瑞士ABB生产的的UNITROL5000，主要由1个调节柜（主要包括：双调节器、信号输入输出板、电源模块、内部操作断路器及继电器）、1个进线柜（主要包括：起励单元、转子接地继电器、功率接口单元PSI）、4个功率柜（主要包括：整流桥单元、风机单元、过压保护单元）、1个灭磁柜（主要包括：灭磁开关、非线性电阻）组成。表2 发电机规范：项 目单 位1-6号发电机型 号(1) AT1-W-42P-612000容 量kVA612000额定功率kW550800额定电压V18000额定定子电流A19629额定功率因素cos0.9效 率%98.59转 速r/min142.9最大飞逸转速r/min280转子额定电流A2709转子额定电压V378空载励磁电流A1599结线方式6Y绝缘等级F接地方式高阻抗接地冷却方式导向自循环风冷4 500kV电缆6台主变压器出线采用6回500kV干式电缆，通过电缆斜井送至地面500kV GIS楼。电缆结构包括：导体（单芯，铜导体，直径约35mm，截面为800mm2），导体屏蔽层（半导体聚乙烯，厚1.7mm，电阻率为50/m，电场强度为15.9kV/mm），主绝缘层（LDPE、XLPE，厚度32mm，外表面电场强度为：6kV/m），绝缘屏蔽层（半导体聚乙烯，厚0.2mm，电阻率为50/m），护套层（铝线+铝带，厚2.52mm），外护套（LDPE、XLPE，开槽，厚5.8mm）。5 发电机出口断路器、主变压器及500kV GIS设备5.1 发电机出口断路器发电机出口断路器是瑞士ABB公司的HEK-6型产品，该断路器采用的是气动操作机构，SF6气体作为绝缘及灭弧介质；在靠主变压器侧带有一套检修接地开关，由电动机驱动，也可手动操作；外配一套水冷空气系统，循环冷却发电机出口断路器SF6气体。5.2 主变压器主变压器采用日本三菱公司生产的壳式单相电力变压器，共十九台，备用一台，型号为SUW，额定电压比为550kV/18kV，额定容量为3214MVA，接线组别为Y0d-11，高压侧设有避雷器。变压器中性点采用直接接地方式，设有中性点零序电流保护。主变压器冷却系统采用强迫油循环强迫水冷（ODWF）；主变压器两台冷却水技术供水泵在“自动”方式下，定时自动轮换运行。5.3 500kV GIS设备500kV配电装置由500kV高压电缆、500kV GIS和500kV出线及其附属设备组成。500kV GIS设备由断路器、隔离刀闸、接地刀闸、母线、电流互感器、电压互感器等几部分组成。日本三菱公司生产的断路器、隔离刀闸及接地刀闸的操作能源为压缩空气，其中断路器采用弹簧储能合闸、气动分闸方式；新东北电气生产的断路器操作能源为液压油，采用液压分合闸方式，隔离刀闸及接地刀闸为电动操作。6 控制保护系统6.1 监控系统计算机监控系统由德国ABB公司（现德国ALSTOM）提供，随着1998年8月第一台机组投产发电同步投运。投运以来，操作员站及后台计算机依然响应很慢，现地控制器多次死机。2004年二滩水电站对监控系统进行了升级，更换了操作员站、网络集线器、后台计算机、现地控制器CPU，改造了后台数据库系统，并增加了后方监控系统。升级后计算机监控系统自动化程度得到了大大提高，监控系统运行稳定。6.2 继电保护系统继电保护装置分为厂用电保护装置、发变组保护装置、500kV系统保护装置以及发变组、线路故障录波分析装置和川电东送二滩安控装置。6.3 消防监控系统消防监控系统由消防控制箱、中控室及后方控制室消防监控系统计算机、打印机、烟雾探测器、温度探测器、手动报警器、线性温度探测器、红紫外光探测器以及声光报警器、防火阀、排烟阀、防火风口、雨淋阀及风机等组成。6.4 直流系统直流系统包括一副厂房220V直流系统、二副厂房220V直流系统、GIS楼220V直流系统、进水口24V直流系统。一副厂房直流系统主要供厂房内公用系统及各机组控制系统的直流用电；二副厂房直流系统主要供第二副厂房内设备直流用电；GIS楼直流系统主要供500kV开关站开关操作控制、保护及监控系统直流用电；进水口直流系统主要供进水口闸门控制系统直流用电。7 运行总结自2000年起，二滩水电站平均每年向四川和重庆电网输送电力136亿千瓦时，分别占四川电网和重庆电网年电量的19.8%和15.1%。此外，自投产以来80%以上的运行时段无偿作为川、渝电网第一调频和调峰电厂，使川、渝电网的频率合格率达到99.99%，电压合格率提高了3个百分点。截止2008年12月4日，已累计发电1303.98亿KWh，按照1990年不变价格计算，累计创造产值117.36亿元人民币。二滩电厂以精简高效的人员配置，实现了优于加拿大魁北克水电公司的机组可靠性指标，同时确保了先进的经济技术指标。全部投产发电后主要指标年份年度指标2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年年度发电量（亿千瓦时）83.80127.10136.10144.70158.02157.73139.42145.01机组利用小时UTH2540.843850.074123.084384.784788.574767.854224.844394.28机组可用小时机组平均运行小时（h）5800.896566.606532.876649.286765.146859.127042.936709.18机组平均备用小时（h）634.431592.361741.831583.291541.061422.691314.021571.90停运小时计划停运次数1.500.831.001.170.831.171.171.00计划停运小时2242.05595.90434.33501.39462.14457.52400.95443.78非计划停运次数7.001.174.836.173.172.170.501.67非计划停运小时106.645.1550.9826.0415.6620.672.1135.14强迫停运次数3.830.332.330.330.830.670.000.00强迫停运小时44.970.953.221.643.603.740.000.00降低出力等效停运小时EUNDH（h）0.610.000.000.000.000.000.000.00机组等效可用系数EAF（%）73.2593.1494.4693.9894.5694.5495.4094.53等效强迫停运率EFOR（%）0.780.010.050.020.050.050.000.00运行暴露率EXR（%）90.1480.4878.9580.7781.4582.8284.2881.02自动开停机成功率（%）96.7095.7797.0898.5499.6