水利水电施工手册第一章.doc

目 录第一节 国内外水电站金属结构制造安装与机电设备安装概况31 金属结构制造与安装31.1 压力钢管制造与安装31.2 钢闸门制造与安装51.3 启闭机安装62 水轮发电机组及其附属设备安装72.1 水轮机72.2 水轮发电机组72.3 调速器102.4 励磁系统113 电气设备安装133.1 220kV及以上高压电力电缆133.2 气体绝缘金属封闭开关设备143.3 变压器163.4 封闭母线173.5 断路器173.6 继电保护装置173.7 计算机监控系统18第二节 工程范围及安装特点191 工程范围191.1 金属结构安装191.2 机电设备安装202 安装工作的主要特点20第三节 施工组织设计211 施工组织设计编制的依据212 施工组织设计的内容213 施工总进度223.1 施工总进度编制的原则223.2 施工总进度实例233.3 加快安装进度的途经294 安装现场施工布置294.1 临时施工布置的原则294.2 临时设施工程的估算294.3 临时设施布置实例374.4 电站厂房内施工场地47第四节 施工技术的进步48第五节 设备运输和保管491 设备运输491.1 设备运输对包装的要求491.2 设备的运输和装卸492 设备保管502.1 仓库502.2 设备保管的程序和一般要求512.3 对水轮发电机组、发电/电动机组保管的要求53第一章 综 述第一节 国内外水电站金属结构制造安装与机电设备安装概况19世纪末，世界上建成了第一批水电站，单机容量仅10几kW。随着水电站建设技术、水轮发电机组制造技术和输变电技术的进步，电站的装机规模和单机容量不断增大。世界上已建成的最大水电站的总装机容量达12600MW，最大单机容量700MW。我国水电建设起步较晚，1949年全国水电总装机容量仅163MW，年发电量7.1亿kWh，新中国成立后，尤其是改革开放20多年来，我国水电站金属结构制造安装与机电设备安装取得了很大的进步。截止2002年底，全国水电站总装机容量已达86070MW，水电发电量达2746亿kWh，分别占我国经济可开发装机容量的21.8%和经济可开发年发电量的15.8%。水电装机容量及水电年发电量分别位居世界第二和第四位。我国正在建设的世界上规模最大的三峡水电站的首批单机额定功率为700MW的水轮发电机组已于2003年投产发电。随着电子技术和计算机技术的飞速发展，水电站电气设备自动化程度越来越高，以前的继电器自动化控制大部分被计算机控制取代，水电站逐步向无人值班和少人值守过渡。水电站电压等级也在不断提高，目前国内最高交流输电电压为500kV，高压直流输电电压为500kV。随着水电站规模的不断扩大，水电站的引水钢管、闸门、启闭机、通航建筑物等金属结构的尺寸、重量也在不断增加。由于大尺寸和大重量的构件受到运输条件的限制，部分金属结构件在工地现场制造。1 金属结构制造与安装水电站的金属结构是水电站机电建设工程的重要项目，其工程内容主要包括压力钢管、各中类型钢闸门和启闭机等设备的制造和安装。1.1 压力钢管制造与安装据不完全统计，世界上已建有巨型压力钢管的水电站达140余座 (我国约10座)，超巨型压力钢管(HD值大于3000)水电站达28座。国内外压力钢管的发展水平见表1-1-1。表1-1-1 国内外水电站压力钢管制造安装水平比较表序号国 内国 外参数数值电站名称日期参数数值国别电站名称日期1管径D(m)12.4011.2/11.810.8010.50三峡五强溪岩滩水口2003199319891992管径D(m)12.2011.4011.2011.0010.50美国 委内瑞拉泰国巴基斯坦巴西/乌拉圭大古力三厂古里二厂shiew-lam 塔贝拉伊泰普1977198219841985197919832水头H(m)91011001070840.5雾灵山天湖羊卓雍湖已建1996水头H(m)1750167514801440瑞士意大利秘鲁法国山多林塞费奥拉那古英戈卡卜德龙已建明箍已建蓄能已建已建明箍3HD值581025501824天荒坪台湾明湖以礼河三级已建19841966HD值584153764840英国日本法国迪诺威克imaichi罗斯兰已建1984已建4HD2值14802115209090台湾明湖隔河岩鲁布革198419931987HD2值555003340630960英国日本日本迪诺威克imaichi新丰根已建198419725壁厚(mm)60 (HT-60)46 (A3)46(SM58Q)42 (A537)三峡以礼河三级隔河岩鲁布革2003196619931987壁厚(mm)7570656461日本美国巴西/乌拉圭奥地利日本奥津清胡佛/鲍乐德伊泰普罗达乌SHIMOGD1976已建1983已建19826长度(m)23563.53530羊卓雍湖天生桥二级19961993长度(m)33772447日本美国NAGAMATSU卡斯泰克194319717重量(t)60000170009020三峡天生桥二级台湾明湖200319931984重量(t)280762340020300苏联苏联苏联萨扬舒申斯克克拉斯诺雅斯克乌斯奇，伊里姆197819801973已建注：1. HD压力钢管的水头H与压力钢管直径的乘积；2. HD2压力钢管的水头H与压力钢管直径平方的乘积1.2 钢闸门制造与安装 水工钢闸门包括各类人字闸门、平面闸门、链轮闸门、弧形闸门、偏心铰弧形闸门及浮动检修闸门等，目前国内每年生产各种水工闸门80000t以上，其品种和数量都能满足水工建筑物建设的需要。我国已建水电站的各类典型闸门技术特性见表1-1-2。表1-1-2 我国已建水电站的各类典型钢闸门技术特性表序号工程名称闸门名称孔口尺寸宽高(m)水头(m)闸门型式备注1岩 滩溢洪道事故检修门1521.421.4露顶式平面滑动闸门静水启门，动水关门2漫 湾溢洪道事故检修门1320.520露顶式平面滑动闸门静水启门3三 峡泄洪道表孔工作门818.517平面滑动闸门静水启闭4李家峡导流洞封堵门1112.595潜孔式平面滑动闸门动水关闭5小浪底排沙洞事故门3.75100潜孔式平面定论闸门动水关门，滚动轴承定轮6天生桥一级放空洞事故门6.49.5120潜孔式链轮闸门静水启门，动水关门7二 滩溢洪道中孔事故闸门5.211.8889潜孔式链轮闸门静水启门，动水关门8龙羊峡底孔泄水道事故门9.512120潜孔式链轮闸门9五强溪溢洪道表孔工作门192323露顶式弧形闸门三斜支臂，球铰，动水启闭10隔河岩溢洪道表孔工作门1219.219.2露顶式弧形闸门斜支臂，球铰，动水启闭11漫 湾冲沙底孔工作闸门3.53.590.5潜孔式弧形闸门圆柱直支臂，充压式止水12水 口泄洪底孔工作闸门5845潜孔式弧形闸门直支臂圆柱铰动水关闭13隔河岩泄洪底孔工作闸门4.56.575潜孔式弧形闸门直支臂圆柱铰动水关闭14龙羊峡泄洪道工作闸门57120潜孔式偏心铰弧形闸门动水启闭15小浪底1号孔板洞工作闸门4.85.4139.35潜孔式偏心铰弧形闸门动水启闭16天生桥一级放空洞工作闸门6.47.5120潜孔式偏心铰弧形闸门动水启闭17贵 港船闸工作闸门13.723.2521.7露顶式下闸首人字闸门三铰拱受力刚性止水18葛洲坝一、二号船闸工作门19.734.532.5露顶式下闸首人字闸门三铰拱受力刚性止水19三 峡临时船闸工作闸门14.215.613.9露顶式下闸首人字闸门三铰拱受力刚性止水20三 峡永久船闸工作闸门20.238.536.75露顶式人字闸门三铰拱受力刚性止水1.3 启闭机安装启闭机的主要型式有固定式卷扬启闭机、液压启闭机、移动启闭机及升船机的启闭设备等，我国近年来已建及在建水电站的各类闸门的启闭机的特性见表1-1-3。表1-1-3 我国已建及在建水电站的各类水工闸门的启闭机特性表序号工程名称启闭机名称启闭容量(kN)启闭机型式备注1二 滩导流洞进口闸门启闭机启门力23600持住力24000卷扬式启闭机用于平面滑动闸门启闭2李家峡导流洞工作闸门启闭机24000卷扬式启闭机动水启闭用胶木滑道支承3小浪底明流洞事故闸门启闭机5000卷扬式启闭机用于平面定轮闸门，静水启门、动水关门4五强溪封堵門启闭机5000卷扬式启闭机用于平面滑动闸门，动水关门5漫 湾左右岸冲沙底孔检修门启闭机5000卷扬式启闭机用于平面滑动闸门，静水关门6岩 滩左冲沙孔检修门启闭机3600卷扬式启闭机用于平面定轮闸门，动水启门7隔河岩电站进水口事故工作们启闭机启门力2500持住力5000液压启闭机用于平面滑动闸门，静水启门、动水关闭8天生桥一级放空洞工作门启闭机5000液压启闭机用于圆柱铰弧形闸门，动水启闭9李家峡电站进水口事故门启闭机启门力3200持住力6300液压启闭机用于平面闸门，静水启门、动水关闭10漫 湾左岸泄洪底孔工作门启闭机启门力1500持住力4000液压启闭机用于圆柱铰直支臂弧形闸门的动水启闭11二 滩电站进水口事故门启闭机启门力3000持住力8000液压启闭机用于平面滑动闸门，静水启门动水关闭12小浪底1号孔板洞工作门启闭机启门力/偏心力3000/1000持住力/偏心力3800/1000液压启闭机用于偏心铰弧形闸门，动水启闭13漫 湾左右岸冲沙底孔事故门启闭机5000门式启闭机用于平面链轮闸门，动水关闭14二 滩泄洪道中孔事故门启闭机4000门式启闭机用于平面链轮闸门，动水关闭15五强溪电站进水口检修门启闭机22500门式启闭机用于平面滑动闸门，静水启闭16隔河岩泄洪道深孔事故门启闭机22000门式启闭机用于反钩式平面定轮闸门，动水关闭17龙羊峡泄洪道深孔工作门启闭机5000门式启闭机用于平面定轮闸门启闭18丹江口汉江航道船闸过坝启闭机最大提升力4500最大斜面牵引力3600斜面升船启闭机垂直升船启闭机承船厢按300t级驳船干运过坝19水 口闽江航道船舶过坝启闭机25000垂直升船启闭机钢丝绳卷扬湿运过坝，全平衡式启闭20岩 滩红水河航道船舶过坝启闭机2500船厢下水式垂直启闭机钢丝绳卷扬湿运全平衡式启闭21三 峡长江临时船闸检修闸门启闭机2500桥式启闭机用于巨型船闸平面滑动检修门，静水启闭2 水轮发电机组及其附属设备安装2.1 水轮机 自1951年我国在重庆长寿龙溪河上硐水电站安装了国产第一台8MW混流式水轮机以来，目前国内所采用的水轮机在类型和品种方面几乎覆盖了当今世界上水轮机产品领域的各个方面，其中混流式水轮机和轴流式水轮机采用最广泛。三峡水电站的混流式水轮机最大出力852MW，是世界上出力最大的水轮机；葛洲坝水电站1号、2号水轮机转轮公称直径D1=11.3m，是世界上尺寸最大的轴流转桨式水轮机。近代水轮机发展的主要趋势是提高单机容量、比转速和它的适用水头，目前世界上已生产并使用的各型水轮机的最高使用水头和最大出力如表1-1-4所示。表1-1-4 世界上各型水轮机最高使用水头和最大额定出力型式水头 （m）出力 (MW)混流式734（奥地利 毫依斯林）852（中国 三峡）轴流式88（意大利 那门比亚）230（苏联 舒尔滨）（全）贯流式12.1（美国 石岛）54（美国 石岛厂）灯泡贯流式65.8（日本 只见）斜流式136（日本 高根）215（苏联 泽雅）冲击式1172（奥地利 莱习克）315（挪威 西西马）可逆式（单级）728（水轮机工况）782（水泵工况） （日本 葛野川）463（日本 神流川）2.2 水轮发电机组 1984年，824MVA水轮发电机组在巴西、巴拉圭共管的伊泰普水电站投入运行，是20世纪投运的单机容量最大的水轮发电机，该电站也是20世纪投产的规模最大的水电站；世界上最大的单机容量为840MVA的水轮发电机已于2003年在我国三峡水电站投运，该电站的26台机组将于2009年全部建成投产。至今已投运的最大发电/电动机的额定容量是安装在日本葛野川抽水畜能电站的412MW可逆式机组，我国单机额定容量最大的发电/电动机安装于广州抽水蓄能电站，该电站安装8台单机额定容量为333MVA，是目前世界上规模最大的抽水畜能电站。我国目前已投产的部分有代表性的水轮发电机组和发电/电动机组的主要参数见表1-1-5。58表1-1-5 我国已投产的具有代表性的水轮发电机组和发电/电动机组的主要参数电站名称机组单机功率（MW）水轮机型号转轮直径（m）额定水头（m）额定流量（m3/s）发电机型号发电机型式额定电压（kV）推力负荷（t）转速（r/min）制造厂安装单位三峡7009.480.6995.61DH9060-3WE40-Z半伞20470075加拿大GE，德国Voith，Siemens水电八局三峡7009.880.6991.8半伞20580075法国Alstom(瑞士ABB)葛洲坝集团、水电四局二滩550HL11811-LJ-6606.6165364SF550-42/1278半伞182220142.9加拿大GE、东方、哈厂葛洲坝集团、水电一局、水电八局、东方电气集团李家峡400HLD203-LJ-6236.23122362SF400-48/1280半伞18.02500125东方水电四局岩滩302.5HLA296a-LJ-8008.059.4580SF302.5-48/1700半伞15.75275075哈厂水电四局、广西水电工程局隔河岩300HL-231-LJ-5705.7103326SF300-44/1244半伞18.01650136.4加拿大GE、哈厂葛洲坝集团天生桥一级300HL211-LJ-5305.3110.7308.6SF300-44/1244半伞18.02100136.4哈厂葛洲坝集团五强溪240HL295-LJ-8308.344.5627SF240-88/1729半伞15.75270068.18德国V0ith、哈厂水电八局鲁布革150HL99-LJ-344.24.3331253.5SF150-18/625悬式15.75510.5333.3挪威克瓦纳水电十四局龙羊峡320HLD06A-LJ-6006.0122298SF320-48/1280半伞15.752270125东方水电四局葛洲坝170ZZ560-LH-113011.318.61130SF170-110/1760半伞13.8380054.6东方葛洲坝集团125ZZ500-LH-102010.218.6825SF125-96/1560半伞13.8330062.5哈厂、东方葛洲坝集团水口200ZZ393-LJ-8008.047467.7SF200-56/1195半伞13.84100107.1日立哈厂水电四局万安100ZZ440-LH-8508.022556SF100-78/1280半伞15.75250076.9东方武警水电总队飞来峽35灯泡贯流式7.08.5347383.3奥地利依林公司广东水电安装公司凌津滩30灯泡贯流式6.98.5401.178.9日立哈厂水电八局、湖南水电安装公司百龙滩32灯泡贯流式6.49.7377.593.8富士富春江广西水电工程局盐水沟（以礼河三级）37.5冲击式1.7（节圆）589捷克SKODA广蓄一期300可逆混流式3.86651468.7/58.9发电/电动机可逆伞式18550500法国Alstom水电十四局广蓄二期300可逆混流式3.851668.73发电/电动机可逆悬式18550550德国Voith,simens水电十四局天荒坪300可逆混流式4.0952667.7发电/电动机18601500挪威克瓦纳加拿大GE水电十四局十三陵200可逆混流式3.7443054.21/44SSV482-12/30013.8740500美国Voith奥地利Elin水电十四局注：哈厂哈尔滨电机厂有限责任公司东方东方电机股份有限公司富士富春江日本富士电机公司、富春江水电设备总厂 三峡左岸电站水轮发电机组在订货时是法国Alstom公司和瑞士ABB公司联合供货，但订货后不久，瑞士ABB公司的水力发电部易主给法国Alstom公司，故也可以说均为法国Alstom公司供货。2.3 调速器 近半个世纪以来，我国调速器制造和安装事业取得了质的飞跃，由20世纪50、60年代的机械液压型，60、70年代的模拟式电气液压型，发展到80年代以来的基于微处理器的数字式电气液压型。关键的液压元器件和电液随动系统技术都取得了很大发展。我国水电站中使用的部分调速器的性能见表1-1-6，国内外部分调速器电液转换元件见表1-1-7。表1-1-6 部分调速器的性能型号调速器的系统结构模式转速死区ix(%)轮叶随动系统不随动度ia(%)空载转速摆动(%)接力器不动时间Tq(s)甩满负荷后调节时间Tp(s)制造厂手动自动SJ-721A，DTJ-150双PCS容错调节器+电液式一级随动系统0.0201.380.4910.2000.18(至中接0.128)19.0南瑞电气公司HGS型双IPC容错调节器+电液式一级随动系统0.00560.20.0130.1820东方电机控制设备公司WST-PLC-150PLC调节器+电液式一级随动系统0.0121.380.1470.1470.1836.0武汉长控公司HPC-801PLC调节器+电液式二级随动系统0.0243.750.2660.1310.2035.0宜昌葛洲坝能达公司WBST-APLC调节器+步进式二级随动系统0.0141.000.4730.2210.2032.5宜昌葛洲坝能达公司SWT-STD98-100双PC调节器+电液式一级随动系统0.200.0800.1160.1431.0武汉长控公司SJ-700DDT-100双PCS容错调节器+电液式容错一级随动系统00270.1290.0490.0320.8南瑞电气公司WBST-100-4.0Pcc+步进式一级系统0.0140.800.30.0880.1728.1宜昌葛洲坝能达公司表1-1-7 国内外部分调速器的电液转换元件国家公司调速器电液转换元件美国Woodward电液伺服比例阀瑞士Sulzer Escher Wyss电液伺服比例阀法国NEYRPIC电液伺服阀德国VOITH电液伺服阀瑞典ABB电液伺服阀日本HITACHI电液伺服阀俄罗斯电液伺服阀中国哈尔滨电机厂有限责任公司电液伺服阀中国东方电机股份有限公司电液伺服比例阀中国南京南瑞公司电液伺服比例阀中国上海704所电液伺服比例阀中国武汉事达公司步进电机中国湖南星特公司电液伺服阀中国北京水科院电液伺服比例阀中国武汉水电控制设备公司 (三联)电液伺服阀、步进电机中国长江控制设备研究所电液伺服阀、比例阀、步进电机、力矩电机中国宜昌葛洲坝能达公司步进电机中国天津电气传动研究所电液伺服阀、步进电机2.4 励磁系统随着电力系统规模的不断扩大，对励磁系统的性能和质量提出了更高的要求。特别是大型水电机组，大都用长输电线路和大电网联系，并且承担系统调峰、调频任务，更需要配置性能好的励磁系统以满足电网稳定运行的需要。励磁的主系统由过去的同轴直流励磁机发展到静止可控硅励磁系统，分离晶体管元件过渡到半导体集成化固体组件，发展到目前的微机式。灭磁系统由适用于同轴励磁机的线性电阻灭磁系统和具有短弧灭弧栅灭磁系统发展到非线性电阻（SiC,ZnO）灭磁系统和可控硅跨接器，有效地限制了转子过电压，缩短了灭磁时间。同时也开发了DM4、DMX、DDL等型号的配套磁场断路器。整流元件可控硅已做到8000V,4000A产品，故在励磁功率可控硅方面，大部分三相可控硅桥式整流采用六只元件组成，增加并联支路数，在n-1条件下仍可保证机组满载运行。国内外几种微机励磁调节器的技术状况见表1-1-8。表1-1-8 国内外几种微机励磁调节器的技术状况制造厂项目瑞典ABB瑞士ABBEGCALSTOMELIN东方电机南自所广科所调节器结构数字式：双自动双手动数字式：双自动双手动数字式：双自动模拟手动数字式：双自动双手动数字式：双自动双手动数字式：双自动双手动数字式：双自动模拟手动主要调节功能恒电压(PI或PID)；恒电流恒电压(PID带两级可调超前/滞后滤波器补偿)恒电流恒电压(PID)恒电流恒电压(PI或PID)恒电流(P或PI)恒电压(PID)恒电流(PI)恒电压(PID)恒电流线性最优励磁(EOC)恒电压恒电流辅助调节功能无功调节功率因数调节无功调节功率因数调节无功调节功率因数调节无功调节功率因数调节无功调节功率因数调节无功调节功率因数调节限制功能励磁电流限制低励限制V/Hz限制定子电流限制PSS有功、无功补偿系统电压跟踪过励限制低励限制V/Hz限制定子电流限制软起励PSS调差系统电压跟踪过励限制低励限制V/Hz限制定子电流限制定子电压限制PSS调差过励限制低励限制V/Hz限制定子电流限制定子电压限制PSS有功、无功补偿系统电压跟踪过励限制低励限制V/Hz限制定子电流限制定子电压限制软起励PSS调差系统电压跟踪过励限制低励限制V/Hz限制PSS调差最大励磁电流限制PSS过励限制低励限制V/Hz限制PSS调差保护功能转子温度保护SCR监控励磁变保护转子温度保护PT断线保护SCR监控励磁过流保护V/Hz保护PT断线保护SCR监控励磁过流保护SCR监控转子温度保护 PT断线保护励磁过流保护SCR监控PT断线保护SCR监控PT断线保护SCr监控冗余系统间通讯AF100ARCNET工业局域网/B488RS485ARCNET工业局域网冗余系统间切换手自动跟踪切换手自动跟踪切换手自动跟踪切换手自动跟踪切换手自动跟踪切换手自动跟踪切换手自动跟踪切换自检和自诊断电源，处理器存储器，通信系统，I/O系统，传感器微机软硬件自检，电源，通信系统，I/O系统，传感器软件自检，电源，I/O系统，传感器电源，主从处理器，存储器，I/O系统，传感器软硬件看门狗自检，控制脉冲电源，软硬件看门狗，控制脉冲，同步信号电源，硬件看门狗，控制脉冲操作逻辑微机实现微机实现微机实现微机实现软件实现可编程芯片完成可编程控制器对外通信接口RS232/AF100/MODBUSRS485/AR-CRS232RS232CRS485/AR-C/RS232RS232RS232、现场总线电压调节器型号HPC840UNITROLPMICRORECK4GMR3GES-3999型SAVR-2000LTW6200微处理器配置MC68000系列PSR2(PP C322)32位DSP1024kBRAM512kB EPR512kBFlashIntel80c188192kB R/ER8kB EERIntel80c19632kB ERIntel804862MB RAM1.2MB SSD32位DSPV20CPU80C88,384kBSRAM128kBROM128kBRAM微处理器特点专用微控制器专用微控制器专用微控制器主从多处理器32位PC总线16位STD总线编程语言图形化语言图形化语言C语言人机界面包括运行人员接口；近地参数和故障信息显示维护人员接口；外挂微机可进行参数显示和修改，寻障和调试人机界面友好事件记录功能人机界面友好事件记录功能人机界面友好人机界面友好，全中文图形显示，事件记录功能外挂微机可实现在线参数显示和修改事件记录功能外挂微机可实现在线参数显示和修改事件记录功能3 电气设备安装3.1 220kV及以上高压电力电缆 水电站一般多处于深山峡谷中，设备布置场地受到限制，高电压出线有困难时，采用高压电力电缆，尤其是地下厂房，常把升压变压器也布置在地下洞室内，采用高压电力电缆送出电能。在20世纪6080年代，我国高压电缆普遍采用充油电力电缆，见表1-1-9。表1-1-9 高压充油电力电缆的应用电站名称电压等级(kV)电缆截面积(mm2)落差(m)制造厂投产年月刘家峡220330400, 600, 700400, 60010035沈阳电缆厂上海电缆厂1969,41974,61972,2乌江渡1102202704004944沈阳电缆厂沈阳电缆厂19801982龙羊峡330100016.6日本日立公司1987,10广蓄一期5001600200法国ALCATEL公司1993,31993,7广蓄二期5001600300法国ALCATEL公司1998,1020世纪80年代以来，交联聚乙烯和低密度聚乙烯高压电力电缆得到了成功的应用，从而大大简化了电力电缆的施工和运行维护，并取得了巨大的经济效益。近年来，在我国水电站的建设中，特别是在一些高落差的电站，这种高压电缆已逐步取代了传统的充油电缆。表1-1-10中表示出了部分电站应用交联聚乙烯和低密度聚乙烯高压电力电缆的情况。表1-1-10 交联聚乙烯和低密度聚乙烯高压电力电缆的应用电站名称电压等级(kV)电缆截面积(mm2)落差(m)制造厂投产年月东风220630150ABB公司1994,8漫湾220120010 法国Alstom公司1995,6十三陵220800160瑞士Brugg公司1995,12李家峡3301600法国SILEC公司1997,2广蓄一期550800180法国SILEC公司1998,6广蓄二期550800100日本日立公司1998,9二滩550800180法国SILEC公司1998,6天荒坪550800100日本日立公司1998,9小浪底22080069.9德国Siemens公司1999,12大朝山500800150德国Siemens公司2001,123.2 气体绝缘金属封闭开关设备由于SF6 (六氟化硫) 绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS）占地面积少，不受环境影响，运行可靠性高，维护简单，且无高压电磁场的生态影响和电晕等问题，因此近年来广泛地应用于水电站。20世纪70年代我国开始研制和生产110kV和220kV电压等级的GIS设备，20世纪90年代开始研制并引进国外技术开始生产500kV电压等级的GIS设备。在我国部分水电站中近年来安装的GIS设备见表1-1-11，国内外500kV GIS设备的主要技术性能见表1-1-12。表1-1-11 我国部分水电站中安装的GIS设备序号电站名称制造厂名称电压等级(kV)投产年月1乌江渡法国MG公司2201982，22东江西安高压开关厂,日本三菱公司2201987，103龙羊峡日本日立公司33019874鲁布革ASEA220，1101988，125安康西安高压开关厂,日本三菱公司3301990，126万安西安高压研究所2201991，87天生桥二级日本三菱公司,西安高压研究所5001992，128广蓄一期法国阿尔斯通公司5001993，129隔河岩法国阿尔斯通公司220，5001993，610漫湾ABB公司5001993，611岩滩ABB公司500199412漫湾西安高压开关厂2201995，613五强溪日本三菱公司,西安高压开关厂5001995，614东风西安高压开关厂220199515十三陵ABB公司2201995，1216李家峡西安高压开关厂,日本三菱公司3301997，217天荒坪ABB公司5001998，818二滩日本三菱公司，西安高压开关厂5001998，819天生桥一级法国阿尔斯通公司2201998，1220万家寨沈阳高压开关厂,日本日立公司2201998，1221广蓄二期德国西门子公司500199922大朝山瑞典ABB500200123三峡左岸电厂瑞典ABB,西安高压开关厂,沈阳高压开关厂5002003，7表1-1-12 国内外500kV GIS设备的主要技术性能 制造厂性能指标沈高西高日立三菱东芝ABB西门子阿尔斯通额定电压(kV)550550550550525550550550额定电流(A)40004000400040004000400040004000额定短路开断电流(kA)6363636363636363额定短时耐受电流(3s, kA)6363636363.3636363全开断时间(ms)40404040403740额定雷电冲击耐受电压(对地、kV)15501550155015501550155015501550额定操作冲击耐受电压(对地、kV)1175117511751175117511751175额定一分钟工频耐受电压(对地、kV)680680680680760680680680操作机构气动*气动*气动气动气动液压弹簧蓄能液压弹簧蓄能液压弹簧蓄能,弹簧式GIS外壳合金钢合金钢合金钢合金钢合金钢铝合金铝合金铝合金GIS年漏气率11111111断路器串联断口数222 (1)2 (1)2 (1)222*近年来，沈阳高压开关厂、西安高压开关厂引进ABB技术开始生产液压弹簧蓄能操作机构。3.3 变压器随着水电站装机容量及水轮发电机单机容量增大，变压器的制造容量也在不断发展。目前世界上最大容量变压器为1300MVA 双绕组有载调压变压器和3750MVA单相自耦变压器组。我国生产的大容量三相变压器、三相自耦有载调压变压器和单相变压器也有很大的进步。保定变压器厂和沈阳变压器厂为三峡电站制造的840MVA三相变压器于2003年出厂。按变压器的不同结构型式分为芯式结构和壳式结构变压器。由于两种型式的铁芯结构不同，使绕组结构及性能均有差异。同规格的壳式变压器相对于芯式变压器具有以下优点：运输重量轻、尺寸小；铁芯空载和负载损耗低；用油量减少；对雷电冲击波、工频过电压及快速暂态过电压有极佳的承受能力；耐受短路能力强，短路应力小；可在较大范围内调整变压器的阻抗值，技术经济指标优越；运输限制条件少等。国外部分公司已生产了一批壳式变压器，见表1-1-13。表1-1-13 国外已生产的部分壳式变压器制造厂容量 (MVA)电压(kV)相数结构特点德国ABB曼海1姆分公司600420/201四芯柱壳式日本日立公司3305001自耦变压器5005001双柱壳式捷克斯科公司570420/201壳式比利时ACEC公司56330360Hz日本三菱公司的赤穗厂1240500360Hz法国蒙耐特公司的里昂厂16507503壳式6603884.38%/2401自耦变压器15040512%/201壳式德国西门子公司840550-22.5%/203壳式3.4 封闭母线水电站发电机的母线分为敞露式和封闭式两种，由于发电机容量越来越大，母线的工作电流也相应增大，母线的截面很大，电磁场很强，电力系统对其运行可靠度要求很高。敞露式母线已不能满足这种要求，在大型电站中一般使用封闭式母线。封闭式母线根据结构分为共箱式和离相式两种，前者用于中小型机组，后者用于大型机组。大电流封闭离相母线有外壳不连续式和外壳全连式两种。全连式封闭离相母线相对于不连续式封闭离相母线具有壳外磁场强度低、对母线周围钢构件感应损耗小、短路时母线导体所受电动力小和使用安全性高等优点，是目前使用最广泛的封闭母线。3.5 断路器我国水电站装备的发电机断路器有少油断路器、SF6断路器和真空断路器等。SF6断路器已在大型水电站中大量使用，真空断路器仅适用于小型机组，少油断路器因开断能力小、运行可靠性低、有火灾危险等固有缺点，将予淘汰。3.6 继电保护装置电力系统和发电机单机容量不断增加后，继电保护的重要性就显而易见，对继电保护的要求也越来越严格。传统的机械型继电器，模拟式静态继电器已难以满足要求，目前普遍使用了微机继电保护装置，对发电机、变压器高压配电装置及线路进行保护。3.7 计算机监控系统 我国水电站计算机监控和自动化技术在已建电站中试点、推广，发展到规定纳入新建水电站设计范围，明确要求大型水电站和集中管理的梯级水电站 (或水电站群) 都应实现计算机监控，水电站运行要达到“无人值班”(少人值守)的目标。部分水电站计算机监控系统的投运情况见表1-1-14，引进计算机监控系统主要性能指标见表1-1-15，国产计算机监控系统主要性能指标见表1-1-16。表1-1-14 我国部分水电站计算机监控系统投运情况序号电站名称装机容量(MW)主站机型功能投运日期制造单位1隔河岩43001200VAX38001993加拿大CAE2广蓄一期43001200DATA SERVER1993法CEGELEC3漫 湾5250=1250ALPHA500auS,C,RC,P1993,05电自院4葛洲坝二江二期2170+5125=965DEC Server5900DEC WS 3000/240S,C,RC,P1994,01电自院5五强溪52401200DEC 3000-400AXP ALPHA前置机 Intel 4861994LANDIS GYR(水科院合作)6十三陵4200800DEC 466 OISDEC 433 EWS(80486 DX2)1995加拿大BAILEY7李家峡5400=2000ALPHA 500auS,C,RC,P1996,12电自院8龙羊峡43201280ALPHA 255/300S,C1996,12水科院9白 山53001500ALPHA 255/300ALHA 433auS,C,RC,P1997,10水科院10岩滩4302.51210ALPHA 255/300S,C,RC,P1997,12电自院11水 口72001400DEC 5000/1501997美国系统集成公司(SI)12葛洲坝大江二期141251750ALPHA 600auS,C,RC,