【正文】 康水平得以提高，檢修周期將延長，如水輪發(fā)電機組的大修周期由 3 到 4 年延長到 5 到 8 年，減少了機組檢修時間和次數(shù)，減少了機組的事故停運，因此可減少電量損失和維修費用。安砂水電廠 3機組增容改造后，凈增容量 10MW，可將原來老電廠的部分基荷、腰荷電量轉(zhuǎn)為腰荷、峰荷電量。因此，根據(jù)本工程的水頭范圍為 ～ ，并結(jié)合幾個 制造廠家對 3機增容改造的分析資料，若水輪機額定水頭由原來的 提高到，水輪發(fā)電機 組的額定功率將可 以由原 75MW 增 加到 85MW ，且Hmax/Hmin=＝ ＜ ， Hmax/Hr＝ ＝ ＜ 。哈爾濱電機廠已為浙江緊水灘水電廠完成 HL702 型水輪機增容改造模型試驗，在維持額定水頭不變的條件下，水輪機輸出功率可提高 10%。1Q 均在 ～ 之間，通過計算得出水輪機轉(zhuǎn)輪直徑 1D 為 ～ ，水華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 49 輪機轉(zhuǎn)輪直徑 1D 越小，水輪機的重量越輕，則水輪機的造價越低，但是，考慮到原3機水輪機轉(zhuǎn)輪直徑為 ，采用水輪機轉(zhuǎn)輪直徑 1D 為 ，可以利用原有預(yù)埋件（如座環(huán)、蝸殼、尾水管等埋件）約 200 噸左右，因此，初步推薦 3機水輪機轉(zhuǎn)輪直徑保持 ，則額定流量 Qr 約在 147 sm/3 左右。原 3機組的安裝高程 ▽ 安 為 ▽ ，其相應(yīng)的吸出高度（至導(dǎo)葉中心線）為 ，轉(zhuǎn)輪臨界空化系數(shù) σC 為 , 電站空蝕系數(shù) σZ 為 ， K= σZ/σC ≈ 。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 410 （ 5）轉(zhuǎn)輪的比選 通過以上的分析，初步得出水輪機的基本參數(shù)，同時向國內(nèi)幾個水輪發(fā)電機制造廠家進行了廣泛的收資，見表 441： 從表 441 可知 ，三個方案的轉(zhuǎn)輪直徑與原水輪機相同，基礎(chǔ)環(huán)等埋設(shè)件可基本不需改變，吸出高度的安全裕量滿足水輪機運行要求，而方案 Ⅲ 的發(fā)電機 GD2 值只有 ，不能滿足過渡過程要求，方案 I、方案 Ⅱ 的發(fā)電機 GD2 值能滿足過渡過程要求，三個方案的發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸重量均小于主廠房內(nèi)已裝有 2200t 雙小車橋機額定起重量。 4． 5 電工 4． 5． 1 接入電力系統(tǒng)方式 安砂水電廠水庫為季調(diào) 節(jié)水庫，本電站在系統(tǒng)中擔任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用，是福建省電網(wǎng)的主力電站之一。 4． 5． 2 電氣主接線 本電站原電氣主接線 110kV 側(cè)接線為二進三出五角形接線； 35kV 側(cè)為一進四出單母線接線； 2發(fā)電機機端電壓 , 兩臺發(fā)電機組成發(fā)電機組擴大單元接線，經(jīng)三繞組變壓器（下稱 1主變）升壓后接入系統(tǒng)，高壓側(cè)電壓等級為 110kV，中壓側(cè)電壓等級為 35kV。 2 主 變 額 定 容 量 為 120MVA ， 電 壓 比 為121177。廠用電負荷變化較小，也維持原有接線方式不變。原 3水輪發(fā)電機組為天津發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)， 1975 年投產(chǎn)，主要參數(shù)如下： 型號 TS854/19044 額定容量 額定功率 75MW 額定電壓 kV 額定電流 A 額定功率因數(shù) （滯后） 額定轉(zhuǎn)速 r/min 額定頻率 50 Hz 額定勵磁電壓 316 V 額定勵磁電流 1115 A 相數(shù) 三相 3水輪發(fā)電機組改造的選型受原 3機布置型式和廠房布置尺寸的限制。計算結(jié)果見短路電流計算結(jié)果表 451。 ③ 發(fā)電機母線復(fù)核 原發(fā)電機電壓雙槽型鋁母線（ 2[150X65X7）長期允許載流量為 5650A，考慮系數(shù)取 則為 4520A，經(jīng)計算可以滿足要求。 ⑦ 其它主要電氣設(shè)備 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 417 3發(fā)電機回路的電流互感器 4000/5A 的須更換為 5000/5A ， 2＃廠壩變差動用的電流互感器 4000/5A 須更換為 5000/5A。 ⑤ 3＃機組中性點設(shè)備 原消弧線圈為 XDJ1－ 80／ 15，滿足 3＃機組增容要求。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 416 2＃主變壓器型號 SFPQ10－ 120200/110 額定容量 120200 kVA 額定電壓 121177。發(fā)電機容量為 85MW，額定轉(zhuǎn)速為 r/min，發(fā)電機額定電壓與原機組相同 ,即，發(fā)電機主要參數(shù)如下： 型號 SF8544/8540 額定容量 100MVA 額定功率 85MW 額定電壓 kV 額定電流 4184 A 額定功率因數(shù) （滯后） 額定轉(zhuǎn)速 r/min 額定頻率 50 Hz 相數(shù) 三相 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 414 勵磁方式 可控硅靜止勵磁 （ 2）短路電流計算成果 本次改造不改變電廠的主接線方式和高壓設(shè)備的布置，只對 3機進行增容改造，在此條件下，對有關(guān)電氣設(shè)備進行復(fù)核或選擇。 4． 5． 3 水輪發(fā)電機參數(shù)選擇和主要電氣設(shè)備復(fù)核 （ 1）水輪發(fā)電機參數(shù)選擇 安砂水電廠主廠房內(nèi)布置有三臺水輪發(fā)電機組， 1~3機容量分別為 20MW、華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 413 20MW 和 75MW，安裝場位于主廠房左端，發(fā)電機層高程為 。 廠用電源二回分別取自 2機的擴大單元發(fā)電機電壓母線和 3機發(fā)電機電壓母線。2%/35177。 3機增容改造后， 3機組的容量由 75MW改造為 85MW，電站總裝機容量為125MW。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 411 水輪發(fā)電機主要參數(shù)比較表 表 441 方案 參 數(shù) 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 方案 Ⅲ 1．水輪機 型 號 HLZF70LJ410 HLX75ELJ410 HLA835CLJ410 最大水頭 m 額定水頭 m 最小水頭 m 額定轉(zhuǎn)速 r/min 150 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 m 水輪機額定功率 MW 額定工況點效率 % 最高效率 % 額定流量 m3/s 臨界空蝕系數(shù) σc 電站空蝕系數(shù) σz K=σz/σc 允許吸出高度 m － 安裝高程 m 2．發(fā)電機 型號 SF8544/8540 SF8544/8540 SF8540/8540 額 定容量 MVA 100 額定功率 MW 85 額定工況效率 額定電壓 kV GD2 值 t． m2 13700 13800 12800 最重起吊件重量（不含吊具） t 360 365 345 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 412 4． 4． 6 主廠房橋式起重機 安砂電站主廠房內(nèi)已裝有 1 臺 2200t 雙小車橋式起重機。 目前，隨著水輪機制造、設(shè)計能力不斷的提高，如通過適當改變原 HL702 轉(zhuǎn)輪葉片厚度分布規(guī)律（減小葉片最大厚度，增加葉片的葉柵密度）等措施，也能改善葉片的汽蝕性能，轉(zhuǎn)輪臨界空化系數(shù) σC 值也有較大的降低，且原 3機的輪葉的材質(zhì)為 ZG20SiMn，通過改造后的輪葉的材質(zhì)基本上采用不銹鋼， K 值可降低至 左右，電站空 蝕系數(shù) σZ 也隨之而降低；技改后的額定流量 Qr 擬 取 147 sm/3 左右，與原 3機的額定流量 146 sm/3 相近，尾水位變幅很?。◤脑?▽ 變?yōu)?▽ ）。10n 均在68～ 80 之間，通過計算，知水輪機額定轉(zhuǎn)速 nr 取值為 12 或 150 rpm，額定轉(zhuǎn)速越高，發(fā)電機的重量越輕，從而可以降低機組的造價，但是，發(fā)電機的重量越輕，那么機組的轉(zhuǎn)動慣量 GD2 就相應(yīng)越小，機組的穩(wěn)定運行也越差，通過調(diào)節(jié)保證計算，機組的轉(zhuǎn)動慣量 GD2 值須在 以上，所以，本階段推薦額定轉(zhuǎn)速 nr 為 rpm或 150 rpm，且 GD2 ≥ 。 4． 4． 5 水輪機出力參數(shù)的選擇 （ 1）比轉(zhuǎn)速 ns 原 3水輪機比轉(zhuǎn)速 ns 為 ，本工程為增容改造項目，以安全運行為前提，因此，希望改造后的水輪機比轉(zhuǎn)速 ns 在 ～ 左右。 4． 4． 4 水輪機出力 Nr 的選擇 在電站引水系統(tǒng)、水輪機固定過流部件（如蝸殼、座環(huán)和尾水管等）和水輪機安裝高程（ ▽ ）等基本不變的條件下，可以根據(jù)這些邊界條件進行優(yōu)化水輪機的水力設(shè)計，使水輪機在規(guī)定的運行范圍和導(dǎo)葉開度較寬的范圍內(nèi)，水輪機應(yīng)有較高的效率，且效率曲線變化平緩，以達到更加優(yōu)越的水輪機性能參數(shù)。 （ 7）因此，本階段推薦 3機組為增容改造方案（即 85MW）。 （ 4）經(jīng)初步計算，增容改造方案（ 85MW）比更新改造方案（ 75MW）增加的年電量為 億 ，增加投資 537 萬元，單位電能投資為 元 /，說明增容改造方案 （ 85MW）比較優(yōu)越。 3機組不論是更新改造還是增容改造后，將有效保障安全生產(chǎn)，國有資產(chǎn)得以增值，經(jīng)分析，將有下列幾方面的效益： 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 46 （ 1） 3機組增容改造后，電站裝機容量將由 115MW 提高到 125MW，凈增容量10MW，比原容量增加 %。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 44 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析 45 4． 2． 2 改造方案計算成果 針對 3＃機組改造工程，考慮原機組引水系統(tǒng)最大過水流量等因素，機組裝機容量選擇更新改造方案（ 75MW）及增容改造方案（ 85MW）兩個方案進行比選。 4． 2． 1 計算條件 （ 1）徑流系列：采用 1950 年 4 月至 2020 年 3 月共 58 年月平均流量資料。以上措施計劃據(jù)稱在今年 10 月份進行。其中 2?！叮C組機型與安砂水電廠 3機組相同，為 HL702LJ410，額定水頭為 ，單機額定出力為75MW。為解決設(shè)備存在的問題和缺陷，決定對機組進行改造，水輪機部分的改造范圍：更換水輪機轉(zhuǎn)輪為全不銹鋼（轉(zhuǎn)輪 型號： HLA898），含泄水錐及主軸兩端連接螺栓裝配）、頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)、接力器及鎖定裝置等全部更換，發(fā)電機部分的改造范圍： 定子鐵芯、 轉(zhuǎn)子磁軛疊片部分更新（制動環(huán)改造為可拆卸式）、轉(zhuǎn)子線圈、 定子線棒，絕緣等級為 F 級 , 定子端箍及壓指改為無磁性材料、發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)改造（含空冷器）、集電環(huán)、碳刷及刷握刷架全部更換，同時單機容量從 100MW 增容至 115MW。 通過機組增容改造后，機組運行穩(wěn)定性、安全性得到很大的提高， 同時機組容量由 80MW 增至 100MW， 增容改造較為成功，給電站帶來較大的經(jīng)濟和社會效益。 2020 年 10 月粵電公司正式批準立項。根據(jù)廣東電力試驗所的試驗報告，在凈水頭 時，最高效率僅為 84%。 2水輪發(fā)電機組分別于 197 1974 年投產(chǎn)發(fā)電，水輪機型號為 HL710LJ410（ HL220 水輪機的改進機型），發(fā)電機型號為 SF8044/8540，額定出力 80MW,額定水頭 60m。 3機組增容改造工程不改變安砂水庫的泄洪能力及水庫特征水位，其機組過流能力反而有所增加，因此增容改造工程不會提高安砂水庫原設(shè)計各級洪水位。設(shè)計洪水與初設(shè)成果比較，基本接近，成果見表 34。 3． 5． 2 各設(shè)計階段洪水計算情況 （ 1） 1970 年初設(shè)階段，采用 1939～ 1970 年的洪水系列，其中， 1939～ 1961 年系列據(jù)永安站插補， 1962～ 1969 年由沙蕪塘站插補， 1970 年為實測資料。 安砂壩址多年平均流量年內(nèi) 分配表 表 31 月份 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 一 二 三 年 平均流量(m3/s) 248 336 418 168 140 110 88 169 161 百分比 (%) 100 35 安砂壩址歷年逐月平均流量成果表 表 32 單位： m3/s 月