【正文】 。發(fā)電機磁極絕緣老化，定子鐵芯銹蝕嚴重，整體絕緣等級不高，運行可靠性明顯下降。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 3 水文資料 311 安砂壩址下游水位～流量關(guān)系曲線表 表 36 水位 (m) 流量 (m3/s) 水位 (m) 流量 (m3/s) 17 937 21 1205 34 1480 48 1790 67 2117 2461 116 2835 145 3253 175 3703 205 4177 237 4677 269 5212 301 5776 386 6376 480 7007 688 7680 基面：黃海高程系統(tǒng)。 安砂壩址設(shè)計洪水頻率成果表 表 33 單位： Qm： m3/s W： 108m3 項目 均值 Cv Cs/Cv P(%) 1 2 5 10 20 Qm 2720 11300 8980 6640 5930 4980 4240 3480 W1 W3 W5 W7 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 3 水文資料 39 （ 2） 1991 年安砂水電站大壩第一次定期檢查設(shè)計洪水復(fù)查階段，除延長洪水系列外，尚分析了入庫洪水與壩址洪水關(guān)系，同時對歷史洪水作了進一步分析，最后采用 1939～ 1989 年 51 年連續(xù)系列加 入 1800、 176 1915 年三次歷史洪水進行頻率計算，其中 1971～ 1975 年為實測系列， 1976～ 1989 年為水庫還原系列， 1915 年歷史洪水重現(xiàn)期也作了調(diào)整，由原來的 N=60 年改為 N=70 年。經(jīng)綜合分析安砂 1939 年至 2020 年徑流資料系列之后，本次采用精度較高的 1950 年 4 月至 2020 年 3 月資料，作為本階段設(shè)計徑流系列。 安砂電站主要設(shè)計依據(jù)站是永安（太平）水文站，對該站水位、流量資料，原水電部上海勘測設(shè)計院曾于 1959 年和 1965 年永安工程初設(shè)及 1970 年安砂工程初設(shè)時先后進行過三次審查，對缺測及不合理的資料作了整編插補和修正，故永安站 1970年以前水文資料較為可靠。流域內(nèi)多年平均氣溫為 ℃ ，最高月平均氣溫為 7 月份的 ℃ ，最低月平均氣溫為 1 月份的 ℃ ，極端最高氣溫為 1961 年 7 月的 ℃ ，極端最低氣溫為 1955 年 1 月的 ℃ 。 九龍溪流域內(nèi)植物茂盛，覆蓋良好，耕地僅占流域面積的 8%，而耕地中水田占95%，水土保持情況良好。由于安砂水電廠水庫為不完全季調(diào)節(jié)水庫，常年棄水較多，經(jīng)實際資料統(tǒng)計，安砂水電廠自 1975 年至 2020 年的 33 年中，年平均入庫總水量 億 m3，發(fā)電用水約僅為 億 m3，棄水量為水量 億 m3，利用率為%，棄水電量相對較多，因此，通過對機組改造并適當增容方式增加水電站的裝機容量，能夠提高電站的水量利用率，增發(fā)棄水電量，并可將部分基荷、腰荷電量 轉(zhuǎn)化為腰荷、峰荷電量，提高電能質(zhì)量，為系統(tǒng)提供更多的調(diào)峰電量和調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用容量。 每年小修都要對轉(zhuǎn)輪進行修補， 由于運行時間長，轉(zhuǎn)輪修補次數(shù)多， 轉(zhuǎn)輪葉型已走樣，運行中除了效率低還伴有振動， 容易造成導(dǎo)水葉立面隙不斷加大而發(fā)生漏水嚴重的現(xiàn)象。因而要徹底解決安砂水電廠水輪機的振動問題，唯一的辦法是更換水輪機轉(zhuǎn)輪。 （ 2）轉(zhuǎn)子勵磁電流滑環(huán)已磨損十分嚴重，最大磨損量約 2mm，且該滑環(huán)結(jié)構(gòu)易變形、定位差，擺度較大（ ）。 3機于 1975 年投入運行，至今已經(jīng)運行 34 年，該機組是前蘇聯(lián)四十年代的機型，我國五十年代中期引進使用，曾列入我國七十年代水輪機轉(zhuǎn)輪系列型譜，該轉(zhuǎn)輪各項性能指標明顯偏低。 1980年 12 月，通過對 2水輪機的技術(shù)改造，機組出力由 提高到 20MW， 由此 3臺機組的總裝機容量達 115MW。 110kV 側(cè)接線為五角型接線，戶外敞開式布置。引水系統(tǒng)為一洞三機布置，調(diào)壓井后一分為二，分別引至 2機組和 3機組，原設(shè)計總裝機容量 ， 2機組組成擴大單元，配一臺 63000 kVA 三卷變壓器；3機組為單元接線，配一臺 120200 kVA 雙卷變。 1978年底，省計劃委員會召開安砂水電站竣工驗收會議，正式交付生產(chǎn)管理單位。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 2 改造必要性 2 改造必要性 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 2 改造必要性 21 2 改造必要性 2． 1 機組設(shè)備陳舊，技術(shù)落后 安砂水電廠 3機由原天津發(fā)電設(shè)備廠設(shè)計、制造，水輪機型號為 HL702LJ410，發(fā)電機型號為 TS854/19044，為文革時期的產(chǎn)品。 附表：今年近幾個月的 3＃機定子絕緣電阻 登記日期 登記時間 環(huán) 境溫度（ ℃ ） 環(huán)境濕度（％） 定子溫度（ ℃ ） R15（ MΩ） R60 （ MΩ） K 值 換算到相應(yīng)溫度應(yīng)達到的絕緣電阻(MΩ) 20200829 19:17 26 70 63 20200801 14:37 24 65 61 2 20200702 2:54 24 78 58 20200604 2:17 23 88 54 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 2 改造必要性 22 從表中可以看出絕緣電阻的要求值與實際絕緣電 阻 R60 相差較大。 60～ 80 年代在我國 50～ 85m水頭段的水電站中普遍采用，包括安砂水電廠在內(nèi) HL702（型譜型號為 HL220），龔嘴、楓樹壩、柘溪、鳳灘、池潭等眾多水電華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 2 改造必要性 23 站均使用該機型，但由于 HL702 機型存在的固有缺陷，在 40%～ 50%負荷范圍內(nèi)存在比較大的振動區(qū)，目前大部分機組已進行了技改。 2020 年 3 機大修時轉(zhuǎn)輪汽蝕情況圖見圖 4～ 8。 2． 5 原電站的 裝機容量選擇偏小，具有增容的潛力 安砂水電廠從 1975 年至 2020 年的 33 年期間，共發(fā)電 億 ，是福建省電網(wǎng)的主力水電站之一。 安砂水電站位于永安市上游約 45km的安砂鎮(zhèn)，壩址以上集水面積 5184km2，河流全長 130km，河道平均坡降約 ‰ ，其中沙蕪塘 至安砂段，河道平均坡降為 ‰ 。多年平均水面蒸發(fā)量為，最大年蒸發(fā)量為 1978 年的 ，最小年蒸發(fā)量為 1969 年的。流域測站分布圖見圖 31。其中 1995 年至 2020 年成果，比下游國家基本水文站興平站和沙縣站成果略偏大，本次以興平站成果為準，作了修正。根據(jù)上述推得洪水系列，加上 1800、 176 1915 和 1964 年歷史洪水資料，進行頻率計算，首位洪水 1800 年重現(xiàn)期定為 165～ 200 年一遇， 1764 年洪水重現(xiàn)期定為 100 年一遇，1915 年洪水重現(xiàn)期定為 50～ 60 年一遇， 1964 年洪水重現(xiàn)期定為 40～ 50 年一遇，推得安砂壩址設(shè)計洪水成果，見表 33。 3． 6 壩下水位～流量 關(guān)系曲線 安砂壩址下游水位 ～ 流量關(guān)系曲線采用 1996 年 6 月安砂水電廠泄水底孔發(fā)電工程預(yù)可研階段成果，水位流量關(guān)系成果見表 36。導(dǎo)水部件磨蝕較大 ,活動導(dǎo)葉因制造原因翼型誤差較大、三段軸套磨損嚴重等引起停機漏水量大；環(huán)形接力器密封損壞漏油頻繁臨檢。 4． 1. 2 湖南鳳灘水電站機組增容改造 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 42 鳳灘水電廠位于湖南省西北地區(qū)的酉水下游，距沅陵縣城 45km，總裝機容量800MW。 2020 年初對 5機組進行技術(shù)改造（因為該機組出過事故，隨后改造了定子），改造后額定水頭不變?nèi)詾? 75MW 增至 85MW，水輪機型號為 HLA835cLJ410。 （ 2）庫容曲線、下游水位流量關(guān)系曲線：庫容曲線采用初步設(shè)計階段成果，下游水位流量關(guān)系曲線采用安砂水電廠泄水底孔發(fā)電工程預(yù)可階段成果（ 1996 年 6 月） （ 3）水頭損失：取平均水頭損失 。由于安砂水電廠在非汛期主要承擔(dān)福建省電網(wǎng)部分調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用容量任務(wù)，在電力系統(tǒng)現(xiàn)狀和遠景水電調(diào)節(jié)容量不足的情況下，這部分新增容量 對電力系統(tǒng)有重要作用。 4． 4 水力機械 4． 4． 1 水能參數(shù) 水庫正 常蓄水位 水庫汛期限制水位 水庫死水位 下游最低尾水位 下游校核洪水位（ P=%） 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 47 最大水頭 最小水頭 加權(quán)平均水頭 4． 4． 2 原 3機組水輪機及模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù) （ 1）水輪機主要參數(shù) 水輪機型號 HL702LJ410 轉(zhuǎn)輪直徑 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 額定水頭 60m 額定流量 146m3/s 額定工況單位流量 安裝高程 吸出高度（至導(dǎo)葉中心線） 固定導(dǎo)葉數(shù) 12 活動導(dǎo)葉數(shù) 24 轉(zhuǎn)輪葉片數(shù) 14 （ 2） HL702 模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù) 適用水頭范圍 50～ 85m 模型轉(zhuǎn)輪直徑 最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 70r/min 限制工況單位流量 轉(zhuǎn)輪臨界空化系數(shù) 導(dǎo)葉相對高度 4． 4． 3 水輪機額定水頭 Hr 的選擇 由動能計算，安砂 水電站加權(quán)平均水頭為 ，根據(jù) DL/T 51862020《水力發(fā)電廠機電設(shè)計規(guī)范 》的規(guī)定和目前的實際運行水頭，水輪機的額定水頭宜在加權(quán)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 48 平均水頭的 ～ 倍范圍內(nèi)選取，并通過對國內(nèi)外中大型水輪機統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析得出，水輪機的額定水頭與水輪機運行穩(wěn)定性有著密切的聯(lián)系，當水輪機的水頭比Hmax/Hmin ≤ 、 Hmax/Hr ≤ 或 Hmax/Hmin ≤ 、 Hmax/Hr ≤ 時，其水輪機運行穩(wěn)定性均比較好。 （ 2）額定流量 Qr 與轉(zhuǎn)輪直徑 1D 由于本工程的水頭范圍為 ～ ，可供選擇的轉(zhuǎn)輪的限制工況的單位流量 39。 綜上所述，保持機組的安裝高程為 ▽ ，認為是可行的。電站的接入電力系統(tǒng)方式不變。 3發(fā)電機增容改造后，其接線方式維持原有主接線方式不變。 短路電流計算阻抗圖如下，系統(tǒng)提供的 110kV母線最大短路容量為 1470MVA（由安砂水電廠提供）。 ⑥ 2廠壩變高壓開關(guān) 2廠壩變高壓開關(guān)額定開斷電流為 63kA，滿足 3＃機組增容要求。2%/ 連接組別 Y0/△ 11 冷卻方式 OFAF 阻抗電壓 ② 3發(fā)電機出口斷路器復(fù)核 已經(jīng)更換的 3發(fā) 電機出口斷路器型號及主要參數(shù)如下： 斷路器型號 HGI3（ SF6 開關(guān)） 額定電壓 kV 額定電流 6000 A 額定開斷電流 87 kA 額定關(guān)合電流峰值 170 kA 數(shù)量 1 組 3發(fā)電機出口斷路器滿足 3水輪發(fā)電機組增容改造后的需要。 3機組段長，寬為 21m，風(fēng)罩墻內(nèi)徑為 ，水輪機室內(nèi)徑為 6m。2%/ 。 3機增容改造后，最重起吊件是發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸，重量約 365t，因此原有的橋機起重量是可以滿足起吊要求的。 （ 4）水輪機吸出高度 Hs 和安裝高程 ▽ 安 混流式機組的安裝高程由兩個條件決定：其一滿足水輪機汽蝕的要求，其二要滿足尾水管出口的淹沒深度 ≥ 。 本次以技改為主，適當兼顧增容，考慮到水輪機額定