【正文】 m，總裝機容量800MW。 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。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。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。 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。 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。 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。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。 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。 （ 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（ ）。 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。 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。 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。 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。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。水輪機改造范圍：預(yù)埋件部分不動，頂蓋、主軸返廠處理，其余基本上都換掉。 （ 2）改造后設(shè)備的健康水平得以提高，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。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。 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。計算結(jié)果見短路電流計算結(jié)果表 451。 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。2%/35177。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）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。以上措施計劃據(jù)稱在今年 10 月份進行。 2020 年 10 月粵電公司正式批準立項。設(shè)計洪水與初設(shè)成果比較，基本接近，成果見表 34。 1959 年、 1965 年永安工程初設(shè)， 1970 年安砂工程初設(shè)，對永安站水文資料進行過三次審查，對缺測及不合理的資料已作了修正，故永安站的歷年水文資料較為可靠。 3． 2 氣 象 沙溪流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，溫暖濕潤，雨量充沛。 （ 2）水輪機主軸密封在下游高水位情況下漏水量偏大。 （ 4）發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)存在隱患 ―― 轉(zhuǎn)子線圈端部封閉不嚴，使轉(zhuǎn)子磁極在靠剎車環(huán)處易積灰， 1993 年轉(zhuǎn)子 8 磁極絕緣不合格（ ）， 2020 年曾出現(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣為零，后請廠家到現(xiàn)場處理，廠家認為 轉(zhuǎn)子磁極絕緣隨時間推移被碳粉腐蝕，按發(fā)電機的壽命，運行到期應(yīng)及時對發(fā)電機進行改造，目前發(fā)電機連續(xù)運行中轉(zhuǎn)子絕緣水平波動大（有時低于 ，處理后在 100MΩ 左右）。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號機組改造可行性研究 1 概 述 12 1． 2 機組存在問題 安砂水電廠 3機從投產(chǎn)發(fā)電以來，已運行 34 年，由于機組在制造時就存在質(zhì)量問題，且運行年久，設(shè)備老化嚴重，主機方面存在著較多的問題。 安砂大壩為混凝土寬縫重力壩，高 92m，正常高水位庫容 億 m3，屬季調(diào)節(jié)水庫。以上隱患不但隨時威脅著該廠的安全生產(chǎn)，而且因水輪發(fā)電機組效率較低而影響電廠的經(jīng)濟效益， 2020 年華電集團公司安全性評價專家組建議：盡早制訂 3 發(fā)電機更新改造技術(shù)方案并安排實施。投產(chǎn) 34 年來，安砂水電廠針對機組 運行中存在的缺陷，進行了整治，例如，對轉(zhuǎn)輪葉片進行局部修形、接力器密封改進等。近幾年雖進行一些必要的技術(shù)改造 (如水輪機主軸密封由橡膠平板式改為液壓式端面密封 )，但仍治標不治本， 2020 年大修時也曾發(fā)現(xiàn)主軸密封環(huán)定位套整體下沉了 158mm，且與大軸相對移動 70 余度角的偏移，雖多加了定位銷且加大了定位銷直徑及另加護環(huán)等，但下游高水位運行時漏水量偏大，給機組安全運行埋下隱患，應(yīng)盡快對其全面的改造 。 根據(jù)永安、清流、黃家排、沙蕪塘等站資料統(tǒng)計，安砂以上流域多年平均降水量為 ，降水量年內(nèi)分配不均勻，其中 3～ 6 月份降水量約占全年降水量的%，年內(nèi)以 12 月份最小，僅占全年降水量的 %。 1959 年至 1975 年 徑流 成 果 ，以 相 關(guān) 方 程)(8 2 2 洪田永安安砂 Q ?? 推算而得，其中系數(shù) 為安砂與永安集水面積減洪田集水面積的比值。 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 310 安砂水庫設(shè)計洪水成果表 表 35 單位： Qm： m3/s W： 108m3 項目 均值 Cv Cs/Cv P(%) 1 2 5 10 20 Qm 入 3040 12300 9880 7390 6620 5580 4770 3940 Qm 壩 2760 11200 8980 6720 6020 5070 4340 3580 W1 W3 W5 W7 由表可見，本次復(fù)核成果與初設(shè)成果相比，洪峰、五日洪量、七日洪量成果基本一致，由于 1994 年特大洪水的加入，一日洪量和三日洪量較初設(shè)增大，特別是一日洪量增大較多， p=%一日洪量，本次復(fù)核成果較初設(shè)增大 9%，較第一次定檢增大 6%。 2020 年 12 月 20 日開始現(xiàn)場安裝， 2020 年 6 月 30 投入商業(yè)運行。 4． 2 徑 流調(diào)節(jié)計算 安砂水電廠 3機組改造后水庫各特征水位仍維持原設(shè)計值，即正常蓄水位265m，相應(yīng)庫容 億 m3，死水位 244m，調(diào)節(jié)庫容 億 m3，可進行季調(diào)節(jié)。 （ 6）安砂水電廠 3機組增容改造后，機組運行可靠性、穩(wěn)定性及自動化程度提高，從而有效地保障安全生產(chǎn)，能在福建電網(wǎng)中更好地起到事故備用作用，保障電網(wǎng)的安全。根據(jù) Hs ≤10－ E/900－ （其中 E 為電站海拔高程）， 10－ E/900 是個定值，要想保持機組的安裝高程為 ▽ 不變，尤其希望技改后的轉(zhuǎn)輪的 值能 小些，即〔 〕 改 /〔 〕 原 ≤ 1，而 技改方案擬將額定水頭從 60m 提高到 65m，〔 60〕 /〔 65σZ〕 ≤ 1，得出 σZ ≤ ，即 KσC ≤ 。2%/。 ④ 2主變和開關(guān)站 110 kV 引接母線復(fù)核 原 LGJQ300 的工作電流為 690A，考慮 3＃機組的 100MVA 及 1＃主變 63MVA同時輸出則匯總電流為 778A，不滿足要求，故開關(guān)站 110 kV 匯流母線 LGJQ300 鋼芯鋁絞線須更換為 LGJQ400 鋼芯鋁絞線，其工作電流為 835A。在水工結(jié)構(gòu)尺寸基本不變的條件下，結(jié)合水輪機的參數(shù)選擇，選擇 3 發(fā)電機的型式和參數(shù)。 電站以三回 110kV出線和四回 35kV出線接入電網(wǎng)。按此推算， 3機額定水頭提高到 65m后，其單機容量也可 增至 90MW 左右，經(jīng)對機組和壓力引水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)保證和廠房基礎(chǔ)載荷進行校核計算，并留一定的裕量，本階段推薦 3機單機容量增至 85MW。 3機組改造方案主要參數(shù)表 表 421 項 目 單 位 現(xiàn)狀 機組更新改造方案 機組增容改造方案 3機容量 MW 75 75 85 最大水頭 m 最小水頭 m 加權(quán)平均水頭 m 額定水頭 m 60 多年平均發(fā)電量 億 水量利用系數(shù) % 機組改造總投資 萬元 4400 4937 可比投資差 萬元 537 年電能差 億 可 比電能投資 元 / 4． 3 經(jīng)濟合理性分析及方案選擇 安砂水電廠 1975 年投產(chǎn)，水電站運行至今已歷經(jīng) 34 年，因設(shè)備老化，機組長期帶病運行。設(shè)計裝機容量 ， 1962年元月首臺機組投產(chǎn)發(fā)電，至 1975 年六套機組全部投產(chǎn)。經(jīng)過三十余年的運行，機組嚴重老化，水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕較嚴重 ,葉片翼型經(jīng)多次補焊 變形較大，效率明顯下降。一次洪水持續(xù)時間平均在 6天左右，各種洪水峰型 均可能發(fā)生，其中以雙峰型和多峰型洪水出現(xiàn)機會較多。 1970 年 1 月，在安砂壩址下游 1200m處的碼頭設(shè)立專用水文站，觀測水位、流量，