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麻陽(yáng)二級(jí)水電站報(bào)廢重建水輪發(fā)電機(jī)組的選型

文檔作者：郎敏，潘志文文檔來(lái)源：武義縣水務(wù)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月05日
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收稿日期：２０１７ － ０３ － １６
作者簡(jiǎn)介 ：郎 敏 （１９６９ － ） ，男 ，高級(jí)工程師 ，主要從事 水利工程建設(shè)管理工作。
E_mail ：６４２７６６９９１＠ qq.com
麻陽(yáng)二級(jí)水電站報(bào)廢重建水輪發(fā)電機(jī)組的選型
郎 敏，潘志文
（武義縣水務(wù)局，浙江武義３２１２００）
摘 要： 對(duì)老舊水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行及時(shí)報(bào)廢重建能夠有效降低安全隱患， 對(duì)維護(hù)工程安全、保障供電穩(wěn)定具有重要意
義。結(jié)合麻陽(yáng)二級(jí)水電站對(duì)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行重新安裝、擴(kuò)建的工程實(shí)例， 對(duì)電站擴(kuò)容增效的水輪機(jī)及發(fā)電機(jī)的型
號(hào)比選進(jìn)行分析， 以期對(duì)類似工程起到重要的參考作用。表３ 個(gè)。
關(guān)鍵詞： 水電站； 報(bào)廢重建；水輪發(fā)電機(jī)組； 機(jī)組選型
1 電站概況
麻陽(yáng)二級(jí)水電站位于浙江省武義縣白姆鄉(xiāng)麻陽(yáng)
村， 電站流域?qū)馘X塘江水系， 為跨流域引梅溪上的
龍?zhí)断殛?yáng)一級(jí)電站尾水發(fā)電。一級(jí)電站調(diào)節(jié)水庫(kù)
為龍?zhí)端畮?kù)， 總庫(kù)容為２７３ 萬(wàn)m３ ， 集雨面積
２４ km２ ，其中庫(kù)外集雨面積３ km２ 。主要建筑物防洪標(biāo)
準(zhǔn)為３０ 年一遇， 校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為３００ 年一遇， 工
程等別為Ⅳ 等， 工程規(guī)模為?。ǎ保?型。二級(jí)電站
發(fā)電引水系統(tǒng)總長(zhǎng)４.７５６ km （其中φ８００ 壓力鋼管
６６９ m） ， 主要水工建筑物由引水明渠、隧洞、渡
槽、前池、發(fā)電廠房等組成。
電站始建于１９７０ 年１２ 月， １９７７ 年１２ 月竣工
投入生產(chǎn)， 電站廠房?jī)?nèi)安裝２ 臺(tái)水斗式水輪機(jī)發(fā)電
機(jī)組， 總裝機(jī)容量２ × １ ６００ kW 。電站靜水頭２８６ m ，
設(shè)計(jì)流量１.５ m３ ／s ， 設(shè)計(jì)年平均發(fā)電量
１ ０００ 萬(wàn)kW·h 。
2 增效擴(kuò)容改造的必要性
２.１ 原電站存在的主要問(wèn)題
麻陽(yáng)二級(jí)水電站經(jīng)過(guò)將近４０ a 運(yùn)行， 機(jī)械設(shè)
備有不同程度的磨損， 電氣設(shè)備絕緣老化， 電站自
動(dòng)化程度不高， 機(jī)組綜合效率低。根據(jù)電站運(yùn)行情
況， 主要存在以下問(wèn)題：
（１） 發(fā)電機(jī)設(shè)備老化， 存在跑冒滴漏現(xiàn)象。根
據(jù)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況和多年預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果分析，
二級(jí)電站２ 臺(tái)發(fā)電機(jī)絕緣老化嚴(yán)重， 造成整體絕緣
電阻明顯下降， 吸收比降低， 直流泄漏和三相不平
衡電流增加； 尤其是停機(jī)時(shí)間超過(guò)４８ h 后， 轉(zhuǎn)子
對(duì)地絕緣電阻降到接近于零， 難以滿足機(jī)組長(zhǎng)期安
全運(yùn)行的要求。機(jī)組軸瓦溫度偏高， 夏季機(jī)組運(yùn)行
時(shí)瓦溫達(dá)５９.５ ℃ ， 目前用外冷卻辦法解決［１］ 。
（２） 水輪機(jī)水斗空蝕較嚴(yán)重， 每年要補(bǔ)焊， 補(bǔ)
焊后不光， 會(huì)引起水阻、振動(dòng)等情況。噴咀、噴針
頭空蝕嚴(yán)重； 主閥關(guān)閉后漏水較嚴(yán)重， 開(kāi)關(guān)滑塞漏
水嚴(yán)重。
（３） 二級(jí)電站調(diào)速器為機(jī)械調(diào)速器， 經(jīng)多年使
用， 引導(dǎo)閥、主配壓閥磨損嚴(yán)重， 大大增加了調(diào)速
器的死行程， 調(diào)節(jié)品質(zhì)差， 使并網(wǎng)操作困難， 經(jīng)常
出現(xiàn)主配卡住， 不能正常進(jìn)行開(kāi)停機(jī)操作， 嚴(yán)重危
害機(jī)組的安全運(yùn)行。由于目前各廠家的機(jī)械調(diào)速器
均已停止生產(chǎn)， 相應(yīng)零配件也已無(wú)法采購(gòu)， 故現(xiàn)在
只能帶病運(yùn)行。
（４） 二級(jí)電站主變及一、二次電氣設(shè)備損壞、
老化。
① 主變屬于淘汰產(chǎn)品， 且溫升過(guò)高， 最高溫度
曾超過(guò)８５ ℃ ， 各聯(lián)接處出現(xiàn)滲油甚至漏油， 而且
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小水電 ２０１７ 年第３ 期（總第１９５ 期） 技術(shù)改造
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
難以處理， 經(jīng)多次處理均無(wú)效。
② ６.３ 、３５ kV 開(kāi)關(guān)直流接觸電阻過(guò)大， 滅弧時(shí)
間長(zhǎng)， 絕緣油易發(fā)黑。６ kV 開(kāi)關(guān)柜為GG１A 產(chǎn)品，
沒(méi)有五防設(shè)施， 所用的SN１０ — １０ 少油斷路器已屬
電力部明令淘汰產(chǎn)品。
③ 控制、保護(hù)盤設(shè)備老化， 全部是２０ 世紀(jì)７０
年代的產(chǎn)品， 多數(shù)已淘汰， 繼電器老化、觸點(diǎn)損壞
嚴(yán)重， 且經(jīng)常誤動(dòng)作， 有的配件無(wú)法采購(gòu)。
④ 二次線路已明顯老化， 曾多次出現(xiàn)開(kāi)路及短
路故障， 影響機(jī)組測(cè)量及控制， 威脅機(jī)組的安全。
２.２ 增效擴(kuò)容改造的必要性
２.２.１ 是合理利用水力資源的需要
麻陽(yáng)二級(jí)水電站調(diào)節(jié)水庫(kù)龍?zhí)端畮?kù)控制集雨面
積達(dá)２１ km２ ， 原設(shè)計(jì)總庫(kù)容為２７３ 萬(wàn)m３ ， 電站多年
平均來(lái)水量達(dá)２ ３１０ 億m３ ， 庫(kù)容系數(shù)１１.８％ 。由于
庫(kù)容小， 調(diào)蓄性能差， 每年都有棄水， 初步估算，
每年棄水量達(dá)３５０ 萬(wàn)m３ 。
另外， 造成水力資源浪費(fèi)的另一個(gè)原因就是水
電站的裝機(jī)容量偏小。通過(guò)對(duì)二級(jí)電站進(jìn)行報(bào)廢重
建， 增加機(jī)組的單機(jī)容量， 可以提高徑流的利用
率， 減少龍?zhí)端畮?kù)的年棄水量。
２.２.２ 是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化的要求
根據(jù)水利部《農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化指導(dǎo)意見(jiàn)》
（水電〔２００３〕１７０ 號(hào)文件） 提出“２０１５ 年， 農(nóng)村
水電行業(yè)全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化?！?的總體目標(biāo)和“２０ 世
紀(jì)９０ 年代以前建設(shè)的水電廠， 要做出更新改造規(guī)
劃， 實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班（少人值守） 。對(duì)已超過(guò)使用年
限， 經(jīng)技術(shù)改造認(rèn)證仍達(dá)不到要求的發(fā)電機(jī)組， 要
報(bào)廢重建或強(qiáng)行淘汰。” 的要求， 麻陽(yáng)二級(jí)水電站
報(bào)廢重建是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化的要求［２_３］ 。
3 機(jī)組報(bào)廢重建方案
３.１ 水輪機(jī)部分
二級(jí)電站的裝機(jī)容量由２ × １ ６００ kW增至２ ×
２ ０００ kW ，發(fā)電引用流量增至１.８４ m３ ／s ， 把原由
南平電機(jī)廠生產(chǎn)的２ 臺(tái)QJ — W — １１６／１３.５ 型切擊式
水輪機(jī)淘汰， 更換為２ 臺(tái)CJA２３７ — W — １１６／１３.５ 水
輪機(jī)。
３.２ 發(fā)電機(jī)部分
根據(jù)更換后水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和機(jī)組單機(jī)容
量， 須更換為２ 臺(tái)２ ０００ kW 發(fā)電機(jī)及所有自動(dòng)化
元件。
4 水輪機(jī)機(jī)型的選擇
４.１ 機(jī)型選擇原則
對(duì)主要引水發(fā)電系統(tǒng)的水工建筑物不作大改動(dòng)
的報(bào)廢重建電站， 水輪機(jī)機(jī)型選擇主要原則為： 轉(zhuǎn)
輪效率比原來(lái)高， 空蝕性能比原來(lái)好， 過(guò)流量比原
來(lái)大， 滿足電站增加容量的目標(biāo)。
４.２ 選型設(shè)計(jì)
麻陽(yáng)二級(jí)水電站１ 、２ 號(hào)機(jī)原水輪機(jī)型號(hào)為
QJ — W — １１６／１３.５ ， 在壓力前池正常水位時(shí)， ２ 臺(tái)
水輪機(jī)噴針全開(kāi)， 水電站理想最大出力為
４ １１５ kW ，此時(shí)引水流量為１.９７５ m３ ／s ，引水系統(tǒng)水
頭損失為２６.３ m ，水輪機(jī)凈水頭為２５９.７ m ，原水輪
機(jī)能夠滿足水電站裝機(jī)容量增容至２ × ２ ０００ kW的
要求。但由于QJ — W — １１６／１３.５ 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型號(hào)
Y１ （即CJ２２） 是我國(guó)于４０ 年代從美國(guó)引進(jìn)的， 總
的能量指標(biāo)偏低， 模型轉(zhuǎn)輪最優(yōu)效率只有８６.７％ ，
已屬淘汰產(chǎn)品。機(jī)組經(jīng)過(guò)將近４０ a 運(yùn)行， 水輪機(jī)
空蝕嚴(yán)重， 效率下降［４］ 。因此， 電站報(bào)廢重建， 水
輪機(jī)應(yīng)更換為能量指標(biāo)優(yōu)越的水輪機(jī)。
根據(jù)電站的運(yùn)行水頭， 滿足電站報(bào)廢重建要求
的水斗式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪有CJA２３７ 、CJA４７５ 等，
其模型轉(zhuǎn)輪的性能參數(shù)比較如下所示（見(jiàn)表１） 。
表1 水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪性能參數(shù)比較
轉(zhuǎn)輪型號(hào)
噴嘴
數(shù)
／個(gè)
最優(yōu)單
位轉(zhuǎn)速／
（r·min－ １ ） 最優(yōu)單
位流量／
（L·s－ １ ） 最高
效率
／％
射流
直徑
／mm
水斗
數(shù)
／個(gè)
CJ２２ — ４０ １ ３８.５ １６ ８６.７ ３５ ２０ CJA２３７ — ４０ １ ４１ １９.５６ ９０.０ ３５ ２０ CJA４７５ — ４０ １ ４１.７ １９.５６ ９０.６ ３５ ２０ 表１ 中的CJ２２ （Y１） 轉(zhuǎn)輪是１９７８ 年中小型水
電行業(yè)會(huì)議審批的《中小型沖擊式水輪機(jī)暫行系列
型譜》中的轉(zhuǎn)輪， 存在水輪機(jī)效率較低（模型最高
效率只有８６.７％ ） ， 振動(dòng)噪聲較大， 噴嘴口及水斗
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技術(shù)改造 SMALL HYDRO POWER ２０１７ No.3 ， Total No.195
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
空蝕磨損較嚴(yán)重等問(wèn)題。CJA２３７ 、CJA４７５ 轉(zhuǎn)輪為
哈爾濱大電機(jī)研究所引進(jìn)吸收國(guó)外技術(shù)并已通過(guò)模
型試驗(yàn)的轉(zhuǎn)輪， CJA４７５ 轉(zhuǎn)輪較CJA２３７ 轉(zhuǎn)輪效率略
高，但單位流量大， 且在國(guó)內(nèi)運(yùn)用案例較少。
CJA２３７ 轉(zhuǎn)輪自１９８５ 年試驗(yàn)成功后， 在我國(guó)使用的
時(shí)間較長(zhǎng)， 使用的電站較多， 制造廠家已積累了一
定的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)。因此， 本電站報(bào)廢重建工程水
輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪選擇CJA２３７ 轉(zhuǎn)輪。
表2 報(bào)廢重建前后水輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)比較
主要參數(shù)報(bào)廢重建前報(bào)廢重建后
型號(hào)QJ — W —
１１６／１３.５ CJA２３７ — W— １１６／１３.５ 轉(zhuǎn)輪直徑／m １.１６ １.１６ 額定水頭／m ２８０ ２６２ 額定流量／（m３·s － １ ） ０.８ ０.９ 額定出力／kW １ ７４０ ２ １０５ 額定點(diǎn)效率／％ ８６.５ ８９.０ 額定轉(zhuǎn)速／（r·min－ １ ） ５００ ５００ 飛逸轉(zhuǎn)速／（r·min－ １ ） ９００ ９００ 表3 報(bào)廢重建前后發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)比較
主要參數(shù)報(bào)廢重建前報(bào)廢重建后
型號(hào) TSW１７３／５４ — １２ SF２０００ — １２／１７３０ 額定容量／kVA ２ ０００ ２ ５００ 額定功率／kW １ ６００ ２ ０００ 額定電壓／kV ６.３ ６.３ 額定電流／A １８３.３ ２２９.１ 額定頻率／Hz ５０ ５０ 功率因數(shù) ０.８ （滯后）
０.８ （滯后） 可進(jìn)相運(yùn)行
額定轉(zhuǎn)速／（r·min－ １ ） ５００ ５００ 允許飛逸轉(zhuǎn)速／（r·min－ １） ９００ ９００ 效率／％ ９３.０ ９５.０ 絕緣等級(jí)B F／F
飛輪力矩／（t ·m２ ） １２ １２ 冷卻方式
密閉循環(huán)、
空冷器冷卻
密閉循環(huán)、
空冷器冷卻
為了提高水輪機(jī)的強(qiáng)度和增強(qiáng)水輪機(jī)的抗空蝕
能力， 延長(zhǎng)了設(shè)備檢修間隔， 轉(zhuǎn)輪采用１Cr１３Ni４Mo
不銹鋼整體鑄造。
5 報(bào)廢重建水輪發(fā)電機(jī)組參數(shù)比較
報(bào)廢重建水輪發(fā)電機(jī)組參數(shù)比較如下所示（見(jiàn)
表２ 、表３） 。
6 結(jié) 語(yǔ)
麻陽(yáng)二級(jí)水電站經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行， 水輪發(fā)電機(jī)組
存在多種問(wèn)題， 影響了電站的經(jīng)濟(jì)效益和安全運(yùn)
行， 對(duì)其進(jìn)行報(bào)廢重建是非常有必要的。水輪發(fā)電
機(jī)組合理選型對(duì)電站報(bào)廢重建至關(guān)重要， 須慎重選
擇最佳方案， 確保電站報(bào)廢重建發(fā)揮最大效益。
參考文獻(xiàn)：
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華：金華市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，２０１５ ．
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５６２e８３２２０７ab／２０１３０８０１１０５９８３２６２ ．html ．
［３］ 水利部關(guān)于印發(fā)農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備
選用指導(dǎo)意見(jiàn)的通知［EB／OL］ ．［２０１６_１２_２２ ］ ．http ：／／
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［４］ SL １７９ — ２０１１ ，小型水電站初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程［S］ ．
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責(zé)任編輯 吳 昊
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