DQZHAN技術(shù)訊：【漲知識】某蓄電站主要機(jī)電設(shè)備詳細(xì)介紹

機(jī)電設(shè)備是抽水蓄能電站的重要組成部分，設(shè)備選型好壞直接關(guān)系到電站**穩(wěn)定運行，和常規(guī)水電站相比抽水蓄能的水電站建設(shè)難度較大，抽水蓄能電站的整體技術(shù)要求較高，尤其是工況轉(zhuǎn)換較為復(fù)雜，在機(jī)電設(shè)備的采購和管理過程中，需要重點主機(jī)設(shè)備及輔助設(shè)備的性能影響。Q抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備選型按無人值班(少人值守)和資產(chǎn)全壽命周期管理原則推行，強化機(jī)電設(shè)備全過程管控理念，充分借鑒已投運蓄能電站機(jī)電設(shè)備運維經(jīng)驗，提升電站機(jī)電設(shè)備水平。

1.主機(jī)設(shè)備

廠房內(nèi)安裝四臺立軸單級混流可逆式水泵水輪機(jī)，總裝機(jī)容量1280MW（4×320MW）。電站水輪發(fā)電機(jī)通過公開招投標(biāo)選用東芝水電（杭州）設(shè)備有限公司公司產(chǎn)品，地面開關(guān)站GIS選用廈門ABB公司產(chǎn)品，主變壓器選用衡陽變壓器廠產(chǎn)品，其他輔助設(shè)備也均采用國內(nèi)外技術(shù)成熟、性能優(yōu)良產(chǎn)品。設(shè)計年抽水耗電量30.28億度，年發(fā)電量23.32億度，以一回500kV線路接入廣東電網(wǎng)。

（1）水泵水輪機(jī)

水泵水輪機(jī)型式為立軸、單級、混流、可逆式、可調(diào)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，水泵水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速為426.8r/min，帶有金屬蝸殼和彎肘型尾水管，與發(fā)電電動機(jī)通過法蘭直接連接。旋轉(zhuǎn)方向為：水輪機(jī)工況俯視順時針旋轉(zhuǎn)，水泵工況俯視逆時針旋轉(zhuǎn)。水泵水輪機(jī)主要由：埋入部件、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、主軸、水導(dǎo)軸承、主軸密封、導(dǎo)葉接力器、、環(huán)行軌道及吊車、機(jī)坑踏板、油氣水管路系統(tǒng)、監(jiān)測及控制管路系統(tǒng)等部件組成。

埋入部件包含有尾水管、泄流環(huán)、底環(huán)、座環(huán)、蝸殼、機(jī)坑里襯、接力器基礎(chǔ)等部件，該部件在前期水工建筑施工時完成了預(yù)埋。

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由底環(huán)、頂蓋、導(dǎo)葉、控制環(huán)、導(dǎo)葉拐臂、連板、偏心銷、剪斷銷、摩擦裝置、限位裝置等零部件組成。其中底環(huán)為整體到貨，已在座環(huán)蝸殼安裝時完成了安裝；頂蓋分4瓣到貨，在現(xiàn)場組裝后進(jìn)行安裝，上止漏環(huán)安裝在頂蓋上；活動導(dǎo)葉共16個，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)裝后再進(jìn)行正式安裝。

轉(zhuǎn)輪為高鎳鉻不銹鋼鑄焊整體結(jié)構(gòu)，葉片數(shù)為10個，5長5短結(jié)構(gòu)；主軸為一段結(jié)構(gòu)，直接與發(fā)電機(jī)下端軸進(jìn)行聯(lián)接；

導(dǎo)葉接力器：在水輪機(jī)坑+Y方位，平行布置兩個油壓操作、雙向動作、油缸式接力器。

水泵水輪機(jī)所有可拆卸部件包括：轉(zhuǎn)輪、主軸、水導(dǎo)軸承、軸承支座、頂蓋、導(dǎo)葉、導(dǎo)葉接力器、導(dǎo)水葉操作機(jī)構(gòu)、主軸密封裝置等。這些部件全部采用上拆方式，即通過發(fā)電電動機(jī)定子內(nèi)孔利用廠內(nèi)起重機(jī)設(shè)備從機(jī)坑吊入和吊出。

主要技術(shù)參數(shù):

型式：立軸、單級混流可逆式水泵水輪機(jī)

轉(zhuǎn)輪直徑：4290mm

水輪機(jī)工況額定輸出功率：326.5MW

水泵工況*大輸入功率：≤331MW（已考慮允許偏差）

額定轉(zhuǎn)速：428.6r/min

穩(wěn)態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速：≤690r/min

水輪機(jī)工況額定流量：77.65m3/s（額定水頭517.4m）

水泵工況*大揚程509.08m，相應(yīng)流量不小于51.76m3/s

旋轉(zhuǎn)方向：水輪機(jī)工況俯視順時針，水泵工況為逆時針

安裝高程：EL.42m（吸出高度Hs=-66m）

蝸殼型式：金屬蝸殼

尾水管型式：立式彎肘型

水泵水輪機(jī)總重：686.3t

（2）發(fā)電電動機(jī)

發(fā)電機(jī)定子由機(jī)座、鐵心和線圈等部件組成，在安裝間完成組裝后通過廠房橋機(jī)吊入發(fā)電機(jī)機(jī)坑安裝。定子機(jī)座為分瓣（2瓣）焊接結(jié)構(gòu)，正16邊形，外徑Φ8300mm，高4515mm；定子的通風(fēng)道數(shù)為78，風(fēng)道高度為5mm，運轉(zhuǎn)時定轉(zhuǎn)子間*小氣隙為37.5mm；定子鐵心有336槽，整圓由24張沖片組成，共79段疊片，鐵心疊壓系數(shù)為0.9685。

轉(zhuǎn)子由支架、磁軛、磁極、線圈、制動環(huán)等組裝而成。轉(zhuǎn)子安裝完成后整體高5375mm，外徑?5225mm，運轉(zhuǎn)時定轉(zhuǎn)子間*小氣隙為37.5mm。磁軛整體高3570mm，外徑4363mm，磁軛分9段堆疊而成，各段又由若干環(huán)形磁軛鋼板堆疊而成，環(huán)形磁軛鋼板之間通過拉緊螺桿把合為一體，各段間通過通風(fēng)葉片上的止口定位。每臺轉(zhuǎn)子掛裝14個磁極。

（3）進(jìn)水球閥

進(jìn)水球閥采用不銹鋼活塞式密封環(huán)，操作介質(zhì)為取其上游連接管的壓力水，閥體上的活動密封環(huán)滑動面采用鋁青銅堆焊，單接力器球閥，公稱直徑2376mm，設(shè)計壓力為780mH2O。閥體采用高強度鑄鋼，活門采用用鑄鋼、鋼板焊接結(jié)構(gòu)。進(jìn)水球閥上游側(cè)設(shè)一道檢修密封，下游側(cè)設(shè)一道工作密封。不設(shè)旁通管路和旁通閥，蝸殼平壓通過開啟“T”形工作密封，利用活動密封和固定密封間隙進(jìn)行充水平壓。水壓操作，液壓系統(tǒng)配置有得電關(guān)閉和失電關(guān)閉緊急電磁閥等。

2.金屬結(jié)構(gòu)

電站上下水庫均無溢洪道，采用潛水起旋墩豎井旋流消能泄洪洞泄洪。上水庫設(shè)DN0.1m生態(tài)放水管，下水庫設(shè)放水底孔，直徑2米，放水底孔進(jìn)口設(shè)攔污柵及事故檢修閘門，出口設(shè)有PN0.8m，DN1.6m錐形閥。

輸水發(fā)電系統(tǒng)采用一洞四機(jī)，輸水隧洞直徑為Φ9.2m。上、下庫進(jìn)／出口設(shè)4孔攔污柵，在進(jìn)／出口呈直線布置。攔污柵采用活動?xùn)?，由于水庫污物較少，且處于反復(fù)雙向水流中，不配備清污設(shè)備。攔污柵采用臨時起吊，不設(shè)長久起吊設(shè)備。在輸水隧洞進(jìn)口段設(shè)事故(檢修)閘門井,采用平面滑動鋼閘門,利用高揚程卷揚機(jī)操作，閘門在檢修平臺上門槽左右側(cè)設(shè)有電動鎖定裝置。進(jìn)出水口金屬結(jié)構(gòu)制造廠家為葛洲壩機(jī)電建設(shè)有限公司，啟閉機(jī)制造廠家為無錫市華錦水電裝備有限公司。

由于電站尾水隧洞較長，且深埋地下，每臺機(jī)組尾水肘管與調(diào)壓井之間設(shè)尾水事故閘門，門型采用平面定輪閘門，門槽為高壓閘閥式，門槽密封蓋上布置液壓啟閉機(jī)，并設(shè)置進(jìn)人孔、機(jī)械鎖定及限位器、排氣閥等部件。進(jìn)出水口金屬結(jié)構(gòu)制造廠家為夾江水工機(jī)械廠，液壓啟閉機(jī)制造廠家為江蘇武進(jìn)液壓啟閉機(jī)有限公司。

3.主要電氣控制設(shè)備

（1）發(fā)電電壓設(shè)備

離相封閉母線由鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠生產(chǎn)，型式為全連、自冷、離相式，主回路額定工作電壓15.75kV，額定電流12000A。發(fā)電機(jī)出口斷路器為ABB公司HECPS-3S型，包括發(fā)電機(jī)斷路器、SFC啟動隔離開關(guān)及背靠背啟動隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電容器等。換相開關(guān)采用瑞士ABB公司HECPS3空氣絕緣、電動操作、三相五極產(chǎn)品。發(fā)電電動機(jī)中性點采用電阻接地方式，主要設(shè)備有隔離開關(guān)、電流互感器和接地變壓器及連接于二次側(cè)的接地電阻器(可調(diào))。

（2）．計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司的H9000V4.0系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用環(huán)型加星型的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。主網(wǎng)為雙環(huán)網(wǎng)。由于上、下庫LCU距離廠房較遠(yuǎn)，廠內(nèi)公用LCU6以星型接入上庫LCU8，開關(guān)站LCU7以星型接入下庫LCU9。從監(jiān)控設(shè)備的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、**性以及用戶應(yīng)用情況等多方面考慮，清蓄電站監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)現(xiàn)地控制單元（LCU）可編程控制器選用了西門子S7-400系列PLC，CPU模塊為414-5H，其運算速度*快可達(dá)18.75ns，在國內(nèi)**采用Profinet工業(yè)以太網(wǎng)通信，可配置為冗余容錯的S7-400H系統(tǒng)。現(xiàn)地控制單元大量采用遠(yuǎn)程I/O模塊，將地下廠房各層現(xiàn)地信號就近接入遠(yuǎn)程I/O單元中，大大節(jié)約了電纜購買、敷設(shè)和維護(hù)成本。

（3）．調(diào)速器系統(tǒng)

調(diào)速器系統(tǒng)是由ALSTOM公司生產(chǎn)，采用PID調(diào)節(jié)的數(shù)字式電液調(diào)速器，主配壓閥直徑為100mm，電液轉(zhuǎn)換器為比例閥，采用兩段關(guān)閉規(guī)律，液壓控制配有開停機(jī)電磁閥、手/自動切換閥、緊急停機(jī)電磁、得電關(guān)閉電磁閥和失電關(guān)閉電磁閥，額定工作油壓6.3MPa。調(diào)速器的速度測量采用齒盤測速和殘壓測速，配置機(jī)械過速開關(guān)(飛擺)，機(jī)械二級過速動作后通過油路直接作用于關(guān)閉球閥。

（4）.勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)由ABB生產(chǎn)，采用自并勵可控硅靜止整流勵磁方式，勵磁調(diào)節(jié)器型號為Unitro-6800型數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。勵磁變變壓器接在主變壓器低壓側(cè)，額定容量為1365kV˙A，廣東順特電氣設(shè)備有限公司制造。滅磁開關(guān)為瑞士ABB。額定勵磁電230V，額定勵磁電流1750A，空載勵磁電流950A。。

（5）．靜止變頻起動裝置

靜止變頻起動裝置為瑞士ABB公司制造，采用AC800PEC控制系統(tǒng)。包括輸入/輸出變壓器、輸入/輸出電抗器、輸入/輸出開關(guān)柜、起動母線、起動母線分段隔離開關(guān)、變頻裝置、冷卻系統(tǒng)、控制、保護(hù)和監(jiān)測系統(tǒng)等。SFC有2個整流橋，每橋臂4只晶閘管，1個逆變橋，每個橋臂6只晶閘管，額定容量為22MW，輸出電壓0～17.325kV，輸出頻率0～52.5Hz，啟動時間195s。

（6）．繼電保護(hù)

發(fā)電電動機(jī)保護(hù)、主變壓器保護(hù)，高壓電纜保護(hù)線、廠用電保護(hù)、SFC輸入輸出變保護(hù)系統(tǒng)及機(jī)組保護(hù)故障錄波系統(tǒng)由西門子供貨。

（7）．狀態(tài)監(jiān)測裝置

機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用具有華科同安產(chǎn)品，關(guān)鍵測量元件如擺度、鍵相、軸向位移、鐵芯振動、氣隙、磁通量、局放、壓力脈動等監(jiān)測傳感器均采用知名品牌。

（8）．400V廠用電系統(tǒng)

400V廠用電系統(tǒng)采用ABB工廠新型的MNS3.0模塊化抽出式低壓開關(guān)柜，共200多面。整體設(shè)計結(jié)構(gòu)能*大程度地滿足可靠性，**性、供電的連續(xù)性及操作維修的方便性。

4.高壓設(shè)備

（1）主變壓器

電站共設(shè)有4臺型號為SSP-380000/500的三相雙圈強油循環(huán)水冷、高壓側(cè)帶無勵磁分接開關(guān)的銅繞組升/降壓電力變壓器，由特變電工衡陽變壓器有限公司生產(chǎn)。額定電壓525kV±2×2.5%/15.75kV。主變壓器低壓側(cè)經(jīng)油套管與15.75kV離相封閉母線相連，高壓側(cè)通過干式絕緣套管與GIS相連。主變壓器中性點采用干式絕緣套管引出直接接地。4臺冷卻器緊靠每臺主變壓器的高壓側(cè)(C相)布置，由GEA冷卻設(shè)備有限公司制造，油流量為264m3/h，冷卻水流量為114m3/h。

（2）500kVGIS

500kVGIS分為地面與地下兩部分，地面戶內(nèi)GIS采用雙母線，包括2串進(jìn)線間隔、1串出線間隔、2串母線PT間隔及SF6管線等。地下GIS采用2組聯(lián)合單元接線，每組聯(lián)合單元包括2串隔離開關(guān)及CT間隔、1串避雷器間隔及SF6管線。GIS為廈門ABB公司生產(chǎn)，型號為ELK-3，額定電流4000A，額定短時耐受電流63kA/2s。

（3）500kV電纜

500kV電纜生產(chǎn)廠家為法國雪力克電線電纜有限公司。2個回路總長約3242m，單相長約540m。與地下GIS相連的電纜終端采用外置干式水平電纜終端，與地面戶內(nèi)GIS相連的電纜終端采用外置干式垂直電纜終端。500kV高壓電纜選用XLPE-800mm2、單相、銅芯、交聯(lián)聚乙烯擠包絕緣電纜，采用分割結(jié)構(gòu)組合導(dǎo)體，額定電流880A，導(dǎo)體短時耐受電流63kA/2s。

5.油水氣系統(tǒng)

（1）油系統(tǒng)

電站油系統(tǒng)分為透平油系統(tǒng)和絕緣油系統(tǒng)。透平油系統(tǒng)的主要用油設(shè)備為機(jī)組各軸

承、調(diào)速系統(tǒng)用油及球閥油壓裝置用油。透平油的牌號為L-TSA46號透平油。電站絕緣油系統(tǒng)不設(shè)置單獨的絕緣油庫，僅設(shè)置必要的絕緣油處理設(shè)備，在現(xiàn)地向主變充油及真空注油。絕緣油的牌號為NYNAS10GBX。

（2）壓縮空氣系統(tǒng)

電站壓縮空氣系統(tǒng)為中壓壓縮空氣系統(tǒng)，工作壓力為6.3MPa的水泵工況啟動和調(diào)相裝壓水用氣、調(diào)速器油壓裝置用氣、球閥油壓置用氣。中壓空壓機(jī)選用德國紹爾（SAUER）公司產(chǎn)品，其中中壓空壓機(jī)4臺，排氣量10m3/min，水冷，3主1備。

（3）技術(shù)供水系統(tǒng)

機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)采用單元供水方式，每臺機(jī)組從尾水管取水經(jīng)水泵加壓供水至用戶，然后排回至尾水支管，取、排水口間距約73.55m。每臺機(jī)組設(shè)兩套獨立的全自動濾水器、水泵、泵控閥，兩套互為備用。水泵選用上海凱士比泵有限公司產(chǎn)品，臥式雙吸離心泵，額定流量約1530m3/h，揚程45m;濾水器選用賀德克產(chǎn)品，過濾精度0.5mm，流量1300m3/h。

6.主要技術(shù)優(yōu)化

Q電站關(guān)鍵技術(shù)**和設(shè)計優(yōu)化100多項，獲得技術(shù)**10項，施工工法和QC活動獲獎8項。其中，采用精細(xì)化爆破技術(shù)開挖地下洞室、在地下廠房等部位成功應(yīng)用大體積清水混凝土，工藝精良；與廠家聯(lián)合開發(fā)了機(jī)組運行監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了抽水蓄能機(jī)組核心控制程序的國產(chǎn)化；**在國內(nèi)抽水蓄能機(jī)組上采用長短葉片水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，機(jī)組運行性能具有開創(chuàng)性突破；采用三維管路設(shè)計優(yōu)化每一設(shè)備布置，整個廠房呈工業(yè)藝術(shù)之美。

7.結(jié)語

電站建設(shè)期間，各參建單位團(tuán)結(jié)合作，攻克難關(guān)，群策群力開展工程建設(shè)，常抓不懈落實**生產(chǎn)，堅持高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。承擔(dān)工程建設(shè)管理的QY蓄能發(fā)電公司，承擔(dān)工程設(shè)計的廣東省水利水電勘測設(shè)計院，承擔(dān)施工任務(wù)的主要施工單位（中國葛洲壩集團(tuán)股份有限公司、中國水利水電第五工程局有限公司、中國水利水電第十四工程局有限公司、廣東水電二局股份有限公司、東芝水電設(shè)備（杭州）有限公司、葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司等）以扎實、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，實現(xiàn)了上、下游水庫蓄水一次成功，上、下游水道充水一次成功，三大高壓設(shè)備充電一次成功，四臺機(jī)組考核試運行一次成功，四臺機(jī)組同時滿載甩負(fù)荷試驗一次成功，圓滿完成里程碑目標(biāo)。