1　概　述

　　黄鹿坝水电厂位于甘肃省陇南地区武都县境内的白龙江支流拱坝河上,1979年1月投产。发电 用水引自拱坝河,经一引水渠至前池,由两条总长146.51 m,直径为1.6 m渐变至1.25 m的压力 钢管,经φ1.25 m蝶阀,向两台水轮发电机组供水,电站装机容量为2×6.3 MW。水轮机型号为 HL001-LJ-100,设计水头104 m,设计流量8.27 m³／s,额定转速750 r／min,水轮机额定 功率为6.7 MW,最高效率84%,吸出高度-2.5 m,飞逸转速1 400 r／min。发电机型号为TSL-2 60／46-8,额定容量为7.41 MVA,功率因数0.85,电压6.3 kV,频率50 Hz,额定转速750 r ／min。励磁机型号为TS59／12-6,额定功率63 kW,额定电压126 V,额定电流500 A,励磁方 式为自励。变压器型号为SFL₁-8000／35,低压侧额定电流734 A,高压侧120 A,冷却方式 为油浸空冷自循环式。
　　黄鹿坝电厂总容量占武都地方电网容量50%以上。近年来,随着陇南地区经济的发展及人民生 活水平的提高,电网负荷不断地增长。为满足电网发展的需要及提高电厂的经济效益,决定对 电厂进行增容改造。但电厂地处贫困地区,经济力量相对较弱,故希望尽量减少改造投资而又 能保证电厂长期安全运行。经数年调研,电厂决定与我院合作,利用狮子滩电站的改造经验与 成果,在基本不改动现有水工建筑物,除水轮机转轮外,其它主设备尽量采用挖潜、改造的方 式增容。因此,在整个改造工程的各个重点项目上均采用广泛征求专家意见,进行多个方案的 对比分析,以很少的投入完成了一批主设备的改造,因而整个改造工程科技含量高,并经甘肃 省省级鉴定后,给予很高的评价。

2　增容改造的主要工作内容

2.1　水轮机的增容改造

　　电厂现有引水系统按引水量20 m³／s设计,而原两台机的设计流量仅为16.56 m³／s,两 者不完全配套,故每年长达6个多月丰水期内有大量余水经溢流堰排往下游,造成大量的弃水 电能损失。此外,按制造厂文件,水轮机最高效率仅84%,过份低下。
　　经分析论证,若利用为狮子滩电站增容改造而研制的HLS30型转轮,按电厂现有水机尾水管流 道要求,对其作局部改动后的新转轮(命名为HLS31型转轮)替换HL001转轮,按核算,水轮机最 高效率高于91%,引用流量可增至10.2 m³／s,正好与引水系统设计能力配套。改造后水轮 机最大出力达8.5 MW以上,可保证整机增容至8 MW的需要。由于现有尾水管流道面积较HLS30 型大20%多,故新转轮的效率、出力均高于HLS30型,见图1、2。由于改型转轮要求导叶最大开度增大,故改造中对座环上的固定导叶进行了修型,以增大其出水角。

图1　HLS-31-100水轮机运转特性曲线图

图2　S30与S31流道比较示意图

2.2　发电机挖潜工作的试验研究

　　由于电厂经济实力较弱,无力采用更换发电机或其定子线棒的方式来达到增容要求,故确定以 挖潜方式提高出力。经现场检查,定子线棒绝缘材料弹性及密实度均良好,使用仅十多年,正 值其黄金时代。此外,电厂地处西北,年最高日均温仅约30℃,发电机冷却水引自压力钢管,而 拱坝河主要是雪山融化雪水,常年温度均在10℃左右,这对增容工作十分有利。经查,额定负 荷时定子线棒温升仅30 K左右,故可断定其潜力较大。为较准确地核定增容潜力,1994年12月 在现场进行了发电机的温升试验及通风试验。温升试验结果见表1。根据数据延伸法可预估 不同增容负荷及功率因数时,发电机各部位的温度近似情况,其数据见表2,故判定在额定功率 因数cosφ=0.85时,增容至7.4 MW是充分安全的,当cosφ=0.9时,可增容至8 MW。

表1　发电机温升试验记录表

表2　按1号发电机温升试验结果推算出的各不同增容工况下各部位温升近 似情况表

2.3　励磁机的增容改造

　　机组改造前,励磁机温升已较高,夏天时其外壳烫手。温升试验表明,在带110%额定负荷时,电 枢温升已达70 K,励磁电流已近于额定值,故必须更换或改造后才能满足增容要求。
　　经反复讨论后,决定请四川机械设计研究院负责改造的技术工作。在对其提出的4个改造方案 综合评价后,决定采用在励磁机上加装两个自扇式风扇和改进通风系统的办法,解决其增容问 题。此方案工作量最小,不需另增设备,每台机投资约6万元。

2.4　变压器的改造

　　机组增容后变压器必须增容,若更换主变或其线圈,则单台需60万或35万元。经反复论证后, 决定请甘肃电力变压器厂负责变压器内部的结构改造,电厂负责外部管路改装,将变压器的冷 却方式由空冷自循环式更改为强油定向冷却循环与空冷自循环相结合的方式,夏天大负荷时 启用强油定向冷却系统,其余时期仍采用空冷自循环方式,其改造总投资仅10万元。

3　改造后1号发变电主设备运行情况

　　1995年4月18日,水轮机和励磁机的改造工作 完成了。由于变压器尚未改造,加之正值枯水期,且气温偏低,无法对发电机进行严酷考验,故 机组仍带额定负荷运行。
　　6月中旬,主变改造完成,环境温度也达年最高时段,故即在现场进行了主变的温升试验、发电 机的动平衡试验、机组的稳定性试验和甩负荷试验,之后于6月27至29日带7.5～8 MW负荷进 行连续72 h大负荷运行试验,此后长期带7.5 MW负荷运行至丰水期结束。之后带6.3 MW负荷 运行至1997年6月。至1997年6月止,累计带7.5～8 MW负荷共运行720 h。在整个运行期中,改 造后的全部设备运行情况良好,机组各部位温升、振动、摆度均正常,表明整个改造工程是成 功的

[1] [2] 下一页