巴西大型水电站的更新改造

[巴西]A.F.朱尼尔 等

田 超 译自英刊《水电与大坝》2009年第 3期

在20世纪50年代初和 60年代,巴西为建设互连电网系统修建了许多大型水电站。对于运行了 40多年的水电站来说,由于设备陈旧,导致运行可靠性下降,显然需要进行更新改造,以延长使用寿命。目前,巴西至少有24000MW水电站需要修复。

在实施改造之前,根据从运行维护人员和运行报告收集的数据,对电站的运行性能进行了分析,也对目前的与兴建时的水文数据进行了比较。

根据对这些数据的分析,并考虑到空化、振动、裂缝和损坏的现有数值,认为可以对水轮机的功率和效率进行优化。

通常,在对电站进行更新改造时,也会对电站的控制系统进行现代化改造。

1 现代化改造方案

现代化改造方案的主要目标是将更新的设备与数字式监控和保护系统集成,以实现以下功能目标:

(1)机组的自动化运行;

(2)对机组和有关系统,以及变电站和辅助系统实行远程监控。

2 更新改造方案

水电站水轮机和发电机的更新改造通常会涉及到以下方面:

(1)新的水文结构和负荷曲线,要求新的运行方式;

(2)水轮机空化及其对维护费用的影响;

(3)发电机振动检测评估。

3 修复工程实例

富尔纳斯中央电力公司是巴西最大的公用事业公司之一,已经在下列电站开始实施其修复计算。

3.1 马斯卡雷尼亚斯 -迪莫拉莱斯电站

电站装机容量为 476MW,最初于1957年投入运行,10台现有机组中的 4台已于2001～2008年得到了完全修复,其他机组为部分修复。在修复改造时,安装了 4台新变压器,建造了一个新控制室,装备了一套新的数字式控制和保护系统。此外,更换了所有机组的电气和机械辅助系统。最后,对345kV变电站进行了扩容。修复工程的单价为 418美元/kW。

3.2 富尔纳斯电站

电站装机容量为1216MW,于1963年投入运行。8台机组中已有6台得到完全修复,对剩余的2台将部分更新。更新工作于2004年开始,计划于2011年完成。按照修复计划,正在修建一座新控制室,配备一套现代化的监控与数据采集系统。也将更换辅助设备。修复工程的单价约为127美元/kW。

3.3 巴雷托 -迪卡瓦略电站

电站装机容量为1020MW,于1969年竣工。目前的修复方案是对所有6台机组进行完全修复。更新工作于2004年开始,计划于2011年完成。正在修建一座新控制室和安装一套现代化的监控与数据采集系统。对变电站进行现代化改造,还将更换辅助系统。修复工程的单价约为127美元/kW。

4 更新范围

通常从以下几方面对各个修复工程进行更新:

(1)发电机重新绕线以改进运行和可靠性;

(2)对推力轴承轴瓦和导轴承重新浇注巴氏合金;

(3)安装自润滑和抗磨导叶衬套;

(4)更换水轮机轴碳密封;

(5)安装一套测量振动和温度的在线监测系统;

(6)导叶校准;

(7)更换电力变压器与厂用变压器;

(8)更换调速器和励磁系统;

(9)更换厂房的辅助机械系统(排污、排水、空调、通风、冷却水和厂用水系统);

(10)更新弧形闸门、轮式闸门、门式起重机和桥式起重机;

(11)更换电信和远程保护系统;

(12)将控制和保护系统更换为现代化的数字式系统;

(13)更换消防系统(水喷雾、CO2和检测系统)。

富尔纳斯公司为修复工程制定了其自己的基本规划框架,并确立了 EPC模式,聘请了由制造商、咨询公司和承包商组成的财团。标书包括所有商业需求和基本工程,确定发电机制造商为该财团的负责人。

合同规定了修复工程的总造价,并确定了年调整标准。在富尔纳斯公司批准了每月业绩任务的评估之后,再向财团支付。

因为不能精确预见修复工程所需的额外服务,所以留出了一定数额的预备费,以便应付以下可能的情况:

(1)设施和设备目前状况的不确定性;

(2)在公司文件中,可用文件失效,或者在某些情况下不能再得到。

咨询公司和机电制造商设计的工程标准必须得到富尔纳斯公司的批准。试运行由富尔纳斯公司执行,制造商和咨询公司提供支持。

咨询公司的工作范围为:

(1)批准由机电制造商承担的设计;

(2)优化施工设计,包括更新和现代化的土建和机电文档;

(3)按照计划,设计临时性设备,以与新设备相匹配。

5 结 语

在实施更新改造之后,电站的使用寿命会超过20a,与投资其他发电项目相比,显然,实施电站修复计划是值得的。

根据以往修复工程取得的良好结果,富尔纳斯公司已经制定了一项计划,拟对下列电站进行修复:

(1)马斯卡雷尼亚斯 -迪莫拉莱斯电站:对一期中部分修复的 6台发电机组(280MW)进行二期修复,完成所有机组的修复。

(2)富尼尔电站:对整座电站 3台72MW机组进行修复。

(3)波尔图哥伦比亚电站:对整座电站包括 4台 80MW发电机组进行修复。