克孜尔电厂2#发电机组增容改造探讨

摘要：文章介绍了克孜尔电厂对多年的水文资料进行整理和分析，得出在丰水期水资源未得到充分利用，存在大量弃水。通过专家论证计算，在不改变原有设计的基础上，只更换定子线圈和转子线圈，就能消除线圈老化的安全隐患问题。

关键词：定子线圈；转子线圈；发电机组增容；增容改造

中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0123-02

克孜尔电厂位于新疆阿克苏地区拜城县境内，是一座带有年调节水库的坝后式水电厂，装机为4×6500kW的水轮发电机组，总装机容量2.6万kW，年利用小时5154h，年设计发电量为1.34亿kW，单机流量30.4s/m3，发电机实际型号为SF7500-36/4600，定子线圈为B级绝缘，投入运行至今已22年，线圈绝缘渐趋老化，发生线圈击穿事故。由于电厂的水头、流量均有较大富余，其丰富的水利资源未能得到最充分的利用，完全具备提高出力运行的条件，我们认为对现有机组进行改造增容的时机已经

成熟。

1 发电机增容的可行性分析

对发电洞引水系统复核计算，压力钢管满足要求，对电厂引水建筑物复核计算在结构上满足要求，对电厂厂房结构复核计算，发电机重量增加不超过1.5t，原来厂房机墩、蜗壳、尾水管的结构均能满足扩容后要求，厂房的整体稳定及地基应力满足要求。从南宁发电机厂的图纸资料分析得出，该发电机的槽满率不高，可通过使用厚度相对较薄、绝缘等级更高的F级绝缘材料，使新做定子线圈的铜线截面积有较大的增加（原设计定子线规为2.5×6.3，增容后线规为2.65×6.7）以削弱容量增加、电流增大所带来温度上升的影响。电磁计算证明，当额定功率增加到8500kW时，其发电机定子线负荷和热负荷均在选取的合理范围之内。磁极线圈采取增加匝数和线规宽度的方法减小电密（原设计转子线圈匝数为39.5，线规为3.53×30，增容后匝数为42.5，线规为3.55×35.5），以满足励磁电流增大的需要。更换定子线圈270个，更换转子线圈36个。增容后发电机有功为8500kW时的定子线圈计算温升为Tecu1=58.2℃，转子线圈计算温升为Tecu2=48.6℃，发电机效率为ETA=97%。在收集了大量相关数据后，经有关工程技术人员进行计算和分析，对发电机电磁参数作了仔细的、合理的选取，结合电厂实际水头情况和原机组的运行特点，对2号发电机提出改造增容方案，增容后发电机有功为8500kW。

2 发电机增容改造电磁方案及基本数据前后对比

2.1 发电机改造电磁方案

额定容量Ps=10000kVA，额定功率Pn=8500kW，额定电压Un=10500V，额定电流In=520A，定子铁芯外径Da=4600mm，定子铁芯内径Di=4220mm，定子槽数270，定子槽宽bn=22.6mm，定子槽高hn=93mm，定子铁芯总长Lt=710mm，气隙g=9mm，最大气隙gm=13.5mm，定子线规厚度a1=2.65mm，定子线规宽度b1=6.7mm，定子线规截面积Fcu1=17.205mm，15℃时定子绕组每相电阻：R1（15）=0.8439Ω，75℃时定子绕组每相电阻：R1（75）=0.10465Ω。转子线规厚度a2=3.55mm，转子线规宽度b2=35.5mm，励磁绕组每极匝数W2=42.5，转子绕组截面积Fcu2=125.475mm，15℃时励磁绕组电阻R2（15）=0.4266Ω，75℃时励磁绕组电阻R2（75）=0.529Ω。

130℃时励磁绕组电阻R2（130）=0.6228Ω，零序电抗X0=0.108，短路比DLB=0.94。空载励磁电压时的励磁电流Ifo=174A，定子短路电流为额定电流时的励磁电流Ifk=185A，额定负载时的励磁电流Ifn=337A，额定负载时的励磁电压Ufn=210V，空载时励磁绕组滑环电压Ufo=74V，励磁机额定电压Uf1=231V，励磁机额定电流If1=371A。

励磁容量Pf=86kW，电机总损耗EQep=263kW，电机效率ETA=97.16%，定子铁芯温升Tefe=25.7℃，定子线圈温升Tecu1=58.2℃，定子线圈端部温升Tes=24℃，定子绕组有效部分最高温升Temax=59℃，转子绕组温升Tecu2=48.6℃。

2.2 增容前后发电机基本数据对比

见表1。

3 2号发电机组增容改造后综合分析

克孜尔电厂发电机组定、转子线圈改造周期为45天，改造金额1449000元，于2011年3月8日通过对定、转子线圈更新改造后投入运行，经过两年来的运行，对2号发电机组运行情况做综合分析。更新后的发电机组定子线圈的绝缘等级由原来的B级绝缘提高到现在的F级绝缘，改善了长期

困扰2号发电机组夏季线圈温度高的情况，更新定、转子线圈后发电机组的带负荷能力相较原来的旧线圈有了显著提高，原来发电机组额定功率为6500kW，线圈更新后发电机组额定功率为8500kW，改善了克孜尔电厂各机组带负荷结构，有利于根据水量调度情况更灵活地调整带负荷情况，同时也减少了克孜尔水库大流量放水期间的弃水量，充分利用了现有的水资源；仅2011年从改造完成的3月8日到年底，2号机组和没有改造的1号机组相比较，多发300.28万kW·h电量，线圈的增容改造显著提高了克孜尔电厂的综合效益。线圈更新后2号发电机组在全年的整体运行中，虽然在高水头运行情况下能够多发电量，减少了弃水量，但是由于改造后的定、转子线圈重量比原线圈有所增加，且电磁环境也发生了改变，因此在低水头运行情况下，2号机组所带的电量相较没有改造的1号机组电量反而有所减少，用水量也略有增加。

4 结语

根据上述情况的综合分析，得出以下结论，2号发电机组定、转子线圈的增容改造是成功的，改造后，克孜尔电厂的经济效益有了显著提高，年多发电量300万kW·h，增加发电收入60万多元，3年可以收回投资，投资回报率高。提高了机组安全运行水平和设备的利用率，消除长期存在的安全隐患，对克孜尔电厂的运行环境有明显改善，从技术上和效益上都是可行的，为使更新后2号机线圈及水量得到充分利用，建议对2号机更换高效转轮，以最大限度充分利用现有设备和水资源多发电量。

作者简介：段新文（1967—），男，甘肃张掖人，新疆新华水电投资股份有限公司克孜尔电厂工程师，研究方向：增容改造。