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韶山灌区
洙津电站机组改造项目初步设计
第一章项目基本情况
1、 前言
洙津电站地处湘乡市山枣镇涟水河畔, 座落在韶山灌区总干渠尾端与南、 北干渠进口的交汇处, 群山怀抱, 山水相连。
电站原装机3台×1250KW发电机组, 总装机容量3750KW, 年发电量为 万度左右。
电站于1975年10月开始兴建, 1977年10月25日成立洙津电站, 1978年春完成厂房与土建任务, 同年10月第一台机组( 3#) 安装投产; 1979年4月第二台机组( 2#) 投产, 同年10月第三台( 1#) 投产, 工期4年, 整个电站总投资310万元, 设计单位是湖南省水利电力堪测设计院, 施工单位是韶山灌区洙津电站指挥部。
随着科学技术的发展,当今水轮发电机组的设计、 制造、 材料和工艺水平均有很大提高,为机组出力增加提供了技术支撑。洙津电站机经过34年的运行,机组各部件老化严重、 安全隐患较大,进行技术改造非常有必要。可经过更换新的水轮发电机组实现机组增容改造。水轮发电机机组部件全部更新,发电机基础不变,水轮机流道除座环至锥管底这部分外其余维持原状,水力机械辅助系统中油水系统管路、 自动化组件采用原机组设置。经技术改造后,机组的单机容量可提高到1680KW。
2、 原机组基本情况
原水轮发电机组基本技术参数如下:
2．1水轮机
型号HL123-LJ-120
最大水头20.7m
设计水头18.9m
最小水头12.7m
额定流量7.93m3/s
最大引用流量8.05m3/s
容量1360KW
额定转速250r/min
飞逸转速720r/min
转轮直径1.2m
2．2发电机
型号TSL260-42-24
容量1560KWA
功率1250KW
额定电压6300KW
额定电流143.2A
励磁电压108.5V
励磁电流263.0A
额定转速250r/min
飞逸转速720r/min
2．3调速机
型号XT-1000
3、 存在的主要问题
机组运行30多年后, 设备老化, 运行工况恶化, 体现在主要设备方面有: 转轮锈蚀严重, 汽蚀面积大, 平衡性差, 导致机组摆度增大; 定子线圈容量偏小, 绝缘老化严重, 容易受潮; 调速器运行不平稳, 机组故障状态下反应慢。
当前我们控制、 保护线路大大超过使用寿命, 老化严重; 因80年代进行过改造, 回路紊乱, 问题排查处理困难; 办厂后对机组控制、 保护的反应速度要求更高, 70年代的技术满足不了这一要求。
4、 机组改造的必要性及重要意义:
机组运行三十多年, 很多设备设施达到或超过了它的使用寿命, 只能经过改造, 实现机组设备设施的更新, 确保机组运行安全和效益的充分发挥。
在改造的过程中, 可利用当前日渐成熟的新技术和新材料, 减少机组汽蚀, 增强机组运行稳定性, 增加发电出力。
第二章机组改造的内容
1) 更新水轮机转轮提高效率, 更换过流部件以减少渗漏;
2) 将发电机定子、 转子线圈增容提高发电机机组出力;
3) 更新调速机构;
4) 改造控制系统;
5) 更新保护系统;
6) 新增直流系统;
7) 新增微机励磁系统;
8) 更新高低压开关柜;
9) 油、 水、 气系统改造;
10) 厂房改造及装修。

第三章初步设计
1、 更换转轮
洙津水电站属坝后式电站。上游水库水位变化不大, 一般在▽63.5-63.8m之间波动, 受下游河道水位变化影响, 尾水位变化较大, 一般情况下水位在▽41-42m之间变化, 丰水期尾水位较高, 枯水期尾水位较低, 但低于▽41m的情况则很少出现。
洙津电站水轮机安装高程图纸标示为▽45.5m, 实际测量高程为▽45.25m, 对应于尾水位▽41-42m, 水轮机吸出高度为+4.25m-+3.25m, 相应的轮机机装置空化系数δp为0.26-0.32。
洙津电站水轮机一般在满开度运行, 只在每年7-9月灌溉期, 因可用于发电的水量较少时, 机组才在约60％或80％导叶开度下运行( 70％附近导叶开度区为水轮机水力振动区, 机组一般不在此区域运行) 。
随着最近科学技术的突飞猛进, 特别是近十年来国外众多水电行业著名公司先后与国内同行合资或合作, 引进国外的先进技术使国内水轮机技术进步很快, 与当初使用的八十年代转轮模型技术相比, 技术上已有很大进步。根据电站多年运行得出的实际参数及运行工况, 为了充分发挥有限的水利资源, 可采用在该水头段的优秀模型转轮FK230技术, FK230模型转轮是从国外引进的该水头段的优秀模型转轮, 具有效率高、 高效区宽阔、 抗空蚀性能好和运行稳定等优点, 并上世纪90年代经水轮机模型试验台验证, 同时在国内外多座电站运行的实际考验。
①、 模型流道尺寸比较:
№
项目
单位
HL123
FK230
1

导水机构
导叶布置圆直径D0

1.16D1
1.206D1
2
导叶高度b0

0.35D1
0.35D1
3
导叶数Z0
只
24
24
4
蜗壳包角Ψ
°
345
345
5
转轮
转轮叶片数Z1
只
14
14
7
尾水管
尾水管高度H0

2.537D1
3.26D1
8
尾水管长度L0

2.618D1
5.529D1
②、 模型转轮能量参数比较:
№
项目
单位
HL123
FK230
1
模型转轮直径D1
mm
460
350
3
基准使用水头Hmax
M
45
45
5
最
优
工
况
单位转速n10
R/min
72
80.1
6
单位流量Q10
m3/s
1.1
1.37
7
最优效率η0max
%
91
92.1
8
最优点比转速ns
m-kW
237
282
9
限
制
工
况
单位流量Q10
m3/s
1.24
1.57
10
最优效率η0max
%
90
89
11
空蚀系数σ0

0.20
0.17
13
最大水推力系数

0.41
0.58
③、 机组技术改造方案的计算
根据电厂多年的运行情况, 经慎重考虑提出设计水头取20.8m, 此时在额定转速运行时, 对应点的单位转速n11=65.8r/min, Q11=1.4m3/s, 但从模型曲线上看, 单位流量实际可取1.50以上对应导叶转角36°, 模型效率为η=88.50％, 真机效率可取90%
工作流量: 根据水轮机相似定律: Q=Q11D12H1/2=1.4×1.22×20.81/2=9.20m3/s
水轮发电机组出力Pn=9.81QHηη发=9.81×9.2×20.8×90%×95%=1605KW
经计算: 水轮机更换转轮后出力保证可达到1650kW其余部件均不变。
机组轴向负荷: 经改造前后转动总份的重量几不变, 最大水推力系数由原来的0.41提高至0.58, 最大水推力为: 0.58×1.22×20.8=17.4吨, 当前推力瓦温度看, 裕度是足够的。
主轴强度计算: 轴的最小有效直径为φ220mm, 经初步计算可满足要求。
水轮机吸出高度计算: 运行的最大空化系数为0.17, 当安全系数取1.6时的吸出高度计算值为+4.45m, 完全满足现行要求。

2、 更换发电机定子、 转子线圈
因绝缘材料的变更,磁极空间能满足增大线圈线轨的要求,具体电磁计算如下表:
序号
项　目
单　位
参数值
保证值
不改造增容参数
1
额定功率(PN)
kW
1600
1600
1600
2
额定电压(UN)
V
6300

6300
3
额定电流(IN)
A
183.3
183.3
183.3
4
相数

3

3
5
额定频率(fN)

HZ
50

50
6
额定功率因数

0.8(滞后)

0.8( 滞后)
7
额定转速(nN)
r/min
250

250
8
极数

24极

24
9
绝缘等级

F级
F级

10
额定励磁电压
V
118
≤120
119
11
额定励磁电流
A
295
≤300
300
12
定子接线法

Y

13

14
定子相电阻(r1)(75℃)
P.u．
0.01210
(r1)(75℃)=0.24012Ω
15
励磁绕组电阻( rf)
P.u．
0.002746
( rf) ( 75℃) =0.34360Ω
16
定子漏抗(Xe)
P.u．
0.10277

17
直轴同步电抗(Xd)
P.u．
1.16835

18
交轴同步电抗(Xq)
P.u．
0.70486

19
直轴电枢反应电抗(Xad)
P.u．
1.06558

20
交轴电枢反应电抗(Xaq)
P.u．
0.60209

21
直轴次瞬变电抗(X”d)
P.u．
0.23239

22
交轴次瞬变电抗(X”q)
P.u．
0.70486

23

24
效率( η)
%
93.92
93.6
93.2
25
过载能力
倍
2.675

2.68
26
短路比

1.08

1.08
27
定子绕组温升
K
43.2
≤80
67.6
28
转子绕组温升
K
65.0
≤80
72.1
转子增大相轨, 磁极空间能满足增大线圈线轨的要求。
3更换调速器
3.1　调节器( 电器部分) 的配置
选用以进口高性能、 高可靠性的日本三菱FX2N系列可编程控制器作为调节控制核心。这样既满足了调速器的可靠性要求, 又充分考虑了调速器的通用性, 可扩展性。以彩色触摸屏作为人机交互的界面, 具有画面丰富, 能完成调速器的相关测试及显示实时曲线。调节器整机所有性能指标均达到或超过国标GB/T9652-1997要求。
调节器还有一个完备的计算机监控系统接口的RS-485通讯模块。
3.2　机械液压系统( 调速器机械部分) 的配置
调速器机械液压系统采用我公司生产的YWT型数字式机械液压系统, 该系统全部由数字阀、 液控单向阀等标准液压组件构成, 并应用集成式结构, 体积小, 性能高。
4更新控制系统
电站原控制系统自动化程度低,此次改造采用微机监控系统
4.1系统特点
◆　系统采用分层分布开放式网络结构, 系统的软、 硬件均采用模块化、 结构化的设计。
◆　监控软件采用面向对象、 全模块化、 结构化编程, 采用关系型数据库结构, 采用堆叠式模块组成, 各模块独立完成相应功能, 编程扩展方便, 易组态、 全开放。
◆　操作系统采用运行经验成熟, 运行稳定可靠, 抗病毒功能强的实时多任务开放式操作系统。用户接口支持多窗口操作, 具有友善的用户界面。
◆　机组控制以可编程控制器( PLC) 为核心, 采用液晶触摸屏作为人机界面, 监控界面采用菜单形式, 并具有强大的实时图形界面显示, 可方便进行机组控制和参数设置。
◆　国际标准的模块化结构, 模块互换能力强。
◆　不同监控层的设备相互独立, 局部故障不影响整个监控系统的运行。现地控制层在监控系统退出后仍能对机组进行正常控制操作。
◆　系统主要设备都具备自检功能, 对通讯网络和所有软、 硬件具有巡检功能, 极大地提高了系统的可靠性。
◆　功能的配置、 结构的选择性能指标的确定均以满足电站生产过程的实际需要为目标, 具有良好的可操作性和可维护性。
◆　系统的人机界面采用成熟的汉化系统。
◆　能够多主方式工作, 网络上任一个节点均可任意时刻主动向网络上其它节点发送信息, 能够不分主从, 方便地构成多主系统。
◆　主机、 辅机监控设备和公用开关站的保护设备均相对独立, 仅经过通信网络互联, 整体可靠性不受局部影响, 具备高度的灵活性和扩展性, 便于系统维护。
4.2系统结构及配置
洙津水电站计算机监控系统采用全分布开放式的全厂集中监控方案。设有负责完成全厂集中监控任务的电站控制系统及负责完成机组、 开关站公用设备监控任务的现地控制系统。现地控制系统以可编程控制器为核心构成, 现地控制系统的设备靠近被控对象布置。主控级和现地控制单元级经100Mbps以太网相连。系统结构如图所示:

1) 电站控制级
电站控制级为电站的实时监控中心, 负责全厂的自动化功能( 包括安全监视、 控制操作、 自动发电控制AGC、 自动电压控制AVC等) 、 历史数据处理( 包括运行报表、 设备档案、 运行参数等) 、 人机对话( 包括对运行设备的监视、 事故和故障报警, 对运行设备的人工干预及各种参数的修改和设置等) 及时钟同步。
( 1) 主机/操作员工作站　　　　2套
主机操作员工作站的功能包括对整个电厂的运行管理、 数据库管理、 综合计算、 事故故障信号的分析处理、 图形显示、 定值设定及变更工作方式、 模拟数据的趋势分析及记录、 统计和制表打印、 运行和事故处理指导、 历史数据记录、 整理、 归档和检索等。运行值班人员经过彩色液晶显示器可对电厂的生产、 设备运行做实时监视。电厂所有的操作控制都能够经过鼠标及键盘实现。工作站配置声卡和语音软件, 用于当被监控对象发生事故或故障时, 发出语音报警提醒运行人员。
主机/操作员工作站采用双机热备用工作方式, 任何一台计算机故障, 系统无扰动切换到另一台计算机, 仍可正常运行。
( 2) 打印机　　　　1台
系统配置一台A3幅面打印机, 完成监控系统的各种打印服务功能。打印方式以召唤打印为主, 定时打印为辅。
( 3) GPS卫星时钟　　　　1套
系统配置一套高精度的时钟系统, 时钟系统能与卫星的标准时间同步。时钟精度满足时间顺序记录分辨率的要求。
( 4) 逆变电源　　　　1套
系统配置一套交直流双输入逆变电源, 为电站计算机监控系统上位机设备供电, 提高系统电源的可靠性。
( 5) 网络设备　　　　1套
系统网络采用以太网结构, 符合工业通用的国际标准IEEE802.3以及TCP/IP规约。网络设备包括交换机以及网络电缆等。
另:电站配有一套系统软件,软件主要包括操作系统软件、 支持软件、 系统开发工具软件和专为洙津水电站计算机监控系统开发的应用软件。
5更新保护系统
保护系统由原继电保护更换为微机保护系统
5.1系统设计原则
◆　微机保护系统按”无人值班( 少人值守) ”原则进行总体设计, 本着安全、 可靠、 经济、 先进、 实用、 易于维护的原则进行配置。
◆　微机保护系统均采用为处理器构成的数字式保护装置。
◆　微机保护具有独立性、 完整性及成套性。
◆　微机保护系统满足可靠性、 选择性、 灵敏性和速动性的要求。
◆　采用启动/闭锁或双重化措施, 避免内部组件损坏而引起误动; 主保护和后备保护分设在不同的保护装置内。
◆　微机保护装设硬件闭锁回路, 防跳跃闭锁保护。装置设有自复位电路, 因干扰而造成程序走死时经过自复位电路能自动恢复正常工作。
◆　微机保护采用单元式组合, 可方便的进行保护配置和功能的扩充, 系统模件通用性和互换性好, 抗干扰能力强。
◆　微机保护软件具有通用性和灵活性, 对于不同运行场合工况可任意整定, 而无需改动软件。
◆　微机保护满足通用性和互换性, 使用和维护方便。
◆　微机保护具有自己独立的通信接口, 用于保护定值整定及与电站监控系统通信。
◆　微机保护在满足设计规范要求和部颁《继电保护和安全自动装置反事故措施要求》的前提下, 注重经济性和实用性, 组屏方案合理, 性价比高。
5.2系统特点
◆　密闭抗干扰式保护与监控一体化单元机箱, 设计灵活, 既能够集中组屏, 也能够分散安装于开关柜上。
◆　保护装置采用成熟的保护理论、 完善的保护判据、 确保故障不误判、 拒判。
◆　人机接口友好, 大屏幕汉字显示实时电流、 电压和功率、 电度及其它所需的电气量。人机交互液晶可按照用户的要求进行组态。
◆　直接使用汉字显示保护动作信息; 保护定值经过薄膜按键就地整定, 也可经过后台计算机远方整定。
◆　保护模块配置合理。当装置出现单一硬件故障退出运行时, 被保护设备可继续运行。
◆　硬件模块化结构设计, 互换能力强, 软件可向下兼容, 同一硬件固化不同软件即可完成不同设备的保护测控。
◆　硬件结构采用多CPU系统。主保护和后备保护配置在不同的CPU内。CPU采用四层板和表面贴装技术, 强电弱电回路合理布局, 抗干扰能力强。
◆　继电保护采用差分全波傅氏算法, 它具有良好的滤波效果及计算精度, 抗干扰性能好。
◆　采用软/硬件”看门狗”电路及多层光电隔离抗干扰设计, 各单元相互独立、 互不影响, 功能上不依赖于监控主机, 成功地提高了整个系统的抗干扰能力和可靠性。
◆　具有多组故障自检功能, 硬件检测直到分/合闸出口继电器, 方便维护人员及时查找故障点及故障性质。
◆　具有RS-485通信接口, 方便实现与计算机监控系统的通信, 同时具有一个调试通信接口
◆　保护装置具有完善的事件记录功能, 保护动作报告、 开关量变位、 自检结果、 定值改动、 录波数据均有记录, 可实时传送至后台监控。
◆　保护装置能实时测量电压、 电流、 功率、 功率因素等电气测量值, 提供2路脉冲输入接口、 16路开路信号, 12路开出信号。
◆　保护装置具有故障录波功能, 能有效地记录故障发生时刻的波形。
5.3系统结构及组屏
系统结构
微机保护采用分布式单元机箱结构, 各保护单元均相对独立, 经过站内现场总线互联。在功能分配上, 采用能下放尽量下放的原则, 保护单元箱能完成的功能绝不依赖通信网, 各保护单元箱上均配有操作面板和必要的手动操作开关及信号灯, 运行人员可经过就地单元箱上的操作面板或人机接口, 对相应电气设备进行操作, 各保护单元故障或退出运行时, 不影响其它单元及上层监控。保护单元结构示意图如右图。
系统组屏
每台发电机保护组屏1面, 共2面
35KV线路、 主变及厂变保护组屏2面, 共2面
保护盘布置
机柜正面上部为保护单元, 下部为压板。
机柜背面最上端为电源开关安装层, 上部为保护单元的端子, 下部为压板接线端子, 最下端为接地铜排, 两侧为竖排接线端子。
柜内强弱电端子分开布置, 顶部标明安装单元。交流电流端子采用试验端子。电源端子间、 电源端子与其它端子间用隔板隔开。
盘柜的正面根据需要可安装控制开关和复归按钮。
6新增直流系统
6.1系统设计原则
◆　按”无人值班( 少人值守) ”的要求进行总体设计, 本着安全、 可靠、 先进、 经济、 实用的原则进行配置。
◆　采用高频开关充电单元模块化设计, N+1冗余组合, 模块并联运行时自动均流。模块化、 结构化的设计, 符合开放性要求, 使系统更能适应功能的增加和规模的扩充。
◆　直流电源系统运行高度可靠, 其本身的某一局部模块故障不影响其它部分的正常工作, 而且系统的各项可用性指标均达到国家及部颁直流电源系统设备技术要求的规定。
◆　蓄电池采用智能管理, 实时自动监测蓄电池的端电压和充放电电流, 并设电池过压、 欠压、 充电过流等声光报警; 均充和浮充过程可自动转换, 按充电曲线自动控制和运行。
◆　直流馈电母线设合闸母线和控制母线。
◆　采用通信接口与电站监控系统连接, 可实现遥控、 遥测、 遥调、 遥信的功能。
◆　系统实时性好, 抗干扰能力强。
◆　采用三级防雷和高绝缘防护措施, 确保系统和人身安全。
◆　采用全中文图文监控界面, 操作、 维护方便, 具有通信纠错功能。
6.2系统特点
◆　采用开关电源特有的模块化设计, Ｎ＋1热备份, 可靠性高;
◆　采用智能高频开关整流技术, 对电池实现智能充电管理;
◆　充电模块系统采用自然冷却方式, 提高了MTBF( 平均无故障时间) , 能够适应环境相对恶劣的场所;
◆　充电模块能够带电热插拔, 平均维护时间大幅度减少;
◆　高精度动态均流, 可自主、 主控或受控运行;
◆　采用国际最新软开关技术, 关键器件全部采用高质量的进口名牌产品;
◆　监控模块采用大屏幕液晶汉字显示, 界面友好丰富, 声光告警;
◆　可经过监控模块进行系统各个部分的参数设置;
◆　可靠的防雷和高度的电气绝缘防护措施;
◆　具备输出电压和电流平滑调节功能, 蓄电池温度自动补偿功能等;
◆　备有多个扩展口能够接入多种外部设备;
◆　可实现对电源系统的”遥测、 遥控、 遥信、 遥调”, 实现无人值守。
6.3系统功能
◆　全自动、 手动智能充电和管理( 包括均浮充转换控制及开关机控制) ;
◆　在线显示所有电源模块运行状态、 充电电流及故障告警;
◆　三相交流输入电压、 电流检测及过压、 欠压、 缺相、 失电告警;
◆　合母电压、 放电电流检测及合母过压、 欠压告警;
◆　控母电压检测及过压、 欠压告警;
◆　电池电压检测过压、 欠压报警;
◆　母线对地绝缘检测及正负、 极接地告警;
◆　历史告警事件查询;
◆　经过RS232或RS485接口, 可实现”遥测、 遥信、 遥控、 遥调”功能。
6.4系统组成及配置说明
水电站的直流系统额定电压为220V, 容量为100Ah, 采用一组阀控式密封免维护铅酸蓄电池。蓄电池组正常以全浮充电方式运行。直流系统充电/浮充电装置采用智能高频开关电源模块并联组成, 主要由充电模块、 监控模块、 交直流采样单元、 交流配电、 降压单元、 绝缘监测、 防雷装置及免维护铅酸蓄电池等组成。
7新装微机励磁系统
7.1系统设计原则
u 电站励磁系统改造按”无人值班( 少人值守) ”的原则设计, 采用静止式可控硅全控桥自并激微机励磁系统。
u 励磁系统采用双微机、 现地/远方控制、 自动/手动调节的设计模式;
u 励磁系统满足发电、 同期、 零起升压等各种工况要求;
u 励磁系统容量满足发电机额定容量时的强励要求;
u 励磁系统采用残压起励为主, 备用直流( DC220V) 起励的方式, 起励回路具有起励后自动退出和起励不成功的保护回路;
u 励磁系统满足电站计算机监控系统AVC调节的要求, 并留有与计算机监控系统RS485接口及信号输出接口;
u 励磁系统的控制电源采用双电源交流220V及直流220V, 两种电源能够互相自动切换, 控制电源的切换对励磁系统无扰动。
u 励磁系统配置完善的保护功能, 如直流侧短路过电流保护, 励磁绕组回路及功率整流桥过电压保护等;
7.2系统功能特点
u 励磁系统配置微机调节监控装置。
u 采用标准嵌入式结构系统。
u 微机调节监控装置配有液晶触摸屏, 进行全中文实时数据的显示, 各种事件与事故的查询, 以及对控制数据的设置。
u 微机调节监控装置能够与其它任何智能装置通讯, 现实远方监控对时。
u 经过设置微机调节监控装置能够选择励磁系统设备的的运行方式, 如: 恒压运行、 恒流运行、 恒无功运行、 恒功率因数运行、 测试试验运行等。
u 该装置具有电力系统稳定器PSS功能, 为高质量供电提供保证。
u 在机组运行过程中能够对机组的无功或功率因数进行设置, 实现自动监控。
u 自适应调节方式。
u 直观的显示模式。
u 脉冲驱动能力强。
u 完善的自检功能。
u 自复归功能。
u 完善的试验功能。
u 完善的限制保护功能。
u 优良的控制规律。
u 可靠的双电源供电。
u 采用RS－485方式通讯并配备常规接口。
u 数字式输入输出。
u 傻瓜型使用和操作。
7.3设备概述
电站微机励磁系统采用PWL－2B双微机自并励静止励磁系统, 该系统是PWL系列微机励磁控制系统的第四代产品。当前在全球范围内有着数百套系统的优良的运行业绩。
PWL－2B双微机自并励静止励磁系统在设计上包含了PWL系列产品的核心技术, 同时还吸收了当前数字励磁控制领域内最先进的研究成果和工艺, 增加了许多新的先进方法和手段, 如高速数字信号处理技术、 多处理器的应用技术、 独特的控制算法和多种调试手段以及更为人性化的人机交互界面等。
PWL－2B双微机励磁系统所有的功能部件全部标准化、 系列化, 极大地提高了系统的可靠性, 方便了系统的设计工作, 简化了制造工艺, 缩短了交货周期, 同时也便于系统检验、 调试、 维护和备件备用、 更换等工作。
上述设计使PWL－2B具有卓越的控制性能、 丰富的应用功能、 先进的硬件组合、 灵活的操作方式、 强大的通讯能力、 紧凑的机械结构、 全面的故障诊断和保护功能、 丰富的选配件等。
该装置采用工业用微机构成嵌入式系统, 可方便地实现单微机、 双微机、 多微机框架结构。适用于以可控硅作为功率源的同步发电机的调相、 调压及无功自动调节的励磁系统。
PWL－2B双微机励磁系统基本性能如下:
励磁系统符合DL/T583—1995《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》的要求。
励磁系统满足发电、 调相、 自同期等各种工况的要求。
励磁系统容量满足发电机最大额定容量的要求。
在机端正序电压下降到额定值的80%时, 励磁系统能提供2倍额定励磁电压和2倍额定励磁电流, 持续时间不小于20s。
励磁系统电压响应时间, 上升( 强行励磁) 不大于0.08s, 下降时( 快速减磁) 不大于0.15s。
在发电机空载运行下, 频率值每变化1%, 自动励磁调节器系统保证发电机电压的变化值不大于额定值的±0.25%。
励磁调节器交流工作电源电压在短时间( 不大于强行励磁持续时间) 波动范围为55~120%额定值的情况下, 励磁调节器能维持正常工作, 并保证强行励磁、 快速减磁动作。
采用直流起励方式。起励电路有起励后自动退出和起励不成功的保护回路, 起励电流为10~20%发电机空载励磁电流。
厂用电电压和频率偏差范围内, 励磁系统能长期连续正常工作; 交流380/220V系统, 电压偏差为额定值的±15%, 频率偏差范围为＋3Hz~－3Hz。直流220伏系统, 电压偏差范围为额定值的－20%~10%。
励磁系统保证当发电机励磁电流和电压为发电机额定负荷下励磁电流和电压的1.1倍时, 能长期连续运行。
励磁系统装设过电压和过电流保护及励磁绕组回路过电压保护装置; 功率柜冷却风机故障显示,电源消失告警等保护及告警装置。
当励磁电流在小于1.1倍额定励磁电流下长期运行时, 励磁绕组两端过电压的瞬时值, 不得超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的30%。
在任何可能的情况下, 励磁系统保证励磁绕组两端过电压的瞬时值, 不得超过出厂试验时绕组耐压试验电压幅值的70%。
励磁系统能满足线路初始充电要求, 充电方式为30%~100%电压调整范围。
励磁系统能在机端电压频率为45-77.5Hz范围内, 维持正常工作。
发电机正常停机采用逆变灭磁, 事故停机采用切脉冲、 切灭磁开关及投入非非线性电阻灭磁。
励磁系统装设过电压和过电流保护及励磁绕组回路过电压保护装置。
转子过电压保护采用非线性电阻, 它满足: 动作电压最低瞬时值高于最大整流电压峰值。动作电压最高瞬时值低于功率整流桥的最大允许电压, 且不得超过出厂试验时励磁绕组对地耐压试验电压幅值的70%, 动作的分散性不超出±10%。
转子过电压保护装置动作时, 有自保持信号并有动作计数。
由非线性电阻吸收的过电压能量, 小于非线性电阻过电压保护装置的最大工作能量, 并留有足够的裕度。
非线性电阻过电压保护装置, 允许相继动作, 且不超过组件的允许温升。
励磁系统的延迟时间不大于30ns。
励磁系统各单元设置相应的保护、 信号、 监视仪表及测试孔。
励磁系统设置独立的自诊断和自恢复功能及相应的显示信号。
励磁系统的可靠性不小于99.5%。平均故障间隔时间大于30000h,平均发现故障及检修时间小于0.5h, 故障率小于0.4次/台年。
励磁系统能承受机组RTU控制。设置与计算机监控系统联接的RS232/RS485串行接口, 实现计算机监控系统对机端电压、 无功功率、 励磁电流、 励磁电压的控制。
7.4系统结构及配置
该微机励磁系统采用PWL-2B双微机励磁系统, 每套主要包括励磁柜1面。
u 微机励磁调节器的原理图

8新装电视监视系统
洙津电站配置一套电视监视系统, 对电站进行实时图像监视, 主要包括8台摄像机和一套视频服务器( 硬盘录像机) , 视频服务器( 硬盘录像机) 能完成数字视频存储, 并能根据时间对存储的历史图像数据经过监视器进行检索和回放。图像监控系统采用工业控制、 分布式数据库、 网络通信、 人机交互、 多媒体图文处理、 图像处理及信息等技术, 建立在网络环境下的一体化远程图像监控系统, 它可用于实现电站的实时图像信息的采集、 传输、 监控等一系列自动化的计算机处理, 为生产运行人员和各级领导及职能部门及时、 准确的提供各种现场信息, 提高企业在生产上的反映能力和控制能力, 以创造更大的经济效益。
8、 更新高低压开关柜
8.1概述
高压开关柜选用XGN2系列高压开关柜, 该开关柜用于3、 6、 10kV三相交流50Hz户内系统中作为接受和分配电能之用, 特别适合于频繁操作的场合。开关柜符合国家标准GB3906《3－35kV金属交流封闭开关设备》及国际标准IEC298的要求, 并具有两部提出的五防闭锁, 开关柜的开关采用ZN28-10系列真空断路器, 配用CD10、 CD14系列电磁或CT17、 CT19系列弹簧操动机构, 隔离开关采用GN30-10旋转式隔离开关和GN22－10大电流隔离开关。
8.2设备特点
◆　开关柜的基本框架为组合装配式结构, 特殊设计的覆铝锌板, 用自攻锁紧螺钉组装而成, 强度及尺寸精度高, 采用标准设计, 能够组成不同方案的框架结构, 组装容易、 批量生产生产稳性好。
◆　同型号产品额定值和结构相同的组件可互换。
◆　母线室的一侧为隔板, 并安装母线绝缘套管, 将柜与柜之间的母线室隔开, 有利于防止事故的扩大。
◆　开关柜有可靠的机械或电气防误操作的功能, 具备”五防”功能。
◆　继电器仪表室底部, 用四个减震器与柜体连成一体, 防止继电器因震动而产生误动作。
◆　大电流真空断路器柜内不采取强迫降温措施。
◆　开关柜电缆出仓中电缆连接对柜底间的间距≥800mm, 可保证连接的可靠与施工的方便。
◆　开关柜具有带电显示装置及动静触头插入深度显示装置。
◆　开关柜内装配的绝缘板、 电流互感器、 支持绝缘子、 高压抽出装置等主要配套组件泄漏比距不小于3.1cm/KV。
9) 油、 水、 气系统改造
对油、 水、 气系统进行自动控制的对应改造。
10) 厂房改造及装修
10．1对钢窗进行更换
10．2对厂房顶、 地面、 墙壁进行装修
10．3重新安装厂房通风设备设施

第四章投资概算
投资概算表:
序号
设备或费用名称
数量
概算投资
备注

第一部份:设备

1
转轮
3只
1266000

2
定子线圈
3台
688000

3
调速器
3台
570000

4
微机综合自动化系统
1套
700000

5
直流电源系统
1套
91000

6
辅机控制系统(含自动化组件)
1套
50000

7
励磁系统设备
3套
318000

8
高低压开关柜
20面
641000

9
测温制动屏系统
3套
105000

10
视频监视系统
1套
106500

11
电子模拟屏系统
1套
1 0

12
油系统
1套
145000

13
水系统
3套
139000

14
气系统
1套
86000

15
厂房改造
1项
650000

第二部份:费用

1
包装及运输
1项
16000

机组安装调试
3台
360000

2
调试及技术服务
1项
0

3
设备安装费
1项
00

4
工具购置费

5
定额编制管理费

5000

6
技术考察费

5000

7
质量监督费

5000

总计
6288500

陆佰贰拾捌万捌仟伍佰元

第五章 资金筹措
1、 争取政策性改造资金375万。
2、 自筹253.85万。
第六章项目效益分析
6．1、 基本数据
1) 改造总投资K: 628.85万元
2) 新增容量: 900KW
3)年发电时间:6785小时(参考前5年平均年发电小时)
6．2效益分析
效益计算:

电价( 0.22元)
新增发电总电量
900
新增发电收入
134.34万元
税额
8.06万元
实际产生效益R
126.28万元

6.3投资回收年限
因在原有条件下进行更新增容改造,且下影响正常发电,不发生额外生产费用。投资回收年限T=K/R=628.85/126.28=4.98年。
本设计是对电站机组设备及控制部件进行更新,目的是增加效率,提高出力和提高自动化程度,不增加不破坏任何水工建筑,流量增加小,对环境没有影响.