富春江電廠4號機組改造設計要點淺析

富春江水力發(fā)電廠位于浙江省桐廬縣錢塘江干流富春江上，裝機總容量為360MW，以220kV電壓等級接入華東電網(wǎng)運行，在電網(wǎng)中承擔調(diào)峰及事故備用作用，是華東電網(wǎng)主力調(diào)峰電站之一。

其4號水輪發(fā)電機組是由法國貝爾福工廠制造的，于1977年4月投運，已服役30年，受當時設計、制造、安裝等技術水平和技術條件的限制，發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子絕緣性能日趨老化，鐵損增加，機組的機械性能下降。富春江電廠確定的機組改造范圍包括更新定子線圈、定子鐵心(定位筋、土齒壓板、下齒壓板、拉緊螺栓)、轉(zhuǎn)子磁極及線圈、引線、磁極鍵、上下導油冷卻器等。

機組改造設計中有兩項要點對機組改造的最終效果影響很大，在設計過程中有針對性地進行了認真分析并采取了有效措施，保證了機組改造后的順利運行。

一、定子鐵心振動

4號機組自運行以來一直存在共振現(xiàn)象，且定子鐵心松動，齒壓板位移，引起多處槽口貼心斷裂，導致線棒絕緣磨損，導致定子線棒絕緣破損擊穿事故多次發(fā)生。對此現(xiàn)象通過研究機組定子鐵心結構和電廠的事故分析報告，確定從兩個方向著手。

1.定子鐵心的齒壓板結構

4號機組原定子鐵心齒壓板結構為上、下小齒壓板結構，這種結構從原理上講是一種可行的鐵心壓緊結構，但如果安裝過程中不能保證下齒壓板及拉緊螺栓的位置度，會降低鐵心裝壓質(zhì)量，不利于定子機座的整體剛強度。上、下小齒壓板的結構主要用于中、小容量水輪發(fā)電機上，對富春江電廠4號機組這樣鐵芯外徑達到11710mm的大尺寸機型并不太合適，徑向尺寸大，公差帶增寬，安裝時鐵心壓緊部件位置度難以精確控制，將影響鐵心的裝壓質(zhì)量，導致鐵心發(fā)生機械振動或產(chǎn)生位移，針對這種情況，在改造設計時，采用了鐵心下端大齒壓板的結構(見下

加強了定子鐵心與定子機座的整體性，增大了拉緊螺栓的拉緊效果，改善了定子整體變形的復位狀況，通過有限元分析可以得出鐵心振動發(fā)生在合理范圍的結論(部分分析結果參見下圖)。

2.定子繞組產(chǎn)生的電磁振動

4號機組原結構為分數(shù)槽結構，定子繞組產(chǎn)生的次諧波引起的電磁振動較大，雖然不會導致定子鐵心共振，但是對機組的穩(wěn)定性也存在一定影響，在改造設計中，通過電磁方案的優(yōu)化，選用了整數(shù)槽結構，有效避免了次諧波引起的電磁振動，可以改善原機組鐵心振動的問題。

通過在改造設計中對以上兩個方面采取的有效措施，基本上解決了技術層面中引起鐵心振動的主要問題，通過富春江電廠4號機組改造后的運行情況來看，效果是顯著的。

二、通風冷卻系統(tǒng)風量不足

4號機組已經(jīng)服役30年，其通風冷卻系統(tǒng)的風路在轉(zhuǎn)子磁軛部分不能達到理想狀態(tài)的通暢，同時在轉(zhuǎn)子支架與磁軛之間存在漏風點、發(fā)電機定子線棒下端沒有直接的冷風回路，綜合在一起導致通風損耗增加，定、轉(zhuǎn)子溫升較高，通過電廠現(xiàn)場通風試驗測得電機總風量為26.11 m3／8，下風道風量為21.74m3／s，約占總風量的83.3％，這一情況不得到解決，就不能在根本上改善定、轉(zhuǎn)子溫升較高的問題。在改造設計中，通過對機組結構的分析，在不影響機組性能的前提下，采取封堵轉(zhuǎn)子支架與磁軛間漏風點；打開定子基礎間圍板形成定子線棒下端冷卻回路；去除下?lián)躏L板減小風阻、加大冷t卻面積等措施，提高了總風量，改善了風路結構，增強了通風冷卻的效果，在4號機組改造后運行的監(jiān)控數(shù)據(jù)中可以看出，定、轉(zhuǎn)子溫升得到了有效地控制，均在合同要求的范圍之內(nèi)，并有足夠的裕度。

富春江電廠4號機組的改造工作已經(jīng)完成，在改造設計中通過對要點問題的認真分析和采取正確有效的措施，取得了技術上的成功，通過改造后機組運行情況來看，整個改造項目都是成功的，收到了業(yè)主方的好評。