DQZHAN技术讯：【涨知识】某蓄电站主要机电设备详细介绍

机电设备是抽水蓄能电站的重要组成部分，设备选型好坏直接关系到电站**稳定运行，和常规水电站相比抽水蓄能的水电站建设难度较大，抽水蓄能电站的整体技术要求较高，尤其是工况转换较为复杂，在机电设备的采购和管理过程中，需要重点主机设备及辅助设备的性能影响。Q抽水蓄能电站机电设备选型按无人值班(少人值守)和资产全寿命周期管理原则推行，强化机电设备全过程管控理念，充分借鉴已投运蓄能电站机电设备运维经验，提升电站机电设备水平。

1.主机设备

厂房内安装四台立轴单级混流可逆式水泵水轮机，总装机容量1280MW（4×320MW）。电站水轮发电机通过公开招投标选用东芝水电（杭州）设备有限公司公司产品，地面开关站GIS选用厦门ABB公司产品，主变压器选用衡阳变压器厂产品，其他辅助设备也均采用国内外技术成熟、性能优良产品。设计年抽水耗电量30.28亿度，年发电量23.32亿度，以一回500kV线路接入广东电网。

（1）水泵水轮机

水泵水轮机型式为立轴、单级、混流、可逆式、可调导水机构，水泵水轮机额定转速为426.8r/min，带有金属蜗壳和弯肘型尾水管，与发电电动机通过法兰直接连接。旋转方向为：水轮机工况俯视顺时针旋转，水泵工况俯视逆时针旋转。水泵水轮机主要由：埋入部件、导水机构、转轮、主轴、水导轴承、主轴密封、导叶接力器、、环行轨道及吊车、机坑踏板、油气水管路系统、监测及控制管路系统等部件组成。

埋入部件包含有尾水管、泄流环、底环、座环、蜗壳、机坑里衬、接力器基础等部件，该部件在前期水工建筑施工时完成了预埋。

导水机构由底环、顶盖、导叶、控制环、导叶拐臂、连板、偏心销、剪断销、摩擦装置、限位装置等零部件组成。其中底环为整体到货，已在座环蜗壳安装时完成了安装；顶盖分4瓣到货，在现场组装后进行安装，上止漏环安装在顶盖上；活动导叶共16个，导水机构在现场进行预装后再进行正式安装。

转轮为高镍铬不锈钢铸焊整体结构，叶片数为10个，5长5短结构；主轴为一段结构，直接与发电机下端轴进行联接；

导叶接力器：在水轮机坑+Y方位，平行布置两个油压操作、双向动作、油缸式接力器。

水泵水轮机所有可拆卸部件包括：转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导叶、导叶接力器、导水叶操作机构、主轴密封装置等。这些部件全部采用上拆方式，即通过发电电动机定子内孔利用厂内起重机设备从机坑吊入和吊出。

主要技术参数:

型式：立轴、单级混流可逆式水泵水轮机

转轮直径：4290mm

水轮机工况额定输出功率：326.5MW

水泵工况*大输入功率：≤331MW（已考虑允许偏差）

额定转速：428.6r/min

稳态飞逸转速：≤690r/min

水轮机工况额定流量：77.65m3/s（额定水头517.4m）

水泵工况*大扬程509.08m，相应流量不小于51.76m3/s

旋转方向：水轮机工况俯视顺时针，水泵工况为逆时针

安装高程：EL.42m（吸出高度Hs=-66m）

蜗壳型式：金属蜗壳

尾水管型式：立式弯肘型

水泵水轮机总重：686.3t

（2）发电电动机

发电机定子由机座、铁心和线圈等部件组成，在安装间完成组装后通过厂房桥机吊入发电机机坑安装。定子机座为分瓣（2瓣）焊接结构，正16边形，外径Φ8300mm，高4515mm；定子的通风道数为78，风道高度为5mm，运转时定转子间*小气隙为37.5mm；定子铁心有336槽，整圆由24张冲片组成，共79段叠片，铁心叠压系数为0.9685。

转子由支架、磁轭、磁极、线圈、制动环等组装而成。转子安装完成后整体高5375mm，外径?5225mm，运转时定转子间*小气隙为37.5mm。磁轭整体高3570mm，外径4363mm，磁轭分9段堆叠而成，各段又由若干环形磁轭钢板堆叠而成，环形磁轭钢板之间通过拉紧螺杆把合为一体，各段间通过通风叶片上的止口定位。每台转子挂装14个磁极。

（3）进水球阀

进水球阀采用不锈钢活塞式密封环，操作介质为取其上游连接管的压力水，阀体上的活动密封环滑动面采用铝青铜堆焊，单接力器球阀，公称直径2376mm，设计压力为780mH2O。阀体采用高强度铸钢，活门采用用铸钢、钢板焊接结构。进水球阀上游侧设一道检修密封，下游侧设一道工作密封。不设旁通管路和旁通阀，蜗壳平压通过开启“T”形工作密封，利用活动密封和固定密封间隙进行充水平压。水压操作，液压系统配置有得电关闭和失电关闭紧急电磁阀等。

2.金属结构

电站上下水库均无溢洪道，采用潜水起旋墩竖井旋流消能泄洪洞泄洪。上水库设DN0.1m生态放水管，下水库设放水底孔，直径2米，放水底孔进口设拦污栅及事故检修闸门，出口设有PN0.8m，DN1.6m锥形阀。

输水发电系统采用一洞四机，输水隧洞直径为Φ9.2m。上、下库进／出口设4孔拦污栅，在进／出口呈直线布置。拦污栅采用活动栅，由于水库污物较少，且处于反复双向水流中，不配备清污设备。拦污栅采用临时起吊，不设长久起吊设备。在输水隧洞进口段设事故(检修)闸门井,采用平面滑动钢闸门,利用高扬程卷扬机操作，闸门在检修平台上门槽左右侧设有电动锁定装置。进出水口金属结构制造厂家为葛洲坝机电建设有限公司，启闭机制造厂家为无锡市华锦水电装备有限公司。

由于电站尾水隧洞较长，且深埋地下，每台机组尾水肘管与调压井之间设尾水事故闸门，门型采用平面定轮闸门，门槽为高压闸阀式，门槽密封盖上布置液压启闭机，并设置进人孔、机械锁定及限位器、排气阀等部件。进出水口金属结构制造厂家为夹江水工机械厂，液压启闭机制造厂家为江苏武进液压启闭机有限公司。

3.主要电气控制设备

（1）发电电压设备

离相封闭母线由镇江华东电力设备制造厂生产，型式为全连、自冷、离相式，主回路额定工作电压15.75kV，额定电流12000A。发电机出口断路器为ABB公司HECPS-3S型，包括发电机断路器、SFC启动隔离开关及背靠背启动隔离开关、接地开关、电容器等。换相开关采用瑞士ABB公司HECPS3空气绝缘、电动操作、三相五极产品。发电电动机中性点采用电阻接地方式，主要设备有隔离开关、电流互感器和接地变压器及连接于二次侧的接地电阻器(可调)。

（2）．计算机监控系统

电站计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司的H9000V4.0系统，监控系统主网网络结构采用环型加星型的双网结构。主网为双环网。由于上、下库LCU距离厂房较远，厂内公用LCU6以星型接入上库LCU8，开关站LCU7以星型接入下库LCU9。从监控设备的先进性、稳定性、**性以及用户应用情况等多方面考虑，清蓄电站监控系统下位机现地控制单元（LCU）可编程控制器选用了西门子S7-400系列PLC，CPU模块为414-5H，其运算速度*快可达18.75ns，在国内**采用Profinet工业以太网通信，可配置为冗余容错的S7-400H系统。现地控制单元大量采用远程I/O模块，将地下厂房各层现地信号就近接入远程I/O单元中，大大节约了电缆购买、敷设和维护成本。

（3）．调速器系统

调速器系统是由ALSTOM公司生产，采用PID调节的数字式电液调速器，主配压阀直径为100mm，电液转换器为比例阀，采用两段关闭规律，液压控制配有开停机电磁阀、手/自动切换阀、紧急停机电磁、得电关闭电磁阀和失电关闭电磁阀，额定工作油压6.3MPa。调速器的速度测量采用齿盘测速和残压测速，配置机械过速开关(飞摆)，机械二级过速动作后通过油路直接作用于关闭球阀。

（4）.励磁系统

励磁系统由ABB生产，采用自并励可控硅静止整流励磁方式，励磁调节器型号为Unitro-6800型数字式励磁调节器。励磁变变压器接在主变压器低压侧，额定容量为1365kV˙A，广东顺特电气设备有限公司制造。灭磁开关为瑞士ABB。额定励磁电230V，额定励磁电流1750A，空载励磁电流950A。。

（5）．静止变频起动装置

静止变频起动装置为瑞士ABB公司制造，采用AC800PEC控制系统。包括输入/输出变压器、输入/输出电抗器、输入/输出开关柜、起动母线、起动母线分段隔离开关、变频装置、冷却系统、控制、保护和监测系统等。SFC有2个整流桥，每桥臂4只晶闸管，1个逆变桥，每个桥臂6只晶闸管，额定容量为22MW，输出电压0～17.325kV，输出频率0～52.5Hz，启动时间195s。

（6）．继电保护

发电电动机保护、主变压器保护，高压电缆保护线、厂用电保护、SFC输入输出变保护系统及机组保护故障录波系统由西门子供货。

（7）．状态监测装置

机组状态监测系统采用具有华科同安产品，关键测量元件如摆度、键相、轴向位移、铁芯振动、气隙、磁通量、局放、压力脉动等监测传感器均采用知名品牌。

（8）．400V厂用电系统

400V厂用电系统采用ABB工厂新型的MNS3.0模块化抽出式低压开关柜，共200多面。整体设计结构能*大程度地满足可靠性，**性、供电的连续性及操作维修的方便性。

4.高压设备

（1）主变压器

电站共设有4台型号为SSP-380000/500的三相双圈强油循环水冷、高压侧带无励磁分接开关的铜绕组升/降压电力变压器，由特变电工衡阳变压器有限公司生产。额定电压525kV±2×2.5%/15.75kV。主变压器低压侧经油套管与15.75kV离相封闭母线相连，高压侧通过干式绝缘套管与GIS相连。主变压器中性点采用干式绝缘套管引出直接接地。4台冷却器紧靠每台主变压器的高压侧(C相)布置，由GEA冷却设备有限公司制造，油流量为264m3/h，冷却水流量为114m3/h。

（2）500kVGIS

500kVGIS分为地面与地下两部分，地面户内GIS采用双母线，包括2串进线间隔、1串出线间隔、2串母线PT间隔及SF6管线等。地下GIS采用2组联合单元接线，每组联合单元包括2串隔离开关及CT间隔、1串避雷器间隔及SF6管线。GIS为厦门ABB公司生产，型号为ELK-3，额定电流4000A，额定短时耐受电流63kA/2s。

（3）500kV电缆

500kV电缆生产厂家为法国雪力克电线电缆有限公司。2个回路总长约3242m，单相长约540m。与地下GIS相连的电缆终端采用外置干式水平电缆终端，与地面户内GIS相连的电缆终端采用外置干式垂直电缆终端。500kV高压电缆选用XLPE-800mm2、单相、铜芯、交联聚乙烯挤包绝缘电缆，采用分割结构组合导体，额定电流880A，导体短时耐受电流63kA/2s。

5.油水气系统

（1）油系统

电站油系统分为透平油系统和绝缘油系统。透平油系统的主要用油设备为机组各轴

承、调速系统用油及球阀油压装置用油。透平油的牌号为L-TSA46号透平油。电站绝缘油系统不设置单独的绝缘油库，仅设置必要的绝缘油处理设备，在现地向主变充油及真空注油。绝缘油的牌号为NYNAS10GBX。

（2）压缩空气系统

电站压缩空气系统为中压压缩空气系统，工作压力为6.3MPa的水泵工况启动和调相装压水用气、调速器油压装置用气、球阀油压置用气。中压空压机选用德国绍尔（SAUER）公司产品，其中中压空压机4台，排气量10m3/min，水冷，3主1备。

（3）技术供水系统

机组技术供水系统采用单元供水方式，每台机组从尾水管取水经水泵加压供水至用户，然后排回至尾水支管，取、排水口间距约73.55m。每台机组设两套独立的全自动滤水器、水泵、泵控阀，两套互为备用。水泵选用上海凯士比泵有限公司产品，卧式双吸离心泵，额定流量约1530m3/h，扬程45m;滤水器选用贺德克产品，过滤精度0.5mm，流量1300m3/h。

6.主要技术优化

Q电站关键技术**和设计优化100多项，获得技术砖利10项，施工工法和QC活动获奖8项。其中，采用精细化爆破技术开挖地下洞室、在地下厂房等部位成功应用大体积清水混凝土，工艺精良；与厂家联合开发了机组运行监控系统，实现了抽水蓄能机组核心控制程序的国产化；**在国内抽水蓄能机组上采用长短叶片水轮机转轮，机组运行性能具有开创性突破；采用三维管路设计优化每一设备布置，整个厂房呈工业艺术之美。

7.结语

电站建设期间，各参建单位团结合作，攻克难关，群策群力开展工程建设，常抓不懈落实**生产，坚持高标准，严把质量关。承担工程建设管理的QY蓄能发电公司，承担工程设计的广东省水利水电勘测设计院，承担施工任务的主要施工单位（中国葛洲坝集团股份有限公司、中国水利水电第五工程局有限公司、中国水利水电第十四工程局有限公司、广东水电二局股份有限公司、东芝水电设备（杭州）有限公司、葛洲坝集团机电建设有限公司等）以扎实、严谨的作风，实现了上、下游水库蓄水一次成功，上、下游水道充水一次成功，三大高压设备充电一次成功，四台机组考核试运行一次成功，四台机组同时满载甩负荷试验一次成功，圆满完成里程碑目标。