中國(guó)水利科研成果輯要

機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析診斷系統(tǒng)開發(fā)研究

成果內(nèi)容簡(jiǎn)介：本項(xiàng)目在福建池潭水電廠水輪發(fā)電機(jī)組上建立的一套機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與跟蹤分析系統(tǒng)，適用于對(duì)水電機(jī)組狀態(tài)的監(jiān)測(cè)分析與診斷。系統(tǒng)功能完善，測(cè)點(diǎn)布置合理，人機(jī)界面清晰，使用方便，狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)可靠，分析方法合理。經(jīng)運(yùn)行考核，該系統(tǒng)硬件設(shè)備可靠性、適應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)操作和維護(hù)方便。該系統(tǒng)為水電廠實(shí)行狀態(tài)檢修和高效維護(hù)管理提供了先進(jìn)的技術(shù)支撐，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。經(jīng)專家評(píng)定：該系統(tǒng)開發(fā)的基于狀態(tài)預(yù)警機(jī)制的監(jiān)測(cè)診斷、自動(dòng)診斷技術(shù)與領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)的咨詢?cè)\斷等技術(shù)相結(jié)合構(gòu)建的診斷系統(tǒng)、水輪機(jī)空化在線監(jiān)測(cè)分析、機(jī)架使用壽命預(yù)測(cè)分析等技術(shù)，具有創(chuàng)新和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該系統(tǒng)充分利用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，建立在由電廠局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和上級(jí)主管技術(shù)部門局域網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。具有在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)、分析、診斷與適用可靠的診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷(包括局域網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)診斷軟件，廣域網(wǎng)遠(yuǎn)端用戶的軟件系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用)功能。系統(tǒng)還具有先進(jìn)的發(fā)電機(jī)局部放電、發(fā)電機(jī)氣隙和磁場(chǎng)強(qiáng)度、發(fā)電機(jī)電氣穩(wěn)定性等實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)分析功能，實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組的全方位監(jiān)測(cè)、分析與診斷。經(jīng)鑒定該系統(tǒng)是綜合性、實(shí)用性很強(qiáng)的水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)在功能集成和綜合性方面屬國(guó)際領(lǐng)先。監(jiān)測(cè)診斷范圍涵蓋了水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性、機(jī)組能量性能、水輪機(jī)的空化和發(fā)電機(jī)的絕緣等主要領(lǐng)域，在功能完備性、診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及基于Internet的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)等方面，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

成果所處階段：大規(guī)模、大范圍應(yīng)用階段

成果來源：湖北省

三峽水電站廠房充水保壓鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)研究

成果內(nèi)容簡(jiǎn)介：三峽水電站廠房充水保壓蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)研究項(xiàng)目屬水利水電工程學(xué)科領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容，該項(xiàng)目是專門研究三峽水電站蝸殼結(jié)構(gòu)型式的合理性和安全性。三峽水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)26臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量700MW，總裝機(jī)容量1 8200MW，是一座超巨型水電站，也是我國(guó)目前在建的容量最大的水電站，參數(shù)屬世界前列。水輪機(jī)鋼蝸殼進(jìn)口鋼管直徑大(12.4m)、設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力高(139.5m水頭)，HD)值高達(dá)1 700m，蝸殼結(jié)構(gòu)尺寸大(38.3mX39.0m)。三峽工程的建設(shè)方針是“一次建成，分期運(yùn)行”，結(jié)合這種特點(diǎn)，合理選擇鋼蝸殼外圍混凝土澆筑時(shí)的保壓值和配筋方式，不僅是個(gè)重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，而且也關(guān)系到電站是否能長(zhǎng)期安全運(yùn)行。三峽總公司將蝸殼結(jié)構(gòu)形式的選擇作為電站設(shè)計(jì)中的重大問題，并于1997年底委托原武漢水利電力大學(xué)對(duì)三峽水電站廠房充水保壓鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，為三峽水電站鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式選擇提供的論證依據(jù)，為鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)配筋的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。原武漢水利電力大學(xué)全面地收集、總結(jié)國(guó)內(nèi)外大型水電站相關(guān)的原型測(cè)試和觀測(cè)資料；根據(jù)三峽電站的具體情況，采用不同的“充水保壓”值進(jìn)行蝸殼結(jié)構(gòu)三維有限元計(jì)算分析；選取70m水頭保壓值進(jìn)行大比例尺的仿真結(jié)構(gòu)整體模型試驗(yàn)；在

模型試驗(yàn)中，用蝸殼設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力反復(fù)加載1 200次，模擬結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并進(jìn)行超載試驗(yàn)；選取典型斷面進(jìn)行平面非線性分析，研究結(jié)構(gòu)超載狀態(tài)及承載能力。本研究成果的創(chuàng)新之處在于：1．采用收集、總結(jié)國(guó)內(nèi)外大型水電站的相關(guān)資料、計(jì)算分析、大比例尺模型模型試驗(yàn)等幾種技術(shù)路線的綜合手段。對(duì)鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式、安全度以及優(yōu)化配筋方案進(jìn)行綜合分析和全面研究，研究成果具有完整性和綜合性。研究過程中：2．在有限元計(jì)算中，首次考慮保壓施工期時(shí)加壓悶頭產(chǎn)生的附加力對(duì)蝸殼結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的影響，計(jì)算方法具有準(zhǔn)確性。3．采用大比例尺(1：12)仿真模型研究三峽水電站700MW機(jī)組段(38.2mX39.0m)座環(huán)、鋼蝸殼和外圍混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽绱螅趪?guó)內(nèi)、外屬首次。4．仿真模型試驗(yàn)中，在設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力荷載作用下，進(jìn)行反復(fù)加載1200次，模擬結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期運(yùn)行受力特點(diǎn)，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的耐久性；反復(fù)加載次數(shù)高，這在以往的蝸殼仿真模型試驗(yàn)中是沒有的，在國(guó)內(nèi)、外屬首次。經(jīng)過上述研究工作，對(duì)三峽水電站蝸殼結(jié)構(gòu)提出了建議：1．可以適當(dāng)?shù)奶岣叱渌褐担?．適當(dāng)減少鋼蝸殼外圍混凝土中的鋼筋用量；3．也可采用鋼蝸殼與外圍鋼筋混凝土完全聯(lián)合承載的蝸殼結(jié)構(gòu)型式。該項(xiàng)目研究成果為三峽水電站鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式選擇的論證提供了重要的依據(jù)，對(duì)目前采用的“充水保壓”鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式的安全度分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化配筋提供了科學(xué)的依據(jù)和成果。同時(shí)對(duì)我國(guó)大型水電站(如準(zhǔn)備興建的溪落渡和小灣水電站)鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)也具有重要的參考價(jià)值，這種結(jié)構(gòu)形式將在我國(guó)的水電建設(shè)上得到廣泛的應(yīng)用。進(jìn)一步分析總結(jié)三峽水電站原型監(jiān)測(cè)成果，完善大型水電站蝸殼外圍混凝土其他結(jié)構(gòu)型式的研究。

成果所處階段：大規(guī)模、大范圍應(yīng)用階段

成果來源：湖北省

溪洛渡、向家壩水電站輸電方案重大技術(shù)問題綜合研究

成果內(nèi)容簡(jiǎn)介：本項(xiàng)目是由國(guó)家電力公司戰(zhàn)略研究與規(guī)劃部委托中國(guó)電力科學(xué)研究院開展研究的研究課題，是金沙江一期工程輸電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目的子課題。本研究收集和分析了世界各國(guó)特高壓和750kV輸電工程發(fā)展過程和現(xiàn)狀，技術(shù)特點(diǎn)和可靠性。并采用電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)程序BPA和電磁暫態(tài)程序EMTP研究了以下的內(nèi)容：l 150kV、750kV和500kV各輸電方案電壓控制和安全穩(wěn)定計(jì)算分析；直流筍電方案常規(guī)計(jì)算分析；華中、華東電網(wǎng)多回直流落點(diǎn)安全穩(wěn)定問題計(jì)算分析。在上述研究基礎(chǔ)上，論述各輸電方案的技術(shù)可行性，并結(jié)合全國(guó)聯(lián)網(wǎng)和西南水電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃論述該輸電工程各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，其研究成果與該工程的其它研究成果結(jié)合，為最終確定該輸電工程推薦方案提供了充分的依據(jù)。該項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵為特高壓輸電系統(tǒng)的電壓控制以及發(fā)電機(jī)相對(duì)功角穩(wěn)定性分析；同一地區(qū)多回直流落點(diǎn)安全穩(wěn)定性分析。在復(fù)雜大系統(tǒng)中對(duì)上述問題進(jìn)行詳細(xì)模擬工作在我國(guó)屬首次，其中大容量、長(zhǎng)距離特高壓輸電系統(tǒng)需裝串補(bǔ)、同一區(qū)域網(wǎng)大容量直流逆變站數(shù)達(dá)到六個(gè)，其同時(shí)換相失敗的影響等研究是世界上最新的研究成果。在國(guó)內(nèi)外處于領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目解決了難度很大的特高壓、750kV和直流輸電三類輸電方案的比選問題，為最終確定推薦溪洛渡、向家壩輸電方案奠定了基礎(chǔ)。重大工程方案的正確確定，可減少工程投資，減少工程的運(yùn)行費(fèi)用、受阻發(fā)電量和停電損失，可取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。