中國水利科研成果輯要

機組狀態監測分析診斷系統開發研究

成果內容簡介：本項目在福建池潭水電廠水輪發電機組上建立的一套機組狀態監測與跟蹤分析系統，適用于對水電機組狀態的監測分析與診斷。系統功能完善，測點布置合理，人機界面清晰，使用方便，狀態監測及報警系統可靠，分析方法合理。經運行考核，該系統硬件設備可靠性、適應性強，現場操作和維護方便。該系統為水電廠實行狀態檢修和高效維護管理提供了先進的技術支撐，具有良好的經濟效益和社會效益。經專家評定：該系統開發的基于狀態預警機制的監測診斷、自動診斷技術與領域專家知識的咨詢診斷等技術相結合構建的診斷系統、水輪機空化在線監測分析、機架使用壽命預測分析等技術，具有創新和自主知識產權。該系統充分利用當前國內外先進的監測診斷技術，建立在由電廠局域網、廣域網和上級主管技術部門局域網組成的網絡平臺上。具有在線自動監測、分析、診斷與適用可靠的診斷系統、遠程診斷(包括局域網狀態監測預診斷軟件，廣域網遠端用戶的軟件系統的開發和應用)功能。系統還具有先進的發電機局部放電、發電機氣隙和磁場強度、發電機電氣穩定性等實時在線監測分析功能，實現水輪發電機組的全方位監測、分析與診斷。經鑒定該系統是綜合性、實用性很強的水輪發電機組狀態監測分析診斷系統，系統在功能集成和綜合性方面屬國際領先。監測診斷范圍涵蓋了水輪發電機組的運行穩定性、機組能量性能、水輪機的空化和發電機的絕緣等主要領域，在功能完備性、診斷系統的設計及基于Internet的遠程診斷技術等方面，總體技術達到國際先進水平。

成果所處階段：大規模、大范圍應用階段

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構研究

成果內容簡介：三峽水電站廠房充水保壓蝸殼外圍混凝土結構研究項目屬水利水電工程學科領域的研究內容，該項目是專門研究三峽水電站蝸殼結構型式的合理性和安全性。三峽水電站設計裝機26臺水輪發電機組，單機容量700MW，總裝機容量1 8200MW，是一座超巨型水電站，也是我國目前在建的容量最大的水電站，參數屬世界前列。水輪機鋼蝸殼進口鋼管直徑大(12.4m)、設計內水壓力高(139.5m水頭)，HD)值高達1 700m，蝸殼結構尺寸大(38.3mX39.0m)。三峽工程的建設方針是“一次建成，分期運行”，結合這種特點，合理選擇鋼蝸殼外圍混凝土澆筑時的保壓值和配筋方式，不僅是個重大的技術經濟問題，而且也關系到電站是否能長期安全運行。三峽總公司將蝸殼結構形式的選擇作為電站設計中的重大問題，并于1997年底委托原武漢水利電力大學對三峽水電站廠房充水保壓鋼蝸殼外圍混凝土結構進行研究，為三峽水電站鋼蝸殼外圍混凝土結構型式選擇提供的論證依據，為鋼蝸殼外圍混凝土結構配筋的優化設計提供依據。原武漢水利電力大學全面地收集、總結國內外大型水電站相關的原型測試和觀測資料；根據三峽電站的具體情況，采用不同的“充水保壓”值進行蝸殼結構三維有限元計算分析；選取70m水頭保壓值進行大比例尺的仿真結構整體模型試驗；在

模型試驗中，用蝸殼設計內水壓力反復加載1 200次，模擬結構受力特點，并進行超載試驗；選取典型斷面進行平面非線性分析，研究結構超載狀態及承載能力。本研究成果的創新之處在于：1．采用收集、總結國內外大型水電站的相關資料、計算分析、大比例尺模型模型試驗等幾種技術路線的綜合手段。對鋼蝸殼外圍混凝土結構型式、安全度以及優化配筋方案進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．在有限元計算中，首次考慮保壓施工期時加壓悶頭產生的附加力對蝸殼結構應力分布的影響，計算方法具有準確性。3．采用大比例尺(1：12)仿真模型研究三峽水電站700MW機組段(38.2mX39.0m)座環、鋼蝸殼和外圍混凝土蝸殼結構，試驗模型尺寸大，在國內、外屬首次。4．仿真模型試驗中，在設計內水壓力荷載作用下，進行反復加載1200次，模擬結構長期運行受力特點，檢驗結構的耐久性；反復加載次數高，這在以往的蝸殼仿真模型試驗中是沒有的，在國內、外屬首次。經過上述研究工作，對三峽水電站蝸殼結構提出了建議：1．可以適當的提高充水保壓值；2．適當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合承載的蝸殼結構型式。該項目研究成果為三峽水電站鋼蝸殼外圍混凝土結構型式選擇的論證提供了重要的依據，對目前采用的“充水保壓”鋼蝸殼外圍混凝土結構型式的安全度分析、結構優化配筋提供了科學的依據和成果。同時對我國大型水電站(如準備興建的溪落渡和小灣水電站)鋼蝸殼外圍混凝土結構型式的設計也具有重要的參考價值，這種結構形式將在我國的水電建設上得到廣泛的應用。進一步分析總結三峽水電站原型監測成果，完善大型水電站蝸殼外圍混凝土其他結構型式的研究。

成果所處階段：大規模、大范圍應用階段

成果來源：湖北省

溪洛渡、向家壩水電站輸電方案重大技術問題綜合研究

成果內容簡介：本項目是由國家電力公司戰略研究與規劃部委托中國電力科學研究院開展研究的研究課題，是金沙江一期工程輸電系統規劃設計項目的子課題。本研究收集和分析了世界各國特高壓和750kV輸電工程發展過程和現狀，技術特點和可靠性。并采用電力系統機電暫態程序BPA和電磁暫態程序EMTP研究了以下的內容：l 150kV、750kV和500kV各輸電方案電壓控制和安全穩定計算分析；直流筍電方案常規計算分析；華中、華東電網多回直流落點安全穩定問題計算分析。在上述研究基礎上，論述各輸電方案的技術可行性，并結合全國聯網和西南水電中長期發展規劃論述該輸電工程各方案的優缺點，其研究成果與該工程的其它研究成果結合，為最終確定該輸電工程推薦方案提供了充分的依據。該項目的技術關鍵為特高壓輸電系統的電壓控制以及發電機相對功角穩定性分析；同一地區多回直流落點安全穩定性分析。在復雜大系統中對上述問題進行詳細模擬工作在我國屬首次，其中大容量、長距離特高壓輸電系統需裝串補、同一區域網大容量直流逆變站數達到六個，其同時換相失敗的影響等研究是世界上最新的研究成果。在國內外處于領先水平。該項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。重大工程方案的正確確定，可減少工程投資，減少工程的運行費用、受阻發電量和停電損失，可取得巨大的經濟效益。