（一）水轮发电机组及其附属设备

1.水轮发电机组选择

江垭电站最大水头109.5m，加权平均水头88.3m，最小水头62.1m。因为预留防洪库容，汛期限制蓄水，整个汛期水轮机工作水头小于加权平均水头；汛期后蓄水至正常高水位，水轮机在高水头段工作。根据水库运行方式和电站在电力系统中的作用，尽量提高发电效益，确定水轮机的额定水头为80m。

江垭电站水轮机水头运行范围比较宽，要求在不同水头下能稳定运行，气蚀性能好，加权平均效率高，价格合理，因此，水轮机在选择上有一定难度。

通过国际招标，江垭电站水轮机采用加拿大GE公司水轮机模型转轮，由四川德阳东方电机股份有限公司生产。通过模型验收，水轮机模型的效率、功率、气蚀性能和稳定运行范围都达到合同要求，有些主要参数高于合同要求，如模型水轮机最高效率为94.52%，比合同文件保证值高0.32%；加权平均效率为90.10%，比合同文件保证值高0.38%；在最小水头时水轮机能发出69MW，比合同文件保证值多2MW。GE公司设计的江垭水轮机转轮具有若干特点，例如，为适应水头运行范围宽的要求，转轮的进水边与转向反向倾斜，出水边不在一个轴截面，中间无泄水锥。这个转轮效率平缓，高效区宽，叶片进口圆半径大，在宽范围内属无撞击进口。江垭水轮机设置了主轴中心孔补气，改善了尾水管中压力脉动。江垭水轮发电机组主要技术参数如下：

水轮机

型号：HLD257—LJ—367.5

额定出力：102MW

额定流量：141.68m3/s

额定水头：80m

额定转速：187.5r/min

飞逸转速：375r/min

发电机

型号：SF100—32/8250

额定电压：13.8kV

额定功率：100MW

额定功率因素：0.875

水轮发电机组轴系为径向三支点式，水轮机有一个导轴承，发电机为半伞式结构，设有上导轴承。埋入部分的座环采用无蝶形边平行式钢板焊接结构，上下环板采用抗撕裂钢板，尾水管采用窄高型。由原武汉水利电力大学进行了窄高型尾水管试验，在满足减少开挖、缩短机组间距要求的前提下，提高尾水管的回收效率。转轮采用铸焊结构，转轮上冠和下环为碳钢，转轮叶片采用具有良好抗气蚀、抗腐蚀和焊接性能好的不锈钢材料。水导轴承为稀油润滑导轴承，主轴工作密封为端面水压式，设有水压自动平衡装置，工作密封是自补偿型的，在运行中对密封元件的磨损可进行自动调整补偿。

发电机定子机座分4瓣运至工地，在现场合缝、整圆、焊接成整体，并在工地进行铁芯选片，定子绕组嵌线，以保证定子的整体性，减少运行中的振动和噪音。发电机定子、转子的绝缘等级均采用F级绝缘，具有良好绝缘和耐热性能。推力轴承采用液压弹性支撑方式，推力轴承瓦面材料采用俄罗斯生产的弹性金属氟塑料，有利于避免运行中发生推力轴瓦烧坏事故。发电机组采用无风扇密闭自循环空气冷却系统。共设有8个空气冷却器，在一台空气冷却器退出运行的情况下，发电机具有满足额定负荷连续运行的能力。发电机制动系统采用8个气压复位式制动器，为了减少制动时摩擦产生的粉尘污染发电机绕圈，制动块采用抗磨、耐高温的铜基粉末冶金材料。为保证发电机绝缘的使用寿命尽可能延长，发电机定子和励磁绕组的最大温升不超过80℃，允许温升留有很大余地。发电机最大有功功率为11万kW，比额定有功功率大10%，能更好地满足各种运行需要，提高发电效益。

2.机组附属设备选择(www.daowen.com)

调速系统及油压装置、励磁设备由主机厂成套供货，其中调速器的电气柜和励磁设备为进口瑞典ABB公司产品。

1）调速器型号为WT—100—4型，是微机电气液压型调速器，具有PID调节性能调速系统的功能主要由微处理机来实现。微机接受转速信号、水头信号、反馈信号、同期装置的调频信号、计算机监控系统的操作指令和参数给定值，输出信号经过放大后作用于受控液压系统操作水轮机导叶，调速器能对水轮机实行自动控制和手动控制。

2）油压装置型号为HYZ—4—4，压力油罐容积4m3，额定压力4.0MPa，油压装置为压力油罐、回油箱、油泵及附件组合成一体的组合式结构，减少占地面积，方便布置。

3）励磁系统为双重化数字式静止可控硅整流自并励系统，型号为HPC—840型双微机励磁装置。励磁电源变压器为三相干式变压器，励磁调节器为双微机系统，可控硅整流装置为两组可控硅全波桥式整流。正常运行时，工作的可控硅桥式整流装置提供全部励磁电源，当其发生故障时，其可控硅整流桥的触发脉冲被闭锁，备用整流桥触发脉冲解除闭锁，由备用桥提供励磁电流。整个励磁系统采用双微机系统、双通道，互为备用，自动跟踪，自动切换，大大提高励磁系统的可靠性和运行的灵活性。励磁系统调节器具有电力系统稳定器功能，对由电力系统故障引起发电机的功率振荡产生阻尼，改进机组对功率摆动的响应。

（二）220kV GIS设备

江垭电站附近为峡谷，地形陡峭，选用开敞式220kV电气设备，则开关站开挖太大，并且大坝挑流消能形成水雾，影响设备绝缘，对安全运行不利。通过技术经济比较，220kV电气设备选用GIS全封闭组合电器。GIS电气设备占用面积和空间小，设备运行安全可靠，安装工期短，维护工作量小，主要部件大修周期不小于15年，检修周期长，设备布置在户内，运行条件好。220kV GIS电气设备由引进“日立”制造技术的沈阳高压开关有限责任公司生产。为确保产品质量，解决SF6气体泄漏问题，除保证母线外壳和罐体焊接质量、接合面的加工质量外，密封、角阀、密度继电器等产品采用质量优良的进口产品。220kV GIS电气设备共9个间隔，采用三相共筒铜母线，每个间隔设备则为分箱式。断路器额定电流2000A，额定开断电流40kA，断路器为立式布置，采用气动操作机构，主母线落地式布置。

（三）220kV和110kV高压电缆

江垭电站为地下式厂房，主变压器布置在地下洞室中，采用220kV和110kV高压电缆作为变压器高压侧引出线。由于江垭电站高压电缆敷设落差约90m，两端高差较大，为了安装方便，维护简单，降低损耗，实现无油化，避免大面积火灾危险，设计中选用交联聚乙烯绝缘单相铜芯干式电缆，导体截面为400mm2。高压电缆由导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、无缝波纹铝金属护套、聚氟乙烯外护套组成。220kV高压电缆一端通过SF6户内电缆终端和220kVGIS连接，另一端为220kV户外电缆终端和变压器相连。110kV高压电缆两端皆为户外电缆终端。高压电缆金属护套接地采用一端并联直接接地，另一端经护层过电压保护器接地。为了减小雷电冲击过电压的影响，降低护层过电压保护器的通流容量，直接接地端选在靠近架空线与GIS相连的电缆终端处，而在靠近变压器的户外电缆终端处经护层过电压保护器接地。为减少单相接地故障时，金属护套上的感应电压，沿每回电缆平行敷设1根回流线，回流线两端均接地。高压电缆采用无缝波纹铝金属护套，不仅为高压电缆正常电容电流和短路电流提供通路，同时还有径向防水和机械防护作用，具有损耗小、强度高、能承受较大压力、重量轻等特点，并具有较好的伸缩性，在电缆绝缘受热膨胀时不易破裂，在电缆绝缘冷却收缩时不会在绝缘层和金属护套间产生空隙，特别适合高落差的环境工作。

（四）13.8kV离相封闭母线

江垭电站发电机电压为13.8kV，发电机出线至主变压器低压侧套管的引出母线、中性点引出线至励磁变压器、高压厂用变压器的分支母线均采用13.8kV自冷全连式离相封闭母线。离相封闭母线安全可靠，基本消除了母线相间短路故障的可能性，由于外壳的屏蔽作用，减少了短路电流，减轻了导体和绝缘子的机械荷载，大大减少了大电流载流导体对附近钢结构的发热。离相封闭母线占据空间小，工厂成套生产，安装简单迅速，运行维护工作量少。离相封闭母线为全连式，要求同相外壳各段有良好的电气连接，并分别在回路的首末端装设短路板，以构成三相外壳间的闭合回路。短路板尽量靠近所连设备，以减少漏磁，封闭母线外壳采用多点接地方式。发电机至主变低压侧主回路和中性点回路离相封闭，母线外壳直径为650mm，相间距离1000mm，额定电流6000A，至励磁变和高压厂用变的分支母线，母线外壳直径为550mm，相间距离800mm，额定电流为1000A。

由于封闭母线连接设备多，分别与发电机、发电机断路器、主变压器、高压厂用变、励磁变压器连接，各供货厂家的供货界面、连接方式等设备间接口问题要在合同谈判和设计联络会中予以明确和协调。对此，应引起足够的重视。

（五）计算机监控设备

江垭电站按少人值班设计，控制方式采用以计算机监控为主，辅以简易常规设备的控制方式。

计算机监控系统采用全分布开放式系统，从功能上分主控级和现地控制单元。主控级由双机热备用主机、两台双显示操作员工作站、工程师（培训）工作站、管理工作站、通信工作站、语言报警装置、UPS不停电电源、GPS时钟系统、双以太网等组成。主要完成全电站设备的控制及其运行状态监视、数据实时采集处理、报警事件显示记录、通信控制、生产管理和指导，系统诊断、软件开发和培训功能。

现地控制单元由机组控制单元3套、开关站控制单元1套和公用控制单元1套组成。

机组控制单元由工控机、GE90—70、GE90—30可编程序控制器及接口模块、SJ—12A微机同期装置、SJ—40微机温度巡检装置构成，完成机组、主变、高压厂用变电气参数及非电量的实时数据采集处理，机组运行方式转换、控制、调节，传送主控级所需数据和信息，接受执行主控级命令，并具有现地顺控功能。

开关站控制单元由工控机、GE90—70可编程序控制器及接口模块、SJ—12A微机同期装置构成，完成线路、母线、坝区变等电气参数和非电量的实时数据采集处理，断路器及隔离开关的投切控制，传送主控级所需数据和信息，接受执行主控级命令，并具有现地顺控功能。

公用控制单元主要由工控机、GE90—70可编程序控制器及接口模块构成，完成厂用变、直流系统、公用系统等电气参数和非电量的实时数据采集处理，厂用断路器及隔离关的投切控制，传送主控级所需数据和信息，接受主控级的命令，并且具有现地顺控功能。