小型水电站技术增容改造的对策

小型水电站技术增容改造的对策

李鹤

李鹤内蒙古通辽市水利技术推广站028000

摘要本文对我国小型水电站存在的问题进行了分析，并在分析的基础上提出了具体问题解决措施，并结合了具体案例进行分析。

关键词水轮机发电机电站监控系统改造对策

引言

随着我国城乡用电需求的增加，以前建设是许多小型水电站，已经满足不了用电需求的增加，此外，由于许多小型水电站建设时间在几十年前，设备经过多年运行已经老化，很多安全指标都达不到要求，对小型水电站进行技术改造显得很必要，技术改造主要包括存在的问题分析和具体的技术改造措施分析。

一、水轮机性能

1、水轮机性能落后，技术陈旧，制造质量差。我国1964年颁布的水轮机模型转轮系列型谱中的ZZ600，ZZ460，ZZ587，HL365，HL123，HL702，HL638等型号的转轮，其主要性能指标都比较低，相当于国外上世纪30-40年代的技术水平，有的至今仍在服役。有些小水电站的水轮机加工质量差，缺陷多，久修不愈，长期带病运行，出力不足，安全可靠性差，水轮机处在低效率，常发病条件下运行是不安全，不经济的。

2、多泥沙河流上的水轮机磨蚀破坏严重，据不完全统计，我国小型水电站中，约有1/3的水轮机存在空蚀和泥沙磨损问题，有些水轮机的大修间隔不到一年，导水叶和水轮机进水阀严重漏水，有的甚至难以正常开，停机，有的水轮机转轮叶片发生严重裂纹或断裂，不能保证安全运行。

3、水轮发电机绝缘老化，推力轴承烧瓦。有些小水电站的水轮发电机因运行年代长，定子，转子的绝缘已严重老化，容易引发接地故障，威胁机组安全运行。由于制造或安装质量较差，水轮发电机的推力轴承可靠性低，常导致烧瓦事故。

4、水轮机与电气设备不配套。有些小水电站水轮机的输出功率大于发电机或主变压器的额定容量，形成“大马拉小车”使水电站的设计出力受到限制，发电时出现不正常的弃水现象，也有的水电站发电机容量大于水轮机出力，形成“小马拉大车”既浪费了设备容量也增大了运行损耗。

5、变压器问题分析。根据本人在电站多年的工作经验和国家对小型水电站技术改造的规范，提出了以下技术改造改造原则：安全、可靠和环保要求。对于电站来说，电站运行的安全性是首位的，其次是可靠万籁，电站只有能够长期的可靠运行，才能带来理想的经济效益和社会效益。最后，环保要求，随着人们环保意识的增减，对电站改造的环保要求也提高了，决不能以牺牲环境来换取利益。根据实际的经济能力，操作人员水平和平和水能发电潜力进行改造，具体而言就是，在电能改造过程中，应该根据电站自身的经济，操作人员水平以及发电能力，进行改造设备的采购，技术引进，真正制定一个切实可行的技改方案。

二、技术改造措施

为使水电站技术改造更好的顺利完成，对水电站存在的具体问题，逐一提出科学可行的改造措施，具体措施如下（1）水轮机改造。由于水轮机经过多年使用，出现了严重的老化和磨损，因此，对其改造的方法为更换新的水轮机，然而水轮机更换不能盲目，新水轮机必须具备这些要求。第一，水轮机的过水能力必须增强，转换效率必须提高；第二，水轮机的抗腐蚀能力，安全性，稳定性等必须达到要求。第三，输出功率增加，真正带来经济效益。因此，在进行电站增容改造过程中，应根据电站水头，流量等条件进行仔细分析，在保证各项参数相适应情况下更换效率高，过流量大的转轮，以满足增容要求。同时选择新型转轮的流道和转轮直径与原机组基本相同。对反击式水轮机中的轴流定浆式机组可通过调整叶片装置角，修整叶片流线，对混凝土流式水轮机则采用更换水轮机转轮，来达到满足增大过流量加大机组出力之目的；对冲击式水轮机则采用改变喷嘴口径，改进叶轮，加大流量，达到增加出力之目的。

发电机。

（1）发电机定子的改造。在改造过程中，可以采用以下技术措施：一是改变绝缘浸漆工艺，提高绝缘等级为F级，采用耐电压高介质损耗低的绝缘材料，减薄绝缘层厚度，腾出空间，二是采用特有烘漆工艺填充线圈间和线圈与铁芯的空隙，增加线圈的散热能力降低温升，对于小型机组还可通过改变砺磁方式，去掉电机附加绕组线圈，改为静止可控硅砺磁，加大通风量和提高功率因数，装设无功补偿装置，提高有功输出功率，保持定子绕组发热总量不变，通过上述技术措施，一般发电机均可增加一个容量等级。

（2）发电机转子的改造。由于当发电机容量增加20-25%时，其空载砺磁功率并没有增加，一般只需增加10%左右的砺磁功率即可。转子线圈常采用翻新改造的方案。将原旧线圈退火处理，一方面软化铜排，另一方面烧去旧绝缘。转子线圈重新热压，并将其绝缘等级提高为F级，由于老匝绝缘材料厚，一般线圈翻新时可增加10-15%的匝数，通过增加匝数，提高绝缘等级措施后，转子绕阻一般可扩容20-25%。

（3）电站监控系统改造。改造前水电站采用常规的监控设备，这些设备采用的监控技术落后，需要花费大量的人力和物力。因此，新系统改造的目标为，增加系统的智能性和监控能力，减少人力支出。基于此分析，许多水电站的技术改造，都采用了以计算机为核心的后台监控系统，该系统由调速器，低压机组一体化控制屏，交流配电屏和直流系统构成，它能够实现对电站关键工作场所以及设备运行的全方位远程监控，并对数据进行有效存储和传输，从而保证了电站的安全运行。

（4）水工建筑物的扩建改造。原有水工建筑物的适应，在机电设施增容改造后，配合相应土建改造工程。

结束语

小水电站的技术更新改造，首先是更新已经达到使用年限的机电设备和对年久达不到运行标准的水工建筑物进行修复，再就是根据现在变化了的水利电力环境，改造已不适应现有条件的设备和建筑物，因此，电站的技术更新改造，不仅是在原来的技术水平上以新换老，而是一个再创造的过程，实际上牵涉到水力资源配置的重新考虑以及合理利用问题，节约用水，电力市场需求，环境保护等问题，寻求适应不断发展的社会经济的需要问题，从这个角度看小水电站的技术更新改造就要以社会经济发展对水电的要求为动力，以先进的科学技术为依托，采取多种综合技术措施，达到节省资金，见效快捷，提高经济效益的目的。

参考文献

【1】李吉川，水轮发电机组的增容改造[J]，广西电力技术，1999（1）。

【2】郑建兴，浅析中小型水力机组运行稳定性[J]，中国农村水利水电，2002（6）。

【3】张亚利，水轮发电机组缺陷的完善与改造[J]，中国农村水利水电，2002（6）。