水电站增效扩容技术改造工程中存在的问题及对策

水电站增效扩容技术改造工程中存在的问题及对策

莫运苹

贺州市平桂区水利局 广西贺州 542827

摘要：水电站在城市基础设施建设中有着重要的地位和作用。由于历史发展及当时技术条件差和安装工艺不成熟，贺州市的大多数现有的水电站系统大量设备在长期运行后普遍出现老化和腐蚀问题，给水电站设备的安全运行带来了许多不利因素和问题。本文分析了贺州部分小水电站设备老化引起的各种安全问题，并提出了一些切实可行的建议和意见。

关键词：水电站; 电气设备; 增效扩容; 技术改造;

1前言

据不完全统计，全国已建成小水电装机容量近7800万千瓦，年发电量2682亿千瓦时，已建成的小水电在解决无电缺电地区人口用电和促进江河治理、生态改善、环境保护等方面作出了重要贡献。然而，由于当时的技术条件。从设计、施工到发电机本身，产品和技术相对落后，导致其发电效率低、噪声大、振动大、变压器损耗大等不足。

2小水电站主要存在的问题

由于我国的小水电站大部分建设于改革开放前，以贺州为例，其中有许多小发电站，他们大部分都是在2000年以前建成投入使用的。由于当时的技术条件，旧设备与现有技术存在较大差距。同时也存在一些安全隐患，尤其是发电机运行多年，定转子线圈老化严重，水管腐蚀严重。升压变电站和变电站设备损耗大，经济效益低，需要升级。

2.1发电机轮机问题

本作者在工作中调查发现贺州部分电站机组老化程度不同，特别是绝缘、油膜覆盖严重，导致散热极差。经过仔细排查,发现1号轮机定子线圈处于A级绝缘状态,另外两台处于B级绝缘状态;随着时间的推移，轮机定子的绝缘性能逐渐恶化，线圈棒不同程度地下垂。其中部分轮机定子线圈处于 A级绝缘状态，也有部分处于 B 级绝缘状态。处于该水平的定子,其线圈耐压性较高,耐热水平低,线圈绝缘性良好,由于油膜覆盖严重,其散热性极差,在槽内绝缘层占去了大量空间位置,铜线截面小,效率低;此外,槽内石棉垫块经长期运营后,发生干缩,降低了槽内的饱满度,线圈容易松动进而下垂。根据《小型水电站施工技术规范》,轮机定子的绕组棒必须具备一定的防晕要求,规范规定绕组棒与铁心间的间距应介于0.03mm以内,但经过实测,三组轮机的内部空隙均超过规定中要求的0.3mm。由于空隙较大,在运营阶段,绕阻棒产热较高。在运行阶段发热量较高，在高温下容易被刺穿，导致电机短路，在紧急情况下可能引起火灾，最终烧毁发电机。

2.2轮机变压器问题

目前贺州市的大部分小水电站中，其水电站使用的专用轮变压器是生产的时间较早，其变压效率一般可从6千伏提高到10千伏，更换2台容量为1250千伏的电力变压器。但是发现轮机满负荷运行时，主变压器明显过负荷，长期高负荷运行使主变温度不断升高。如果散热不好，就会导致恶性循环，电流继续上升，超过电流值，存在较大的安全隐患。

3提高水电站增效扩容技术改造工程管理的对策

3.1 水电站轮机技术改造的对策

为了保证现有水电站机组的正常运行，必须使机组的当前容量最大化。要适应机组容量的增加，有必须改进现有绕组结构，增大定子绕组直径，从而降低定子绕组固有电阻水平，使定子绕组总电阻发热量不高于原绕组。由于发电机定子槽尺寸的限制，为了提高发电机的容量，限制了线规的扩大。在改造过程中，可采取以下几方面技术措施:第一，改变绝缘浸渍工艺，将绝缘等级提高到 f 级，采用介质损耗高、电阻高的绝缘材料，减小绝缘层厚度，留出空间；第二，采用特殊烘烤工艺填补线圈之间、线圈与铁芯之间的空隙，提高线圈散热能力，降低温升，增加通风功率和功率因数，安装无功功率补偿装置，增加定子有功功率输出，保持线圈总热量恒定。扩容改造后，现有水电站水轮机装机容量至少可提高一个台阶。对轮机转子进行改造后，一般可以让轮机容量增加约20% 时，空载励磁功率并没有增加,经过长期实践试验发现,仅需将容量提高至10%左右,即可满足既定要求。

3.2 水电站轮机变压器更换操作

为了提高变压器的整体质量和性能，可以通过s11m 型高效低损耗全封闭变压器取代了现有的主变和辅变，成为当前变压器领域的主流产品。其空载及负载条件下的能耗均较低,且磨损小,在各项性能方面均达到国际领先水平。除了上述优点外，该设备在使用阶段，不需要特殊的维护保养，维护费用也较低。因此，该设备极大地满足了国家节能减排的要求，促进了环境友好型社会的建立。除了在供电可靠性、供电质量改善、设备损耗降低、供电设备投资压缩等方面具有明显优势外，还有明显的优势，其特有性能在同类产品中体现出巨大的优势，属于新一代节能产品。本产品具有以下特点: 第一，变压器整体结构科学完善、体积小、重量轻、安装维修方便、成本低；第二，该设备噪音低、能耗低、散热好、过载能力强；第三，变电站设备具有较高的防潮、防热性能，可在湿度高达90% 的环境中安全运行；第四，设备内部放电小，保证了设备在正常电压下的稳定运行；第五，当需要启动空冷设备时，现有产能可提高约45% ；第五，该设备具有较高的绝缘性能，能够承受高强度雷击，能够承受短时间内的短路故障。

3.3 在水电站二次控制系统中应用微机程控装置

为保证水电站专用设备的安全可靠运行，必须实现设备及其辅助设施的一体化组装和远程控制。将配电设备、电气化控制元件等主要设备均置于统一的监控屏幕上，实现对主要设备的实时程序控制。为了提高对各种电气设备的远程实时监测，有必要选用水电站专用监测设备，以保证监测数据的稳定性和准确性，减少或消除值班人员，提高设备运行的可靠性。

针对提高各种监测设备和配套监测方案的可行性，有必要比较和选择必要的经济方案。根据长期的工程实践，水电站的具体监测方案可分为以下几类: 第一，利用现有的日常维护监测设备；第二，以现有设备为主，以相应的计算机远程监控为辅助监控设备；第三，使用全套计算机监控和维护设备，最大限度地提高信息监控水平。其中第三种方案，不言而喻，其所有现代化设备都是一次性投资，但在后期阶段效益显著，监测系统的现代化得到了最大程度的满足。

4加强小水电站技术改造后的工作管理

4.1调试和实验

水电站技术改造后，有必要对相关设备进行调试，确定调试项目，区分前后的渐进关系，不能倒置前后，对所有新更换的设备进行电气化试验，并考虑启动试运行，在调试过程中，最好的一台机器，不能一概而论，条件不允许的可以进行一个整体进行调试，但必须坚持良好的标准和要求，不能随意删除环节。

4.2技术改造升级

改造完成后，需要对装备人员进行强化培训。特别是自动化操作员的培训。首先对电站工作人员进行了系统培训，明确了变化较大的设备的原理和注意事项，并对变化前后电站的技术运行情况进行了对比分析，以实现技术升级，观察试生产中是否存在问题，如有问题，及时处理。确保改造工程顺利完成，水电站正常运行。

5总结

综上所述，为了加快小水电站技术改造，做好小水电站技术改造和升级改造工作，解决当前电力短缺的现状，有必要加大小水电站技术改造研究力度，形成一套完整的技术数据，在此基础上进行水电站技术改造。小水电站技术改造不仅适应了时代发展的需要，而且带动了相关产业的发展。有利于促进当地经济发展。

参考文献

[1]凌升桂.水电站电气设备增容改造相关问题探析[J].通讯世界,2017(10):200-201.

[2]朱春龙,蒋顺.晒谷坪水电站水轮发电机组更新改造[J].小水电,2020(06):68-70.

[3]杨聃.石塘水电站水轮机增容改造中的转轮水力设计[J].水电站机电技术,2020,43(11):6-7.