小水电站技术改造浅析

电力18讯：    
[摘  要]结合福建省小水电事业起步早、发展快，全省电站数量众多、星罗棋布，共有水电站6 000多处，总装机容量为1 762万kW，但电站装机客量都比较小，且因早期资金或技术问题，普遍选用低压机组的实际，论述小型水电站低压机组的设备改造。

[关键词]小水电站  低压机组 技术改造

1 水轮发电机组改造

福建省大多数电站建于上世纪七八十年代，水轮发电机组经过二三十年的运行，出现发电机绝缘老化、发热增加、滑环严重冒火、端盖无防护罩等问题，影响运行安全；水轮机转轮等过流部件磨损、变形，或虽几经补焊但叶片变厚、变粗糙与原型误差较大，机组效率严重下降；有的是历史原因机组选型不配套，造成出力不足、水量浪费，效益差。针对上述问题，近几年我们在建设新电站的同时，根据具体情况对一些老电站进行了改造。

1)增大定子线圈导线截面，提高绝缘等级。用环氧粉云母B级绝缘替代原来机组E级绝缘，匝间绝缘由原来每匝半迭包1层云母带改为每匝半迭包2层，以保证有足够匝间耐压水平。采用非线性半导体材料进行防晕处理，使单只线圈起晕电压达到18kV以上，是国家标准的2．4倍。

2)采用“R-R”连接换位新技术降低定子线圈温升。为了降低环流、降低定子线圈温升和减少附加损耗，采用了“R-T”连接换位新技术，保证了发电机有功出力满载时，定子线圈温升小于或等于47．5℃。

3)降低转子线圈温升。为有效降低转子温升，采取了2个有效措施：一是在转子线圈直线部位采用了散热匝结构；二是增加了线圈匝数降低转子电流。

4)通风冷却系统改造。将原来折斗扇改为弧斗式风扇，提高轴向和径向压头，并合理分配风道，将绕簧式空冷器改为针刺式空冷器。新技术的采用有效地降低了风阻，提高了冷却效果，即使机组满载，温升也在国家标准规定的范围之内。

5)采用新型转轮工艺。如三坐标测控工艺，这是针对农村小水电机组设计的一种既经济简单实用，又有较高精度的转轮叶片制造工艺。首先设计专门的工装，将工装置于具有三坐标的镗铣床或摇臂钻床的工作平台上，再将叶片毛坯安放并定位在工装上，利用工装和机床的移动配合，可以检测到叶片正、背面任意位置的空间坐标值。将检测结果直接与叶片型线坐标值进行比较，如偏差值超出标准要求，则在相应位置先用钻头打出相应偏差值深度的孔，后对叶片进行铲磨至孔深位置，再利用机床和工装进行型线检测，每个叶片重复2～3遍，直至叶片型线满足设计要求。平和县九二水电站、深度水电站等几台水轮机改造的转轮均采用三坐标测控工艺，实践证明，采用这种工艺制造的转轮在投运后，效率、出力、稳定性、气蚀等水轮机性能均达到了设计要求，提高了机组的效率，使电站得到了更好的收益。

2 发电机励磁装置改造

要使发电机安全和稳定地运行，发电机励磁系统的性能是关键，早些年使用的三次谐波式、相复励变压器式等几种励磁装置，由于调节性能差，易引起振蔼，不适应机组并网运行；同时其故障较多，影响机组安全运行，所以必须加以更新改造。

1)改用可控双绕组电抗分流式励磁，并在双绕组电抗分流式的基础上增加了可控硅分流的自动电压调节器。优点是：空载电压调节范围大，并网后运行稳定，无功功率调节方便。由于是厂家随机生产，安装在发电机上结构简单紧凑，不需另占地方。在主断路器跳开后不失磁，发电机仍有端电压。在电网停电时仍有电源供给调速器，能迅速将机组关闭，省去了备用电源。在平和县近20台发电机上使用结果证明，能够安全、可靠、稳定地运行。采用这种励磁方式当励磁回路对地一点接地时，接地点与发电机中性点(低压发电机绕组中性点一般都接地)构成回路。励磁电流被分流减少，会发生机组振荡、不能正常建压等故障。所以特别要对滑环及周围等励磁部位定期清扫，防止励磁回路对地绝缘严重下降而发生接地故障。

2)采用可控硅静止励磁装置，如FKL、ZL1A1等型号，其性能良好，但结构相对较复杂。采用独立屏柜增加了安装位置，布置上还需注意整齐和美观。由于主断路器跳开时联动跳开灭磁开关，使机组无电压，故这种励磁装置尚需备用交流电源或配置TC操作器。

3 机组制动改造

一般水轮发电机的制动系统由厂家设计，采用气刹或油刹，对小型卧式机组的水电站而言，因机组及厂房结构都很简单，设置专门供刹车用的低压供气系统，这在经济上是不合算的，且增加了维护工作量；而采用油刹则需设置制动油泵，且排油不便也不好操作。一些小水电站则采用木棒撬刹，虽然能解决问题，但劳动强度大又不安全。2004年平和县国强高坑水电站技改时，采用了高压空气制动方式，运行至今，效果良好。

国强高坑水电站装机2×800kW，转速1000r／min，配YDT-800型电液自动调速器，系南宁发电设备总厂产品。这种电液调速器是原YT型机械自动调速器的改型，它保留了原有的油压装置(带中间油箱自动补气)和液压随动系统，只是将飞摆<