利源水电站改造纪实
2007-10-25 15:26:42 来源：
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电力18讯： 摘 要：水电站技改具有投资少、见效快、效益高的特点，特别是在当今对水力开发与生态影响话题不断的时候，克服水力开发过程对生态的影响才是最大的难题。生态的话题成了任何形态的开发水能资源都绕不开的话题。而对现有许多水电站的技改既可增大电能的供应量，又可对生态不造成新的影响，同时还可获得丰厚的投资回报。清流县利源水电站投产后，集中出现了一些小型水电站经常出现的几种典型问题（机组振动、出力不足、发电机中性电流过大、变压器发热严重），通过技改和技术处理，成功解决了电站出现的问题，大大提高了电站效益。
关键词：水电站；改造
中图分类号：TV742 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)10-0047-03
福建省清流县利源水电站投产于2004年6月，为年调节梯级开发引水式水电站，电站水头51.5 m，设计装机2×250 kW，设计年发电量23 gwh。电站选用2台广东大埔产HL110-WJ-50型水轮机，配SFW 250-6型发电机，升压变选用S9-630/10型变压器。由于当初电站业主未严格按建设程序规定办理有关审批手续，加上为了节省开支私下请无设计资质单位的技术人员设计水电站，且未将初设文件送审。由于设计中的失误，加上选购设备时贪图便宜，电站建成投产后，虽是新建电站，但实际运行时仍然存在许多问题，电站的单机最大出力仅为220 kw，2台合计最大出力也只约420 kw，与额定出力相差约100 kw左右。就拿2005年5月来说，整月水量充沛（整月一直有水溢流），在电站运行正常，且没有出现停机情况下，月平均出力只有372 kw，仅当月发电量就比邻近相同装机容量（500 kw）的洞口水电站的月发电量少100 GWh。电站2004年6月至2005年6月合计发电量也仅约1300 GWh（有很大原因是干旱造成的），效益不尽理想。
2005年6月，经利源电站业主的要求，笔者深入利源水电站进行实地调研，帮助查找利源水电站存在问题和原因，并研究解决问题的办法。经过现场察看和查阅有关资料，通过分析计算和方案论证，形成初步意见。
1 存在的主要问题
利源水电站上游的罗坑水电站，渠道最大过水流能力为1.5 m3/s，当日实测放水流量为1.41 m3/s（是罗坑水电站机组最大过量）。经实测利源水电站毛水头为54 m，当日利源水电站满带二台机，经观察压力表指针为5 kg压力，加上尾水回收水头约1.5 m，净水头约为51.5 m，压力管前段直径为90 cm，后段为80 cm；渠道设计过流量为2.2 m3/s。
当水轮机的调整器开度达到接近60°开度时，水轮机出现较为严重的水能震荡，随开度增大震荡加剧，且出力没有明显增加，震荡时尾水颜色变白、伴有大量气泡出现，单机运行机组出力约为210～220 kw，双机运行时，合计出力约400 kw。
变压器温度过高，当时机组出力约为400 kW，变压器外壳温度约为85 ℃（外壳用手触摸时间无法停留2 s）。
前池拦污栅周边不够密封，空隙较大，杂物容易冲入水轮机内，堵塞导叶，影响水轮机出力。
尾水渠出口处砌有一道90 cm的挡水墙（由于尾水管淹没深度不够而加砌的），造成水头浪费。
发电机中性线电流大大超出规范要求，经实测发电机线电流为385 A时，中性线电流约为260 A，是线电流的67.5%。
经现场估计，渠首溢流堰处约有0.25 m3/s水量溢流（由于与上一级电站设计取用流量不匹配，常年出现弃水现象，约损失功率100 kw），造成水能资源的浪费。
经检测，水轮机转轮未设迷宫环（容易产生漏水，造成机组效率降低，浪费水能资源），且转轮叶片间距不均等。
2 原因分析及处理意见
2.1 机组出力达不到设计出力主要原因及处理意见
机组质量存在问题，机组选型不当。该机型经计算需在54.5 m水头时出力勉强可达250 kw，加上发电机转速不匹配，该水轮机机型在电站现有运行工况下，原本较合理应匹配8极（转速750 r/min）发电机，而不是6极（转速1000 r/min），这样对机组效率有一定影响。
处理意见：电站其它部件经计算均能满足出力要求，因此只需针对挖掘水头潜力和对水轮机进行改造。对水轮机采取局部改造，不改变导水机构、蜗壳、尾水管尺寸以及转轮配合尺寸，在原尺寸保持不变的情况下，选用HL120转轮曲线，订做适合原水轮机要求的优质转轮，并加装迷宫环，设计额定过流量选择与上一级电站相匹配。通过更换转轮提高水轮机的运行效率和单位转速及单位流量，来达到增容并增加年发电量的目的。将渠首溢流堰加高20～30 cm（不会影响上游电站，经验算加高后的泄洪能力和渠道的安全超高都能满足要求），并拆除尾水渠出口处砌有的那道90 cm挡水墙，尾水室底部向下开挖90 cm，同时尾水管加长90 cm（加长后仍在允许吸出高程内）。通过改造可增加水头1.1 m，增大单台水轮机过流量。
2.2 机组出现震荡主要原因及处理意见
水电站机组运行的稳定性，主要从机械、水力两方面找出影响水电站机组运行稳定性的原因。小型水电站，一般都套用较成熟的<
关键词：水电站；改造
中图分类号：TV742 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)10-0047-03
福建省清流县利源水电站投产于2004年6月，为年调节梯级开发引水式水电站，电站水头51.5 m，设计装机2×250 kW，设计年发电量23 gwh。电站选用2台广东大埔产HL110-WJ-50型水轮机，配SFW 250-6型发电机，升压变选用S9-630/10型变压器。由于当初电站业主未严格按建设程序规定办理有关审批手续，加上为了节省开支私下请无设计资质单位的技术人员设计水电站，且未将初设文件送审。由于设计中的失误，加上选购设备时贪图便宜，电站建成投产后，虽是新建电站，但实际运行时仍然存在许多问题，电站的单机最大出力仅为220 kw，2台合计最大出力也只约420 kw，与额定出力相差约100 kw左右。就拿2005年5月来说，整月水量充沛（整月一直有水溢流），在电站运行正常，且没有出现停机情况下，月平均出力只有372 kw，仅当月发电量就比邻近相同装机容量（500 kw）的洞口水电站的月发电量少100 GWh。电站2004年6月至2005年6月合计发电量也仅约1300 GWh（有很大原因是干旱造成的），效益不尽理想。
2005年6月，经利源电站业主的要求，笔者深入利源水电站进行实地调研，帮助查找利源水电站存在问题和原因，并研究解决问题的办法。经过现场察看和查阅有关资料，通过分析计算和方案论证，形成初步意见。
1 存在的主要问题
利源水电站上游的罗坑水电站，渠道最大过水流能力为1.5 m3/s，当日实测放水流量为1.41 m3/s（是罗坑水电站机组最大过量）。经实测利源水电站毛水头为54 m，当日利源水电站满带二台机，经观察压力表指针为5 kg压力，加上尾水回收水头约1.5 m，净水头约为51.5 m，压力管前段直径为90 cm，后段为80 cm；渠道设计过流量为2.2 m3/s。
当水轮机的调整器开度达到接近60°开度时，水轮机出现较为严重的水能震荡，随开度增大震荡加剧，且出力没有明显增加，震荡时尾水颜色变白、伴有大量气泡出现，单机运行机组出力约为210～220 kw，双机运行时，合计出力约400 kw。
变压器温度过高，当时机组出力约为400 kW，变压器外壳温度约为85 ℃（外壳用手触摸时间无法停留2 s）。
前池拦污栅周边不够密封，空隙较大，杂物容易冲入水轮机内，堵塞导叶，影响水轮机出力。
尾水渠出口处砌有一道90 cm的挡水墙（由于尾水管淹没深度不够而加砌的），造成水头浪费。
发电机中性线电流大大超出规范要求，经实测发电机线电流为385 A时，中性线电流约为260 A，是线电流的67.5%。
经现场估计，渠首溢流堰处约有0.25 m3/s水量溢流（由于与上一级电站设计取用流量不匹配，常年出现弃水现象，约损失功率100 kw），造成水能资源的浪费。
经检测，水轮机转轮未设迷宫环（容易产生漏水，造成机组效率降低，浪费水能资源），且转轮叶片间距不均等。
2 原因分析及处理意见
2.1 机组出力达不到设计出力主要原因及处理意见
机组质量存在问题，机组选型不当。该机型经计算需在54.5 m水头时出力勉强可达250 kw，加上发电机转速不匹配，该水轮机机型在电站现有运行工况下，原本较合理应匹配8极（转速750 r/min）发电机，而不是6极（转速1000 r/min），这样对机组效率有一定影响。
处理意见：电站其它部件经计算均能满足出力要求，因此只需针对挖掘水头潜力和对水轮机进行改造。对水轮机采取局部改造，不改变导水机构、蜗壳、尾水管尺寸以及转轮配合尺寸，在原尺寸保持不变的情况下，选用HL120转轮曲线，订做适合原水轮机要求的优质转轮，并加装迷宫环，设计额定过流量选择与上一级电站相匹配。通过更换转轮提高水轮机的运行效率和单位转速及单位流量，来达到增容并增加年发电量的目的。将渠首溢流堰加高20～30 cm（不会影响上游电站，经验算加高后的泄洪能力和渠道的安全超高都能满足要求），并拆除尾水渠出口处砌有的那道90 cm挡水墙，尾水室底部向下开挖90 cm，同时尾水管加长90 cm（加长后仍在允许吸出高程内）。通过改造可增加水头1.1 m，增大单台水轮机过流量。
2.2 机组出现震荡主要原因及处理意见
水电站机组运行的稳定性，主要从机械、水力两方面找出影响水电站机组运行稳定性的原因。小型水电站，一般都套用较成熟的<
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