关于水电增效扩容改造设计的研究

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1、关于水电增效扩容改造设计的研究廉江市水利水电勘测设计室【摘要】木文通过对小水电增效扩容设计改造进行分析探讨，从而为小水电增效扩容工程设计提供了参考意见。【关键词】增效扩容；改造设计；水轮发电机一、改造设计内容1.1改造设计原则增效扩容改造设计应遵循《农村水电增效扩容改造项目初步设计指导意见》中的要求，以提高综合能效和安全性能、促进水资源综合利用、维护河流健康为目标。改造内容应以机电设备更新改造为重点，并对影响发电效益、工程安全、河道生态和运行环境的挡水、泄水、引水、厂房等建筑物、金属结构及送出工程等进行必要的改造。增效扩容改造项目不增加原有机组台数，原则上不新增移民和

2、永久占地。从水电站水能利用过程和现今行业发展趋势来看，水轮机组及其附属设备、发电机组及其他电气设备以及综合自动化是农村小水电改造的主要内容，也是决定设计成果是否达到增效目的的关键因素，因此，改造任务应主要抓住这三方面改造设计。1.2水轮机及其附属设备改造水轮机技术改造应遵循先进性、合理性、经济性的原则，再根据河流其体水质情况，通过更换新型转轮或改进通流部件型线与结构，提高水轮机运行效率。最终达到增效的目的。调速系统、进水阀、起重设备等则根据机组设备技术改造要求和工程其体情况，对水力机械辅助设备系统作相应的校核改进或更新改造。1.3发电机及变配电设备改造发电机的技术改造

3、，首先应考虑与水轮机在容量上互相配合。并根据设备实际情况与制造厂研究协商，采用新材料、新结构和新工艺，并选定合理的改造方式和范围达到改造0的。可通过改进通风冷却系统；更换定子绕组和转子磁极线圈或冋吋提高绝缘等级；增加定子和转子磁极的铁芯长度或重新设计、制造符合增容要求的发电机等方式完成。变配电设备主要包括主变压器及其他电气设备。这部分设备主要以更新换代为主：老式变压器应更换为新型节能型变压器；其他电气设备（如断路器、隔离开关、高压开关枳、电缆、母线、互感器及高压出线等）均应在满足各种可能运行方式下冋路持续工作电流和动、热稳定性要求外，优先考虑安全可靠性高、节能环保型设

4、备。1.4综合自动化改造大部分水电增效扩容改造项B由于受当吋技术水平和经济条件的制约,电站根本无法实现自动化或者自动化程度很低，远不能实现现代化运行的需要。因此综合自动化改造升级也是小水电改造的核心。综合自动化改造应统筹兼顾国家和部颁标准、根据电站装机规模，从经济实用的原则分别对监控系统、励磁系统、同期系统、调速器、继电保护装置和直流系统进行改造和增设。电站改造升级后，要求当保护装置动作吋，在没冇运行人员干预的情况下，能够实现自动停机；有条件的水电站还可进一步改造为无人值班遥控水电站。二、水轮发电机组施工设计探讨2.1水轮机组问题分析发电机因散热不好而导致局部温度过高

5、，绝缘老化，随吋奋被击穿的危险。调速器严重老化，机械反馈系统磨损严重造成机组稳定性差、反应迟钝、并网闲难。机组自动化功能几乎丧失殆尽。2.2水轮机组改造设计①该电站原装机容量4×2500kW，总装机lOOOOkW。原水轮机型号为竿喷嘴CJ26-W-110/l×14水轮机，本次改造选用效率更高的水轮机JA475-W-110/2×ll水轮机。②原有4台发电机型号陈旧、效率低下，发电机散热不好，升温快，绝缘老化变性，随时奋被击穿的危险。因此，此次技术改造4台机组均需要更换原发电机，采用与CJA475-W-110/2×ll水轮机

6、配套的SFW2500-10/1730发电机。③水轮机改造前和改造后性能比较见表1。从表1中看出，水轮机机组改造后，水轮机组运行效率更高，达到额定出力所需额定流量更小，更加充分利用水能资源。2.3辅助设备改造施工设计分析①调速器老化，机械反馈系统磨损严重造成机组稳定性差，反应迟钝，增减负荷慢。此次改造机组调速器选用目前可靠性及自动化高的YWT-300系列低油压微机调速器，油压装置和调速器一体化，安装调试方便，非常适用于中小型水轮发电机组的调节与控制。②励磁装置没有微机接U,不能实现自动化。该电站此次改造励磁系统采用微机型自并激、可控硅整流励磁系统。2.4电气设备的设计改

7、造该电站由于投入运行年代已久，一些设备已经陈旧老化，甚至处于带病状态，变压器为高耗能变压器（Sj型）属电力部门城（农）网改造淘汰产品，既有高压断路器为含汕型断路器，均属国家淘汰产品，且高压开关柜不满足“五防”要求，低压开关柜不具备3C认证，因此该电站电气设备更新改造如下：①更换既有高耗能主变压器（两台7500kVA），采用S11型节能变压器，容量为两台8000kVA。①更换既有含汕型高压断路器及不满足“五防”要求的高压开关柜，采用无油型的真空或六氟化硫型高压断路器及满足“五防”要求的高压封闭式高压开关柜。②更新既有自动化系统，采用微机监控综合自动化系