浅析小型水电站增效扩容电气设计问题.doc

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1、浅析小型水电站增效扩容电气设计问题摘要：我国小型水电站对增效扩容器的改造往往不够重视，尤其对水轮发电机及电气设备进行型式选择设计时存在多种问题，给电站的安全运行造成不利影响，并难以达到增效扩容目的。因此，重视小型水电站增效扩容电气设计问题十分必要。关键词：小型水电站；增效扩容；水轮发电机；电气设备；设计众多的小型水电站为我国的经济发展做出了重大贡献。但在早期建成使用的小型水电中，设备大多已处于老化状态，影响了水电站的安全和正常运行。因此，对这些小型水电站进行增效扩容改造势在必行。本文针对小型水电站中水轮发电机和电气设备在进行改造设

2、计时的关键问题进行浅析。1.做好水轮发电机增效扩容改造工作早期建立的小型水电站由于设计、技术水平等限制，再加上建成使用多年，设备出现多种问题，如发电机出现温度升高、绝缘老化、发电效率低下、定子铁心松动等现象。唯有找出问题根源，方能从根本上解决问题。1.1改造定子铁心一般定子铁心较稳定，很少出现故障。若检测发现其有严重缺陷、达到报废年限等情况，则有必要对其进行更换。若检测无需进行更换的定了铁心机组，可根据扩容要求，对铁心结构进行优化改造，更换不合格的硅钢片。因为铁心是发电机主要的电磁损耗部分，早期的机组定子铁心由于材料问题，加上多年

3、的使用，易造成较大的磁滞耗损、绝缘老化以及铁心松动等现象，在更换时可具有低损耗、高导磁性能的硅钢片［1］。1.2改造推力轴承推力轴承在水轮发电机运行时承受所有的轴向负荷，因此，推力轴承性能的优劣对水轮发电机能否正常、安全运行有直接影响。先确定机组最终容量,重新复核推力轴承的推力负荷,然后对运行情况进行综合分析后确定是否有必要更换或者改进推力轴承。更换时可选取弹性金属塑料瓦取代巴氏合金瓦，弹性金属塑料瓦在低温条件下可直接起动，并具有较小的摩擦系数，能有效减少机械间的损伤。1.3改造通风冷却系统发电机温升及扩容受发电机通风冷却系统的影

4、响很大。受技术水平的限制，早期的发电机冷却系统存在低效率、多噪音、散热差等问题，经过长期的运行使用后，出现不同程度的堵塞、锈蚀和结垢等，导致通风冷却功能降低和机组温升升高。因此，需对通风冷却系统进行更换。一些小型机组使用通风管或者自然冷却方式，发电机温升受周边环境温度影响较大。尤其在南宁地区，由于气候较为湿润，潮湿的空气易对发电机绝缘有不利影响，建议在开机前先加热,将潮湿的空气驱除后方进行运行。1.4改造定子绕组转子绕组发电机增效扩容改造时，为达到机组转速不变的要求，发电机的极对数也应保持不变。在进行增容时，应对原定子绕组进行改造

5、，以降低绕组电阻，并避免其发热总量高于原绕组。提高绝缘浸漆工艺等级，使其达到F级［2］。可使用新型的绝缘材料为增大线规可适当减少绝缘厚度。将定子绕组和转子绕组的绝缘材料升级到F级后，保持机组温升处于B级绝缘水平最大温度限定范围内。若机组增容处于10%〜15%范围[3],则不需要改动定转子绕组。若机组增容幅度过大，可经过计算绕组截面积和匝数结果,对定子绕组及转子绕组进行更换。另外，水轮机增幅过大而无法与增容后的水轮机相匹配的情况下，为提高机组功率因数，可更换定转子绕组。1.5更新水轮发电机对水轮发电机所有部件进行更换，全部按照全新设

6、计标准进行设计是促进水轮发电机增效扩容的最有力的方法。但考虑到发电机部件多而复杂，对发电机所有部件进行更换不仅需要大量资金，而且还会浪费公共资源。因此，是否需要整体更换发电机应经过实地考察和综合论证。影响发电机效率的因素很多，转子绕组、定子绕组、定子铁心、通风冷却等装置出现问题均是影响发电机效率的重要因素。对发电机进行全面检测，找出原因，做出针对性改造。若需要进行整体更换时，可按照当前最为先进的设计技术进行更换，除此之外，还应注意遵循立式机组现有埋件、机墩不变动的原则。1.对电气主接线、短路电流进行计算和复核2.1计算复核电气主接

7、线一般电站的接入系统无需进行较大变动，只要主接线较为合理，在进行增效扩容改造时，可按照原有的主接线方案，仅需做好复核机组容量和选择设备工作即可。但一些电站多次改变原有主接线形式，造成现有主接线方式不合理，导致高耗损、多重复大容量、设备配置不合理等现象，此时需对•主接线方案进行优化。并复核输送容量、电压降，判断其是否达到增效扩容要求。另外，还应复核电气设备动热稳定性、开断电流和内部电流互感器变比等。为降低投资，避免浪费，应遵循不改变送出电压等级及接入系统点的原则。若需要改变主接线的运行和接线方式，并涉及到电力系统的保护整定值、计量等

8、问题时，应取得电力系统调度部门的认可后方可进行。2.2计算复核短路电流随着时代的发展，电力系统的容量大大增大，且结构系统也有较大变化，加上发电机的不断改进，致使电气参数也需要进行相应的变化。但早期投入使用的水电站拥有较小的电力系统容量。因此，需对这