摘要：为确保小水电站增效扩容改造项目实施的管理，加快水电站改造项目的建设速度，国家对小水电站进行增效扩容方面做了大量的工作，出台了一系列水电站改造资金补助的政策。这些政策的实施极大地改善了投产早、效率低、技术落后、安全程度低的水电站，并且使得有限的水资源得到了有效的利用与发展，有效的保证了水电发展的需求。本文主要就是根据实践工作经验了解水电站增效扩容改造的相关内容。
关键词：水电站；增效扩容；改造措施
1 工程概况
武鸣县宁武电站属宁武防洪调水管理所管理，位于宁武镇旧圩，于1989年兴建，1990年投入运行。宁武水电站是一座河床式电站，装有2台水轮发电机组，机组发电是以大网联网运行，总装机容量为：1260千瓦 (2台×630千瓦)，年利用小时数4500小时；设计水头4.2米，单机设计流量为18.8m3/s，设计引用流量 37.6 m3/s；电站坝址以上雨水面积2890平方公里，多年平均降雨量1323.6毫米，多年平均蒸发量1215.3毫米（水面蒸发量）。本工程将机组装机容量由原来的（2×630）kW增至（2×700）kW，原多年平均发电量为513万kW•h，技改增容后，多年平均发电量将增至609万kW•h。
2 水电站存在的主要问题
2.1 设备老化，发电效率降低
宁武水电站投入运行20多年了，不少电气设备已经老化，维修困难，且厂家已不再生产，有关器件难以配齐，控制保护及二次电气设备为常规型式系统落后，远不能适应目前监控保护综合自动化管理的发展要求，出现了一些影响正常安全运行的问题和事故隐患。
2.2水轮机的运行效率较低，参数性能十分落后
武鸣县宁武水电站于1989年兴建，投入运行至今已经有23年，根据规定水电工程机电设备的使用年限（服役期）为25年，大部分机电设备已接近此年限。在技术以及设备方面依然十分落后，特别是对水轮机的水力模型的开发依然处于落后的水平，还依赖于国外的先进技术，早期的水电站所采用的水轮机型号均为苏联或者美国等发达国家所研制的机型，这些机型在某些地方的小型水电站中依然在使用，但是与现代化的技术水平相比，传统的水轮机在转速以及容量方面效率依然很低，而且水轮机的水力稳定性与安全性能较差，宁武电站存在问题日益凸显。
3 改造的必要性
宁武水电站投入运行20多年，具有较好的经济效益，同时也存在机组效率低、机电设备老化、运行不稳定、故障率高，自动化程度低等问题。随着科学技术的迅猛发展，计算机越来越广泛的应用，实施计算机综合自动化技术改造，可使运行安全可靠性大大提高，操作维护也十分方便，可达到了“无人值班、少人值守”的要求，提高了运行的可靠性又节省了运行成本。为充分利用水能资源，提高电站经济效益和运行的安全可靠性，因此，对电站进行增效扩容改造是必要的。
4 宁武水电站增效扩容工程建设任务、设计标准及完成的主要工程量
4.1工程建设任务
本工程将机组装机容量由原来的（2×630）kW增至（2×700）kW，原多年平均发电量为513万kW•h，技改增容后，多年平均发电量将增至609万kW•h。主要建设内容为：建筑工程，水轮发电机组及其辅助设备、调速器、励磁装置、厂用电系统等设备采购、拆除及安装，金属结构设备及安装工程。
4.2主要技术特性指标
宁武电站1#、2#机组装机容量为（2×700）kw，水轮机设计流量为40.0m3/s，型号为：ZDT02-LH-200立式混流水轮机，设计水头4.20 m，单机额定出力700kw，额定转速 176.47 r/min；配套型号为SF700-34/2150的发电机共2台，其额定功率700kw，额定容量875 kvA，额定电压 400 V，额定电流1263A，功率因数0.8。1#、2#机组设计年平均发电量609万kwh，设计年均运行小时4350h。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据工程设计标准，为达到增效扩容目的，改造后主要设备的技术特性达到以下指标：
4.3水轮发电机组
更换水轮机转轮、水轮机主轴：通过更换水轮机转轮，提高水轮机过水能力和效率。由于原水轮机主轴不够长，现状是水轮机主轴加了一节与发电机主轴法兰盘连接，在几十年的运行中，给安装检修带来不便，这次增效扩容改造，考虑更换水轮机主轴，要求其长度刚好与发电机主轴法兰盘连接吻合。具体尺寸与厂家订货时，要求厂家到现场实测后才生产。
更换水轮发电机定子线圈、转子线圈：发电机的运行年限已达20多年，运行时间过长，绝缘老化，转子松动。机组出力不足，所以也需要更换发电机定子线圈、转子线圈，以提高水轮发电机效率及容量。
4.4更换调速器
由于机组增效扩容改造后，调速器没有进行过技改，故障较多，因此需要更换调速器，以满足调节水轮机的要求。而且本次技改后将采用综合自动化装置对整个电站监控保护，原调速器也已不能满足微机监控、通讯等要求，需更换微机调速器2台。
4.5更换厂内桥式起重机
更换新的桥式起重机，以满足电站检修的要求。型号为： QD电动双梁桥式起重机20/5吨，跨度8.5米。
更换的起重机与原来旧的起重机的自重相当，本次主要是更换设备，没有对厂房建筑结构进行破拆，不应存在结构安全问题。
4.6辅助机械设备
（1）气系统
本次增效扩容改造工程，新的调速器自身带自动补气装置，为检修用气方便，仍保留高压气系统。低压系统，空压机已陈旧老化，更换新的低压空压机和制动屏。
（2）水系统
更换陈旧老化的设备，包括上导冷却器、冷却供排水管、阀门、供排水泵、滤水器等。
4.7电气设备改造
宁武水电站本次技术改造不改变系统的主接线型式，一次电气部分的技术改造主要有以下几方面：
（1）将电站原用的老式S7型变压器更换成节能低耗的S11型变压器。
（2）将电站原用的低压发电机控制柜及厂用配电柜进行更换（包括更换断路器、隔离开关、互感器等）。
（3）将站内老式的直流系统和励磁系统进行更换。
（4）将站内已用多年老旧的0.4kV 的电力电缆更换成VV型交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。
（5）将原10kV侧县城明秀开关站线路用的DW2-10型多油断路器更换成真空断路器。
4.8过电压保护及接地
（1）过电压保护
宁武水电站的过电压保护应符合DL/T621-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。
（2）接地
宁武水电站的接地应符合DL/T621-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。本电站的接地主要包括保护接地、工作接地和防雷接地，上述三种接地装置连成一个总接地网。总接地装置由自然接地网和人工接地网组成。自然接地网主要利用水工建筑物中的钢筋、引水压力钢管等自然接地体组成。若电站原接地网老化，接地电阻值达不到要求时，可在容易降低接地电阻的空地采用扩大接地网面积的措施或在尾水渠中敷设水下人工接地网并与厂房接地网相连。若仍不能满足要求，可采取增加防腐降阻接地极的措施来降低局部土壤电阻率，以减小接地电阻。
参考文献
[1]湖北省小型水电站增效扩容改造前期调查分析[J].尹刚.中国水能及电气化.2012(10).
[2]水电站增效扩容改造过程中常见问题分析[J].陈文丽.科技与企业.2015(23).
论文作者:牙祖恒
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/28
标签：宁武论文; 水电站论文; 水轮机论文; 电站论文; 调速器论文; 过电压论文; 机组论文; 《基层建设》2017年第14期论文;