小型水电站技术改造中应注意的几个问题

文章摘要：２．５水轮机与电气设备不配套 有些小型水电站水轮机的输出功率大于发电机或主变压器的额定容量，形成“大马拉小车”，使水电站的设计出力受到限制，发电时出现不正常的弃水现象。也有的水电站发电机容量大于水轮机出力，形成“小马拉大车”，既浪费了设备容量，也增大了运行损耗。因此，小型水电站在进行技术改造前，必须查清存在哪些问题，包括实际运行时的水头、来水量、弃水量、机电设备状况、水工建筑物及金属结构运行状况等，只有彻底摸清问题，才能有针对性地进行技术改造，取得实实在在的改造成果。３优化设计，获取最大的经济效益 为了做好小型水电站的技术改造，一定要委托有资质的单位进行技术咨询并做到优化设计，还要请专家对改造

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２．５水轮机与电气设备不配套
　　有些小型水电站水轮机的输出功率大于发电机或主变压器的额定容量，形成“大马拉小车”，使水电站的设计出力受到限制，发电时出现不正常的弃水现象。也有的水电站发电机容量大于水轮机出力，形成“小马拉大车”，既浪费了设备容量，也增大了运行损耗。因此，小型水电站在进行技术改造前，必须查清存在哪些问题，包括实际运行时的水头、来水量、弃水量、机电设备状况、水工建筑物及金属结构运行状况等，只有彻底摸清问题，才能有针对性地进行技术改造，取得实实在在的改造成果。

３优化设计，获取最大的经济效益
　　为了做好小型水电站的技术改造，一定要委托有资质的单位进行技术咨询并做到优化设计，还要请专家对改造设计方案进行审查，因为一个好的设计方案，可以出水平出效益，反之，不重视设计，容易出庇漏而造成不必要的返工和经济损失。例如，浙江横锦水库一级水电站，装机容量２×３０００ｋＷ，拟增容至２×４０００ｋＷ，委托中国水利水电建设工程咨询渤海公司承担技术咨询，优选了主机设备和制造厂家，不仅采用了国内最新技术产品，而且为业主节省了机组设备投资１０８．２万元，占合同总价的１５．７％。
　　小型水电站的技术改造，必须贯彻“四性”原则，即先进性、合理性、经济性和特殊性。应该针对各个水电站的具体情况，因地制宜，进行优化设计。所谓先进性就是要择优选用一个性能先进、技术成熟的好转轮和配套性能先进、运行可靠的水轮发电机及其辅助设备；合理性就是要紧密结合和妥善处理本电站的不可变更或不宜变更的制约条件；经济性就是要在有限的投资情况下，尽量增加年发电量，提高水电站的经济效益；特殊性就是特殊问题用特殊办法处理。例如，针对多泥沙河流上运行的水轮机，既要改善其运行特性，又要采取抗泥沙磨损的综合治理措施，延长水轮机的使用寿命，只有全面考虑才能较好地达到先进性、合理性和经济性。多数小型水电站的技术改造以水轮发电机组的改造为主。在技术改造设计中，一般采取以下几种方式：
１）对于水头、流量与原设计变化不大，而水轮机设备陈旧、性能落后的水电站，可采用更新改造或增容改造方式。选用该水头段导水叶相对高度ｂＯ相同或相近的新型转轮，如无合适的新型转轮，则应重新（或改型）设计转轮，或者改进过流部件型线与结构。其目的在于提高水轮机的运行效率，增容，增加年发电量。例如，北京西郊门头沟军庄水电站，装有６台ＺＤ７６０－ＬＭ－１００型机组，单机额定出力１２５ｋＷ，实发１００ｋＷ，采用优化设计的三叶片转轮后，单机出力提高到１８０ｋＷ，比原设计提高４４％，比改造前提高８０％。
２）对于水头、流量比原设计减少了的水电站，宜采取减容改造方式。即根据水电站的实际运行水头和流量，降低水轮机的额定水头，减小额定输出功率，选用合适的新型转轮或重新设计转轮，其目的是将水轮机调整到最优或较优工况区运行，以提高其运行效率，增加年发电量。例如，山西省灵邱县北泉水电站，装机２×１２５０ｋＷ，水轮机型号为ＨＬ７０２－ＷＪ－７１（Ｈ＝４２ｍ，Ｑ＝３．６２ｍ３／ｓ），枯水期实际电站平均流量仅２．３ｍ３／ｓ，一台机也只能带４００ｋＷ～６００ｋＷ，因此，专门为枯水期配制了一个转轮，额定出力８００ｋＷ，投运后出力反而比改造前增加２００ｋＷ，多发电效益十分明显；又如江西省新余市江口水电站，原设计水轮机型号为ＺＤ５８７－ＬＨ－３３０（Ｈ＝１９．５ｍ，Ｑ＝５４．７ｍ３／ｓ，Ｎ＝８８００ｋＷ），电站实际运行水头仅１７ｍ，机组只能发７８００ｋＷ，水轮机型号改用ＺＤ１０５－ＬＨ－３３０后，单机出力提高到９０００ｋＷ，增容１５％。
３）对于水头、流量比原设计增大了的水电站，应采取增容改造方式。应根据电站实际运行水头和流量增大的具体条件，提高水轮机的额定水头，加大额定输出功率，选用合适的新型转轮或者重新设计转轮，其额定转速应结合水轮发电机的改造方式确定，最终应使水轮机在较高效率区运行。这样既加大了单机容量又提高了水轮机的运行效率，电站年发电量也有较大增加。例如，广西靖西县坡卅一级水电站，装机２×５００ｋＷ，原设计水轮机型号为ＨＬ３００－ＷＪ－５０（Ｈ＝３５ｍ，Ｑ＝４ｍ３／ｓ），而电站实际运行水头达４０ｍ，故将水轮机型号更换成ＨＬ２４０－ＷＪ－５０，每台机的出力提高９０ｋＷ，增容１８％；又如浙江省诸暨市石壁水库电站，装机容量１４６０ｋＷ（２×６３０＋１×２００），电站结合保坝工程，将土坝加高７．５ｍ，增设溢洪道，提高了运行水头，故将原ＨＬ１２３－ＷＪ－７１型水轮机改为ＨＬ１２３－ＷＪ－７４型（转轮直径增加３ｃｍ），单机容量由６３０ｋＷ增加到８００ｋＷ，增容２７％，对水轮机尾水管和后盖板也进行了技术处理，还更换了发电机定子和转子绕组并提高了绝缘等。

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