水电站增效扩容电气设计研究

水电站增效扩容电气设计研究

陈夏溪

广西贺州市路花电力有限公司 广西贺州 542899

摘要:随着中国经济的不断发展，对电力的需求也在不断增长。在南方，水电站主要用来发电。目前，小水电站采用提高效率和发电能力的方法来提高小水电站的发电能力，同时提高小水电站的运行稳定性。针对小型水电站在扩容过程中不能适应电气设备的问题，对小型水电站的电气设计进行了分析和探讨。
关键词:增效扩容 电气设计 水电站

1引 言

目前，我国正在进行水利优化改造，新水利建设项目也促进了地方水利发展的多样化，增强了早期单一运行系统的功能。同时，发电机的承载能力也在不断提高，这就要求对水电系统进行改造。目前，我国水电站辅助设备、高低压配电设施、直流保护及控制保护等一、二次电气设备技术相对落后，设备陈旧落后，故障多，能耗高，大部分设备报废，不能购买备件和备件，设备整体自动化程度低。因此，提高发电机效率和扩容是水电站改扩建必不可少的措施。发电机运行优化有利于水电资源的综合调度。因此，水电站应根据社会发展的需要，进行科学可行的容量规划。

2 开展水电站增效扩容的重大意义

对于我站而言，一般设备已经建造和运行了20多年。在电站中，原有的设备、保护系统、自动控制系统、高压配电变压器和引水发电系统都会出现不同程度的老化，不能满足电网和社会经济发展的需要，存在诸多安全问题，高压设备频繁发生故障，降低运行效率，增加维护和运行成本，不能满足稳定运行和安全生产的要求。另外，实际运行表明，水电站机组的设计和选型不合理，影响了水电站的发电效率。因此，有鉴于此，有必要尽快实施水电站的扩建和提高效率，尽快制定水电站的扩建和提高效率的方案。全面提高水电站的效率和容量，不仅可以巩固水电发电的现状，而且可以扩大水电站的装机容量和发电能力。

3做好水轮发电机增效扩容改造工作

早期小型水电站由于设计、技术水平和运行多年的限制，出现了发电机温升过高、绝缘老化、发电效率低、定子铁芯松动等问题。只有找出问题的根源，才能从根本上解决问题。
3.1改造定子铁心

一般来说，定子铁心相对稳定，很少出现故障。如果试验后无需更换定子铁芯，可根据容量膨胀的要求对铁芯结构进行优化，对不合格的硅钢片进行更换。铁芯是发电机的主要电磁损耗部分。由于发电机定子铁心在运行初期和多年时间内存在材料问题，容易出现滞后损耗大、绝缘老化、铁心松动等现象。

3.2改造推力轴承

推力轴承承受全部轴向载荷，其性能的好坏直接影响发电机的正常安全运行。根据膨胀机的性能，对推力轴承的推力负荷进行复核，通过对运行情况的综合分析，确定推力轴承是否需要更换或改进。弹性金属塑料瓦可以代替巴氏合金瓦。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。

3.2改造机组冷却系统

发电机的冷却系统对发电机的温升和容量膨胀有很大的影响。发电机早期冷却系统存在效率低、噪声大、散热差等问题。长期运行后，降低了机组的冷却功能，提高了机组的温度。因此，有必要更新机组的冷却系统。有些小机组采用通风或自然降温方式，发电机的温升受环境温度的影响。建议在启动机器之前加热机器，并在启动机器之前驱走潮湿的空气。

3.3改造定子绕组转子绕组

为了满足恒转速的要求，发电机的极点对数也应保持恒定。增加容量时，应对原定子绕组进行改造，以减小绕组的电阻，避免绕组产生的总热量高于原定子绕组的总热量。.将工艺级绝缘清漆提高到 f 级。一种新型的绝缘材料可以用来增加线规，以减少绝缘的厚度。当定子绕组和转子绕组的绝缘材料提高到 f 级时，当容量增加10% -- 15% 时，机组的温升保持在 b 级绝缘水平的最高温升限度内，不需更换定子绕组和转子绕组。如果容量增加范围过大，可以通过计算绕组截面积和匝数来代替定子绕组和转子绕组。此外，为了提高汽轮机的功率因数，如果涡轮增压过大，不能满足增容汽轮机的要求，可以更换定子和转子绕组。

3.5更新水轮发电机

提高水轮发电机效率和容量的最有效方法是按照新的设计标准更换水轮发电机的所有部件。然而，考虑到发电机零件的数量和复杂性，完全更换将需要大量资金和公共资源的浪费。全部更换发电机应进行现场检查和综合论证。当真正需要更换整体时，根据最先进的设计技术进行更换，此外，还应遵循现有垂直埋设单元的原则，同样依据。

4电气主接线、短路电流的复核

4.1复核电气主接线

在一般电站改造中，由于接入系统方案改变不大，按原有电气主接线检查机组容量和设备选型。但也有一些电厂的主接线形式不合理，存在一些隐患，需要优化主接线方案，检查传输容量、电压降，以确定是否满足有效扩容要求。为了减少投资，避免浪费，应遵循不改变输出电压水平和接入系统点的原则。如果需要改变干线的运行方式和接线方式，并涉及电力系统的保护整定值和计量，应事先征得电力调度部门的同意。

4.2复核电站短路电流

随着时代的发展，由于电力系统规模和结构的变化，电气设备技术的改进和新材料的应用，电力系统的电气参数发生了很大的变化。因此，根据现有的电力系统参数或电力系统开发规划和改造机组的参数，对改造后的水电站的短路电流进行复核。根据计算结果，可以对现有电气设备的断开性能进行评估，重新选择电气设备的参数和类型。为了保证电力系统的长期安全运行，必须更换一些能耗高、老化严重的设备。

4.3电气设备的选择

早期建成的水电站受到资金投入和技术水平的限制，现有电气设备存在安全隐患大、性能差、备件购置困难、维修困难等问题。这些设备不仅消耗大，断电电流小，环境污染大，不经济，不环保，增加了电站和电网的安全隐患。因此有必要更换这些电气设备。电气设备的选型应遵循技术先进、安全可靠、维修方便、经济耐用的原则。根据短路电流的计算结果和增容后的参数进行选择。

4.4检查和修复接地系统

作为保证电站安全运行的重要参数，接地电阻的大小必须满足工频短路电流和雷电冲击电流的要求。既有电站经过多年运行，接地网腐蚀严重，尤其是裸露的接地线损坏严重。为了保证水电站的正常安全运行，必须对接地系统进行大修。修理接地线之前，先测量现有接地线的接地电阻，检查接地线的连接情况，看是否有腐蚀、松动等现象。如果不能满足设计要求，则短路电流的计算结果与电力系统的改造要求相符。改造地下接地网和尾水管将耗费大量资金和物力，因此增加接地网面积和改造户外开关站接地网是一种合理的选择。如果接地网系统稳定，接地电阻满足设计要求，则只能根据最新的设计要求对腐蚀严重、接触不良的接地网进行改造和修复。

5总结

小水电站在提高效率和扩容过程中，电气设计应注重发电机、设备和水轮机的改造，使整个水电站的设备能够协调一致，确保小水电站改造的成功，提高小水电站的经济效益。
参考文献:
[1]袁秀.柳沟一级水电站增效扩容电气改造方案[J].电气技术,2014(04).

[1]谢雪梅, 章阳烽, 项艳. 水质环境自动监测技术应用探讨[J]. 节能与环保,2019(04) :108-109.
[2]黄珊珊. 探究水质环境监测技术和仪器的发展[J]. 科学技术创新,2018(11) :194-195.

[3]陈义军，任金明．龙开口水电站施工进度设计及实施[J]．水利规划与设计，2015 (07 ):8 1 -8 2.

[4]林上群，黄德志．苍南桥墩水库电站增效扩容改造技术探讨[J]．中国水运:下半月，2014 (05 ):204 -205.

[5]刘婷婷，吴向荣．螺滩电站增效扩容方案及效益分析[J].小水电，2O14（02):48 -5 1 .