农村小水电站机组增容改造实际方法

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分析探讨小水电站增效扩容改造

摘要：小水电站增效扩容改造，是指以提高综合能效和安全性能，增加发电能力，推进流域梯级优化调度为目的，在不增加原有机组台数的基础上对老旧水电站机电设备和配套设施进行的更新改造。增效扩容改造的目标是提高水电站综合能效和运行安全性能、合理利用水能资源、维护河道流域健康。增效扩容改造的重点是更新老化的机电设备，并对影响水电站发电效益、运行安全、河道流域生态环境的水工建筑物、机电金属结构及输出工程等进行必要的改造。本文主要对小水电站增效扩容改造的相关问题进行分析探讨。

关键词：小水电；增效扩容；意义；存在问题；措施

水资源是基础性的自然资源、战略性的经济资源和公共性的社会资源。人类利用水能的历史悠久，但早期仅将水能转化为机械能，直到高压输电技术发展、水力交流发电机发明后，水能才被大规模开发利用。当前水力发电几乎是水能利用的唯一方式，所以常把水电作为水能的代名词。新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国水电建设取得了巨大成就，装机规模世界第一，建设与管理水平均跻身世界先进行列。我国小水电资源区位分布与我国相对贫困人口区位分布基本相同，小水电在促进老、少、边、穷地区农村经济社会发展中起到了重要作用。在节能减排方面，小水电可以替代有限的化石能源，减少污染物的排放。

但是，我国早期建设的小型水电站，很多存在着技术水平落后、设备设施老化严重、发电效能逐年降低等问题，不仅造成了水能资源的极大浪费，还存在着很多安全隐患。在以后的工作中，要不断强化其增效扩容改造的力度，提高工作效率，使其发挥更大的经济、社会和生态效益。

浅谈小型水电站水轮发电机增效扩容改造设计

受使用年限的制约，我国很多小型水电站水轮发电机都出现了老化等问题，需要进行增效扩容改造。文章主要针对水轮发电机增效扩容改造的合理选取、电气主接线及短路电流的计算复核、电气设备的选择与布置、接地系统的检查与修复等方面问题进行了分析，希望通过文章的分析，对相关工作具有一定的参考价值。

标签：水轮发电机；增效扩容；改造设计

1 水轮发电机增效扩容改造的合理选取

1.1 定子绕组转子绕组的改造

在进行发电机增效扩容改造时，应考虑这样的原则，那就是增容后机组转速保持不变，发电机极对数也是不变的。而要想实现增容，就要改变原定子绕组，增大绕组线规，降低绕组电阻，使绕组电阻发热总量低于原绕组。绝缘浸漆工艺也是需要改变的部分，需要从B级提高到F级，采用新型的耐压高、介质损耗低的绝缘材料，降低绝缘厚度，这样做是为了最大限度的增加线规。

当定子绕组和转子绕组在F级后，还要控制机组温度在合理的区间内，各项指标正常，最大限度的保证机组的工作效率。就一般情况而言，设计发电机定转子绕组时都会有一定的裕量，在机组增容10%～15%的区间里，定转子绕组变动的可能性是不大的。但当机组增容在一个比较大的幅度时，就应根据实际的增容情况判断需要的匝数及绕组截面积，再有针对性的改换定子和转子绕组。增容幅度比较大时，由于机墩受限或其他原因无法和增容后的水轮机出力相一致时，更换定转子绕组的方法同样适用。

1.2 通风冷却系统的改造

发电机的温度和扩容也会受到通风冷却系统优良与否的影响。受到科学技术发展水平的制约，我国早期的发电机冷却器和风机的通风冷却系统问题还是比较突出的，散热效果不佳、工作效率低、噪音大都是其中的方面，正因为如此就比较容易出现结垢、锈蚀、堵塞等情况，冷却会受到阻碍，机组温度持续增加。所以进行更换是比较好的方法。

关于水电站增容改造的请示

尊敬的XXX领导：

我公司拥有一座位于XXX地区的水电站，该水电站建于X年，已经运营了多年。经过长期的运营和发展，我们发现水电站的发电容量已经不能满足日益增长的用电需求。为了提高水电站的发电能力，我们计划进行水电站的增容改造。

增容改造是指对现有水电站进行技术改造，提高发电装置的效率和输出能力，以增加发电容量。具体计划如下：

首先，我们将对水电站的发电设备进行全面检修和升级。包括检查发电机组的耐久性和可靠性，更换老化和损坏的设备，提高发电机组的效率和可靠性。

其次，我们将对水电站的水轮机进行改造。通过优化水轮机的叶片形状和结构，提高水轮机的流量和效率，并增加水轮机组数目，以增加整个水电站的发电能力。

另外，我们还计划对水电站的供电线路进行改造。优化供电线路的结构和布置，减小线路的功耗和损耗，提高发电设备的供电质量和效率。

最后，我们将对水电站的水库进行蓄水能力的扩展。通过对水库的除险加固工程，增加水库的蓄水容量，提高水电站的发电水位和发电能力。

为了确保增容改造工程的顺利进行，我们计划与相关专业机构

和专家进行合作，邀请他们提供技术支持和指导，以确保改造工程的设计和施工质量。

我们已经编制了详细的增容改造方案，并获得了部分投资方的支持。现特向领导请示，希望得到您的支持和批准，以便我们能够正式启动水电站增容改造工程。该工程的实施将有力地推动当地水电资源的综合利用和清洁能源的发展，也将为当地经济的可持续发展提供有力支持。

感谢您对水电站增容改造工程的关注与支持！我们将全力以赴，确保工程的顺利进行和圆满完成。

小型水电站技术改造工程电气设计与注意要点

发布时间：2022-06-14T06:42:28.089Z 来源：《新型城镇化》2022年12期作者：徐廷全[导读] 为满足社会各方面的需要，近几年来各种发电技术逐渐出现。小型水电站有社会经济效益大、工程效益高、工程任务少等特点，有着积极的作用。

赫章县赫能有限责任公司贵州毕节 553200摘要：为满足社会各方面的需要，近几年来各种发电技术逐渐出现。小型水电站有社会经济效益大、工程效益高、工程任务少等特点，有着积极的作用。由于小型水电站技术发展的时间不长，在长期运行后会出现一些技术问题，影响电站的经济和社会效益，因此对小

型水电站的技术改造方案和注意事项进行研究具有积极意义。

关键词：小型水电站；改造工程;电气设计；注意要点

小型水电站对我国水力发电领域的发展进程具有重要影响，其可以有效保护储量较低河流生态，因此小型水电站在运行及管理方面出现了一些问题，需要相关部门结合区域状况来分析小型水电站技术改造要点，同时要强化小型水电站施工管理来提升整体工程质量。

1 小型水电站技术电气设计类型 1.1 主接线计算复核设计

许多增效扩建电站的运行时间相对较长，输电工程和系统的连续地址相对固定，受各组成部分的影响很难改变，因此无需再论证电站接入系统。如果目前的主接线相对合理，在进行效率拓展创新时也可以适当保持原接线方案的效率。根据目前的实际环境，可以了解电流的计算效果进而选择设备。由于内外部因素的影响，单侧电站经常受到干扰，原来计划的接线形式没有了，设备的数量和类型也发生了变化。

试论小型水电站技术改造要点及施工管理

作者：高东斌王千里陈威

来源：《城市建设理论研究》2013年第25期

摘要：在我国经济高速发展，国民经济不断提高，同时面对着对电力的需求不断增长的大背景下。本文将结合小型水电站技术改造实际情况，提出小型水电站技术改造的几个较为重要的问题及施工管理。

关键词：小型水电站；技术改造；施工管理

中图分类号：TV731 文献标识码：A 文章编号：

1引言

近年来，我国国民经济的持续高速增长以及人民生活水平的不断提高，对电力的需求也逐渐加大。同时，面对越来越严峻的环境条件，节能环保逐渐成为人们关注的重点。在这样的大背景下，水利发电作为一种清洁可再生的资源，，受到人们的青睐。同时全国各地在小型水电站技术改造工作也展开，取得了一些成绩，但同时也存在一些问题。

2现阶段我国小型水电站存在的主要问题

2.1发电机组设备依然存在缺陷，不能适应新的水能及水力运转条件。

我国在建设大部分小型水电站时，因为时代条件的限制当时发电机组设备制造技术水平偏低，同时因为建设工期比较匆忙，这样的话就存在着选型马虎、盲目上马的情况。同时在这种仓促上马的情况下，有一些电站在初步设计时因为缺少必要的水文地质参考资料，从而使得电站建成后的来水量和水头与原本的设计值有较大偏差；或者由于一些类似泥沙淤积等原因，使得下游水位提高，从而降低了电站的发电水头，导致机组的运行对比最优工况出现了偏离。

尤其是近些年来，河流干流水资源情况的变动较大的，在这样的条件下这些设备明显已经不适应于新的水资源及水能情况，存在水力不足，运转效率低等问题，同时在加上一些私人投资的小型水电站，对于电站的维修护理资金投入不如预期，因此使得电站的发电机组运转不良，这样整体故障率较高，这就降低了相应的发电能力。

小水电增容技改分析

前可开发建设１．ｋ以上的中小水电站。与此同时，陵９万Ｗ醴
３机组增容改造的主要技术和方法
机组的增容改造主要涉及水轮机过流部件（轮、水转导机构、壳、水管）蜗尾和发电机部分。其中发电机的改造较简单，因发电机通常都有１％左右的容量裕度，增容中，密Ｏ在应切注意发电机温度的变化，果发电机温度升高较多，时如这应考虑对发电机进行增容改造。其方法是对发电机的定子线圈、缘或转子线圈进行更新改造，且提高绝缘等级。主要绝并是通过高性能的绝缘材料和电磁线，计新的发电机绝缘系设统和加工工艺，发电机容量增加２％一０。实践表明．使０３％在增容１％左右时，电机一般不必改造。０发针对水轮机部分的改造，轮机的转轮是机组增容改造水的关键。目前，水电站运行中的转轮绝大多数是采用传统在的一元流理论或二维势流理论设计的。随着流体力学和计算

小水电站增效扩容改造项目汇报

武威市凉州区

三座小水电站增效扩容改造项目

汇报提纲

武威市水利水电勘测设计院

二〇一一年十一月

我院受凉州区水务局委托编制了黄羊水电站增效扩容改造项目初步设计、南营水电站增效扩容改造项目初步设计、西营总干电站增效扩容改造项目初步设计。

由于三座电站建设年代早，机电设备、水工建筑、输电线路等设施老化严重，存在很大的缺陷。鉴于目前这种状况，只有对电站设备进行更新扩容改造，才能使电站达到高效、经济、安全、节能，满发、多供、少损、低耗等要求。在编制初步设计时，严格执行甘肃省水利厅《关于认真做好农村水电增效扩容改造项目初步设计工作的通知》（甘水农电发【2011】80号文），并按照水利部《农村水电增效扩容改造项目初步设计指导意见》、《农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见》以及《小型水电站技术改造规范（GB/T50700-2011）、《小型水电站初步设计报告编制规程》（SL179-2011）进行编制。

武威市凉州区

黄羊水电站增效扩容改造项目

汇报提纲

武威市水利水电勘测设计院

二〇一一年十一月

一、基本情况

黄羊水电站位于武威市区东南48km黄羊水库坝后处，是一座坝后灌溉季节性发电站，电站于1972年由原武威县水电局完成初步设计，

1982年10月电站建成并网发电。工程总投资270万元。装机容量2000KW（2×1000KW），设计水头41.86m，设计引水流量6.32m3/s，设计年利用小时数4140h，设计年平均发电量828万kW?h。电站建筑设施主要有发电引水隧洞、压力钢管、主副厂房、1、2号机组尾水隧洞、升压站等，发电机出线电压6.3kv，并网电压等级35kv，经16.4km输电线路至凉州区黄羊变电所。

小型水电站更新改造适用技术探讨

实例：浙江省桐庐县肖岭一级电站，建于
１７９４年，投入运行以来一直存在弃水时间长、弃水量大的问题，影响了该站站工程效益的充分发
作者简介：舒
静（９１，女，工程师，主要从事小水１８一）
站钢管接入隧洞，在原二级电站厂房下游５处建０ｍ
与河道上的翻板闸门和橡胶坝相比，溢洪道上
收稿日期：２１０１—０９—０５
基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目（０８１ｌ）中国可再生能源规模化发展项目２ｌ００９；Ｄ（２Ｂ６Ｃ－０００２。南京水利科学研究院Ａ一１－Ｓ１—０）２（年）科学基金项目（０８青２０）
ｉ０ｗ机组，将水库的正常蓄水位提高百度文库２Ｉ，０ｋ０ｎ
实例：临安市英公水库坝后电站于１７建９８年
成发电，装机容量为２３Ｗ。二级电站引水明 ×６０ｋ渠接坝后电站尾水，装机容量为２×１０ｋ５Ｗ，于
挥。１８曾将溢洪道堰顶加高２６９７年。０ｍ，增加兴利

水轮发电机组增容改造技术探究

上。
３．２改进发电机组绕组材料
早期的水轮发电Βιβλιοθήκη Baidu组的定子线圈绝缘材料一般采用沥青片云母浸胶绝缘，而这种定子绝缘技术早已淘汰落后，改用环氧粉云母绝缘材料。在对
２水轮发电机组增容改造必要性
早期的水轮发电机组增容改造时把沥青片云母浸胶绝缘改为环氧粉云母绝缘Ⅲ 能够有效提高水轮机水力利用效率。环氧粉云母的热传导系数与沥．２ｘ１０。ｗ，（ｒｎ・ ℃）与１．６ｘ１０ｗ／（ｍ・ ℃），因此要而进行相关改造的主要课题。 ① 是我国水轮发电机组经过多年长期的青云母的热传导系数分别为２定子线圈线规尺寸相同）采用环氧粉云母绝缘的定子线运行，机组主要发电设备出现严重的磨损和老化现象，机组实际效率显在相同的条件下（著下降。② 是水轮发电机组相关设备配套保守落后，当前技术进步促进圈向外热传导能力比采用沥青绝缘的定子线圈强。此外，环氧粉云母的电水轮发电机组效率进一步提高。此外，考虑经济方面的因素，对既有水电气强度比沥青云母的电气强度高，分别为２．４～４．５ｘ１０４Ｖ／ａｍ和１ｒ．６～２．５ × 站水轮发电机组进行增容改造措施与新建电站相比具有较好的经济效ｌＯｖ／ｎｍ，拥有同样电气强度的环氧粉云母绝缘层比沥青云母绝缘层的厚益，技术改造使用较小的投资即可完成，并且见效快。度薄，仅为沥青云母绝缘层厚度的８Ｏ～８５％。采用环氧粉云母材料作为定子线圈绝缘层，在减薄的位置根据实际情况适当增加定子线圈导线截面３水轮发电机组增容改造途径积，可以使得水轮发电机的容量得到极大的提高，同时还有利于定子线３．１提高水轮机出力的途径

小型水电站增效扩容改造技术分析

(3)槽面保温料。电解槽上部的热量损失占全部热损失的60%以上。而槽面保温料的厚度对电解槽上部的热损失有决定性的影响。可见,维持一个稳定的,均匀的保温料层对维持电解槽的能量平衡至关重要。显然,保温料越薄,槽上部散热损失占全部热损失的比例越大,料面变化越容易引起能量平衡的变化,电解槽的稳定性也就越差。

4电解槽热场平衡分析结果

热场分析结果不但可以用来分析所设计的保温结构是否合理,而且能提醒电解槽的操作者关注那些对热平衡影响最显著的参数或因素。通过分析得出以下结论:①阴极产生的热量在阴极中的分布状态。阴极的影响不是其热量分布,而是其产生的总热量。②上部热损失对炉膛內型有直接和重要的影响。③槽底和阴极钢棒热损失,对炉膛內型仅有次要的影响。

④侧壁传热对槽膛內型和槽温有重大影响,十分稳定的炉帮对保持稳定的热平衡十分重要。⑤环境温度变化导致炉帮相对基础条件的变动。⑥铝液高度变化比电解质高度对炉帮和槽温的影响更大。铝液高度增加3.8cm,引起电解质平均温度降低7℃,电解质高度增加5cm,引起电解质平均温度降低3℃。可见保持铝液高度的稳定对热平衡稳定十分重要。

在电解槽热场平衡运用中,现场工作管理人员,还应通过努力分析电解槽的槽况和相应的工艺技术参数控制,积极寻求铝水平、极距、电解质温度、过热度、分子比、氧化铝浓度控制的最佳临界点,以及炉膛的维护,针振的处理,时刻以炉膛为中心,以稳定为前提,以曲线为保证,以温度为主线,不断加强工艺管理,通过多方面举措,提高职工积极性,开展竞赛活动,优化技术条件,提高计算机控制系统,开展节能降耗和设备达标活动,并强化电流,争取利润最大值,全面搞好电解槽稳定高效生产,进而取得稳定高效的成果。

水电站增容改造工程方案

一、项目背景

水电站是一种利用水力发电的设施，其主要原理是利用水流的动能来旋转涡轮，从而带动发电机发电。水电站的能量利用效率高、无污染、可再生等优点，因此被广泛应用。随着社会经济的不断发展，对电力的需求也越来越大，为了满足这种需求，需要对现有的水电站进行增容改造。

二、项目概况

本项目为某地区的水电站增容改造工程，原有的水电站年发电量已不能满足需求，需要对其进行改造，以提高发电能力。据初步调研，该水电站改造后的年发电量将增加30%，发电效率将大幅提升。项目预算约为5000万元。

三、工程方案

1. 增加水轮机数量

为了增加发电量，首先需要增加水轮机的数量。通过增加水轮机数量来增加发电能力。

2. 提高水轮机效率

在增加水轮机数量的同时，也需要提高水轮机的效率。换用新型的水轮机设备，以提高发电效率。

3. 建设新的发电厂房

为了容纳增加的水轮机设备，需要扩建发电厂房。新的发电厂房将能容纳更多的水轮机设备，以增加发电能力。

4. 升级发电系统

除了增加水轮机数量和提高效率外，还需要对发电系统进行升级。包括升级发电机、升级输电线路等。

5. 环境保护设施

在进行增容改造工程时，也需要充分考虑环境保护。需要增加污水处理设备、噪音减排设备等，以保护周围环境。

6. 安全设施

水电站增容改造工程是一项重大工程，因此在施工过程中需要充分考虑安全问题。需要增加安全设施并进行安全管理，以确保施工过程的安全。

四、实施方案

1. 前期调研

在项目实施前，需要对水电站的现状进行全面的调研，包括设备情况、用地情况、环境情

浅谈小水电站的技改措施

摘要：从国内外已运行多年的水电站的情况看，老电站逐渐暴露出自身的一些

隐患和缺陷，影响电站的运行可靠性、利用率和效益。因此，对已运行了多年的

小电站进行技术改造，势在必行。

关键词：水电站；技改；措施

小水电的发展带动了工业、农业的发展和人民生活水平的提高。今天，很多

小水电的开发，已进入更新改造时期，如何利用好现有的设施设备和资源，是一

个我们今后工作中亟待解决的问题。

一、水电站存在的问题

主要存在的问题有：机组设备老化、设计不合理、效率低；大坝渗漏严重，

缺乏调蓄能力，威胁大坝及水电站安全等。职能主管部门宣传教育、监管力度不够，使小水电无序开发建设，安全运行管理不到位是存在问题的一个重要原因。

另外水电站业主片面追求最大经济利益，安全生产意识淡薄、安全投入少是存在

问题的另一个重要原因。安全隐患最多的电站是二十世纪六十至七十年代建造的

集体小水电站，这些电站原设计不是很规范，设备落后陈旧，能耗高，大多数已

到报废改造年限，业主单纯追求经济利益，安全意识差，舍不得投入改造资金，

极易发生事故。

二、小水电站的技改措施

1.做好技术改造规划。技术改造，可以提高小水电站的安全及稳定运行能力。积极引进先进技术和先进设备，提升科技含量，低投资，高收益。因此，我们必

须充分认识到小水电技术改造的重要性，引导企业和社会资本投资小水电的技术

改造。同时加强对企业技术改造资金的管理，严格技术改造资金流向，加强对资

金合理使用的监督管理工作。

技术改造的组织管理工作包括：制定企业技术改造规划，企业技术改造规划

应在国民经济总体规划指导下，按照行业和地区规划要求，结合企业实际情况，

浅析小型水电站增效扩容改造措施与技术

社会经济的迅速发展以及科学技术的不断发展，促进了小型水电站建设水平的进一步提高。针对小型水电站增效扩容改造成功案例越来越多，但是在这一过程中仍然出现了很多小型水电站发展的不确定因素。因此，加强小型水电站增效扩容改造研究的力度，对于小型水电站的发展而言具有极为重要的意义。文章主要是就小型水电站增效扩容改造措施与技术进行了深入的分析与探讨。

标签：水电站；增效扩容；技术

引言

小型水电站不仅是我国社会经济发展不可或缺的重要基础设施之一，而且是目前农业耕作地区和山区生态环境保护与建设最常用的保护手段。改革开放政策的实施，为我国小型水电站的建设注入了新的活力。尤其是针对高寒地区、缺电严重的边远小型地区而言，小型水电站的建设不仅彻底解决了电力短缺的问题，而且为高寒地区农业人口收入的增长以及农民生活条件的进一步改善奠定了良好的基础。

1、小型水电站增效扩容改造现状分析

1.1水工建筑物与引水系统的不合理

经过调查研究发现，我国目前的小型水电站大多采用的是引水式处理方式，这种处理措施导致水电站的渠首坝、引水渠、前池无排沙等相关设施在设计和使用的过程中都存在着极为不合理的现象，如果长期使用就会在汛期来临之际，对渠道的正常饮水产生非常严重的影响。再加上大多数小型水电站在厂房建设方面都存在着低于防洪标准的现象，增加了汛期水电站安全隐患发生的几率，对水电站相关设备以及工作人员的生命安全产生了极大的威胁。比如，我国大多数小型水电站引水系统结构设计方面存在的拦污栅不合理现象，导致水电站在汛期水流增加时经常出现被杂草、石块等堵塞，导致水电站发电量的下降。另外，还有很多水电站因为前池闸门拦污栅没有得到及时的整修，而导致汛期来临时经常出现因为树根或者石块卡在机组中，而导致发电机组无法正常运行。

水电站水轮发电机组技术增容改造

摘要：本文阐述了水电站水轮发电机组增容改造的原因和条件，介绍了增容

改造的方案比选、实施过程和增容改造后的试验情况及改造效益。

关键词：增容；改造；试验

引言

目前，电网的智能化即智能电网已成为现今能源、电力产业发展变革的重要

体现，对于智能电网的建设与研究越来越引起电力部门的高度重视，并将其上升

为国家战略，被列入中国“十三五”发展规划。电网的数字化属于智能电网的核心，只有实现高度数字化的控制、传递、采集等电网各环节信息处理，才能实现

电网的智能化及其各项高级应用。电网数字化涉及电网的用电、配电、输电、发

电等环节，而发电环节中水电站发挥着关键作用，所以有必要实现水电站的数字化。IEC61850标准的正式发布，使得变电站数字化技术的应用日趋成熟，现已广

泛应用于中国各个地区，国内有关研究机构以数字化变电站为基础，开始深入探

究数字化水电站的有关内容，而水电站现地设备与变电站相比拥有大量的自动化

元件，对实现数字化传输存在较大的难度。

1水电站水轮发电机组的运行模式

水轮发电机组的正常运行状态根据其导叶位置、转速、发电机出口开关位置、JANTX1N4122-1励磁开关位置的不同,一般分为停机各用状态、空转状态、空载运行、负载运行、调相运行等几种。水轮发电机组在正常运行的情况下，各个部件

之间是紧密联系的，并处于灵活转动状态。据大量生产实践证实控制好压油槽油

压表和调速油压表上的数值，可以为水轮发电机组的正常运行创造良好的条件。

两者不能存在较大差距，以免影响机组的正常运行。

2增容改造的实施

小水电站增容流程

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农村水电站的现状及对水轮机的技术改造

摘要：笔者通过近年来对农村小水电机组的接触了解到，不论是已经运行了多年还是近两年新投运的电站机组存在的一些问题进行分析，对农村小电站的发展现状及如何提高机组运行综合性能质量，争取最大发电效益等进行论述，并应积极开展以提高机组运行综合性能质量为主的技术改造工作。

关键词：农村水电站；水轮机；技术改造

一、前言

在农村小型水电站中，水轮发电机组是完成电能生产的关键设备，其运行综合性能质量的优劣直接关系到电站经济效益的好坏和电站能否安全可靠地生产。面对多年来农村水电机组运行中普遍存在的效率低、缺陷多及安全可靠性差等各种问题，小水电站业主须对农村小电站的发展现状及如何提高机组运行综合性能质量，争取最大发电效益等问题有一个明确认识，并应积极开展以提高机组运行综合性能质量为主的技术改造工作。

二、农村小水电站的发展现状

笔者通过近几年来对农村小水电机组的接触了解到，不论是已经运行了多年还是近两年新投运的电站机组通常都存在以下一些问题:

1.电站实际装机容量比根据水文、水能参数确实的装机容量偏小或偏大10%~20%。装机容量偏小情况多发生在20世纪80年代及以前建成的电站，而装机容量偏大多发生在近十年新建的小电站，许多电站机组在多数运行时间里达不到额定出力，电站经济效益和建设投资的回报都不能达到预期目标。

2.在农村小电站中，约有近50%的机组为20世纪70~80年代前制造的设备。受当时条件制约，这些机组多数使用前苏联与美国等20世纪40~50年代研制的机型，效率偏低，制造技术落后，总体能量指标较差，致使原来水力效率不高的转轮又偏离高效率区。

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农村小水电站机组增容改造实际方法

我国农村小水电资源丰富，主要分布在全国1500多个县(市)。到2003年底，已建成农村水电站4万余座，占全国农村水电资源可开发量的40%，其中运行30年以上的小水电站的装机容量1.53GW，运行20年以上的小水电站装机容量7.57GW，分别占已建成的小水电站总装机容量的5.3%和26.3%。这些小水电站的特点是：装机容量小(大多在0.5～3.0MW 以下)，台数多，技术落后，效率低，制造质量差，安全生产隐患多。因当时的库容和设计水头与现在的实际运行工况已有很大差距，许多电站水头已提高，具有进一步提高电站发电容量的条件，特别是近几年来，大电网对地方电网实行峰、谷电价和峰电超计划加价政策，因此让电网中调节性能较好的水库电站实行顶峰发电，多发峰电，少发谷电，就能明显提高地方网的负荷率和经济效益，许多水电站在原设计时未考虑电站的调峰容量，丰水期缺少调峰能力，因此，对这些电站进行增容改造，提高电站的调峰能力是提高电站和县电网经济效益的关键措施之一。

另外，发电机组运行十多年后，发电机定子绕组的绝缘老化比较严重。主要原因：热老化(因温升而老化)；机械老化(因热循环产生交变应力而老化)；电气老化(因过电压而老化)；环境老化(因吸湿、污损而老化)。在这些因素的综合作用下，绝缘老化会进一步加剧甚至击穿。综上所述，老电站进行增容改造是十分必要的。本文介绍几种增容改造方法，并提出改造过程中应注意的问题。

1 机组增容改造的方法

增容的目的是利用有限的资金更换或改造机组及部分设备，提高出力以获取更多的电能。本文以1.25MW的发电机增容为1.6MW为例，介绍机组增容改造的方法。

1.1 采用新发电机更换的增容方法

为充分利用水头容量，使发电机出力由1.25MW增至1.6MW，最简单的方法是更换整台发电机。采用全新的发电机(1.6MW)，既可以增容，又解决了原发电机定子绕组绝缘老化的问题；但是，采用1.6MW的新发电机投资大，要同时改造几台机组，一次性投资需要几百万元，对于许多小水电站而言，这笔费用难以承受。

1.2 改造原发电机的定转子绕组的增容方法通过改造原发电机定、转子绕组，可以使原发电机出力达到1.6MW，其改造措施如下。

(1)采用新型的绝缘材料——环氧粉云母替代沥青云母，其绝缘单面厚度减薄，提高槽满率，增加定子绕组的截面积，从而提高定子的额定电流，并减少铜损。

(2)定转子绝缘由B级提高为F级，从而提高了定转子的耐热性能和耐电压性能。

(3)改善通风结构：在定子上下端部开设通风口，在通风口增设排风机，从而大大降低温升。采用这种方法，可以节省改造费用(每台发电机改造只需30万元左右)。利用枯水期进行改造，既不影响水库的正常运行，又可及时发挥效益。

1.3 提高功率因数运行的增容方法

目前，随着较先进的高级水涡轮的研制和水涡轮制造工艺的提高，在保持原发电机结构尺寸不变，水轮机蜗壳、导水机构、尾水管保持不变和电厂水工部分不变的前提下，通过更换定子线圈和提高功率因数等措施，提高机组出力是可行的。

通过采用环氧粉云母来替代原来的沥青云母绝缘，可以加大定子绕组的截面积，同时，将发电机绝缘等级由B级提高到F级，原机组视在功率1562.5kVA，额定功率因数为0.8时，有功出力为1.25MW；通过挖掘原设计潜力，改造定子绕组后，发电机额定容量可达到

1895kVA，取COSφ=0.95时，有功出力可以达到1.8MW；另外，提高功率因数可以相应减少发电机的转子电流和励磁功率。

采用提高功率因数，无功由电容器补偿的方式，投资省(每台发电机增容费用28万元左右，包括补偿电容器)，采用无功补偿方式可以和电力部门协商。

2 增容改造中需注意的问题

以上介绍了发电机由1.25MW提高到1.6MW的增容方法，在增容改造中，应特别注意以下问题。

2.1 温升问题

采用改造原机组的增容方法，由于发电机尺寸没变，而出力增加，必然引起定转子温升的提高，采用新型绝缘材料，使绝缘等级由B/B提高为F/F，其允许温升如表1所示。

表1 允许温升表℃

B级 F级

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温度法电阻法埋置检温计法温度法电阻法埋置检温计法

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70 80 80 85 100 100

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可见：由B级提高至F级，温升允许值提高了20℃，而电机的允许温升与测量方法有关。发电机增容改造后，应验证定转子温升是否超出允许值。

2.2 水轮机改造问题

在以上介绍的增容方法中，着重考虑发电机的增容，而电站有功出力由水轮机决定，水轮机还存在效率问题；在额定水头基本不变的情况下，通过提高转轮效率和加大过流量使水轮机出力增加20%～25%；如发电机为1.25MW时，配HL263-LJ-100型水轮机，改造后，原水轮机输出功率不一定能达到发电机的增容要求，且效率较低，应更换为296型或A702、A703等新型低比转速、大过流量的新型水轮机。同时，在更换相应水轮机时，还要验证机组的飞逸转速是否符合要求。

由于水轮机和发电机是两个不同范畴的对象，其技术发展阶段不同；由于水轮机在水轮发电机组中处于原动机的地位，故对水轮机运行效率高低影响显著；水轮机的选型技术难度较大，影响参数也多，在水电站实际运行中出现的问题也比较多，这是符合客观规律的。因此，要求在小型水电站的增容改造中，必须分清主次，首先要抓住水轮机的改造，从而带动水轮发电机和整个水电站机电设备及水工金属结构的技术改造，这是应当遵循的原则。

2.3 输水系统的核算问题

在小型水电站增容改造中，有一个关键环节需要慎重对待，即水轮机输水系统。尤其是一管多机的引水式压力输水系统，应当从水力和调节保证参数两个方面进行核算。水力核算即是对水轮机输水系统的过流量和水头损失的数值关系进行核算，并绘制水头损失与流量关系曲线△h＝f(Q)，以分析选定最大允许的水轮机额定水头和设计引用流量。

调节保证核算就是从机组运行特性和输水系统水力特性两方面来核算机组运行的过渡过程中可能发生的最大水压力和最大转速升高值，并检查前者是否在水轮机输水系统设计水压力的范围内，以研究和确定采取加固补强措施的合理性和可能性。

总之，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。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，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；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，并且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。