阜寧水電站改造技術(shù)路線

盛成軍

（阜寧縣防汛防旱辦公室，江蘇 鹽城 224400）

1 工程概況

阜寧水電站位于江蘇阜寧縣陳集鎮(zhèn)閘東村境內(nèi)，于1972年興建，1975年投運，與阜寧腰閘、阜寧船閘并列橫跨于蘇北灌溉總渠上，本站上游公路橋同阜寧腰閘、阜寧船閘上閘首公路橋在同一軸線上，3座水工建筑物構(gòu)成一個水利樞紐。本站安裝7臺GDJ1-WG-160 豎井貫流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量1400 kW，設(shè)計水頭2.5 m，引水流量70～84 m3/s。

由于受當(dāng)時客觀條件限制，導(dǎo)致阜寧水電站存在很多不足之處，加之近30年的運行，發(fā)電機組及升壓站等設(shè)備已嚴重老化，操作困難，安全性能降低，發(fā)電效率低下，工程效益得不到充分發(fā)揮，因此，對水電站的技術(shù)改造迫在眉睫。為了充分發(fā)揮電站的效能，提高發(fā)電效率，2011年對水輪發(fā)電機組和相關(guān)電氣設(shè)備進行了技術(shù)改造，并適當(dāng)擴大水輪發(fā)電機組容量。

2 技改的主要內(nèi)容

2.1 發(fā)電機組改造

2.1.1 水輪機改造

阜寧水電站水輪機的原轉(zhuǎn)輪型號為GDJ1，選用GDJ1 轉(zhuǎn)輪主要是受當(dāng)時技術(shù)水平和條件的限制，其在生產(chǎn)加工、模型選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用等方面均存在一定的局限性。隨著技術(shù)的進步，特別是近年來，一批適合低水頭豎井貫流式機組的轉(zhuǎn)輪相繼問世，大大改善了電站的裝機效率。經(jīng)技術(shù)比較，本次改造選用GDB 轉(zhuǎn)輪，其性能已在多個電站中得到證明。

2.1.2 發(fā)電機改造

阜寧水電站原使用的發(fā)電機是T145-10 型同步發(fā)電機，為同軸勵磁機提供勵磁電源，勵磁接線方式為長分聯(lián)接法。經(jīng)過近30年的使用，發(fā)電機絕緣老化，凸極式勵磁繞組接頭經(jīng)常因脫焊而燒壞；同軸勵磁機換向器磨損嚴重，直徑變小，造成換向困難、磨損加劇，容易產(chǎn)生火花，使其運行工況進一步惡化；有些換向器已達到無法修復(fù)的程度，故障率高，維修頻繁，直接影響發(fā)電機的安全運行和經(jīng)濟效率。考慮發(fā)電機與改造后水輪機相配套，同時提高發(fā)電機的運行效率，并保證其安全運行，技改采用SFW250-8/740 型可控硅勵磁的同步發(fā)電機組，單機額定功率250 kW。

2.1.3 調(diào)速器改造

阜寧水電站原調(diào)速器為非標產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)形式為立式兩級變位齒輪傳動，強迫潤滑。該裝置穩(wěn)定性、密封性、潤滑條件差，運行時有振動現(xiàn)象，維修工作量大，零配件購置困難，且價格昂貴，直接影響機組的運行時間及效率。為了提高調(diào)速器的傳動效率和運行可靠性，將調(diào)速器改為單級傳動，改強迫潤滑為飛濺潤滑。調(diào)速器采用LZDY450-4.5 標準系列產(chǎn)品，提高互換能力，備品備件容易采購，且可節(jié)省檢修時間，延長設(shè)備的使用壽命。

2.2 電氣設(shè)備改造

2.2.1 變壓器更換

阜寧水電站原使用的兩臺主變?yōu)镾JL-1000/35/0.4 鋁芯變壓器，該變壓器經(jīng)過近30年使用，幾經(jīng)大修，安全性能指標都有所下降，且損耗大，運行很不經(jīng)濟。為保證電站安全運行，提高經(jīng)濟效益，將兩臺主變更換成S11-1250kVA-38.5/0.4 節(jié)能型變壓器。

2.2.2 斷路器更換

阜寧水電站使用斷路器原型號為DW1-600/35 型多油斷路器，因性能低下，密封性能差，每次預(yù)防性試驗，都是交流耐壓不合格，于1994年更換成SW2-1500/35 型少油斷路器，配置CT2 彈簧儲能操動機構(gòu)，但該設(shè)備絕緣性能較差，操動機構(gòu)機械傳動部分復(fù)雜，易發(fā)生故障，檢修困難。隨著電氣設(shè)備的更新?lián)Q代，高壓設(shè)備進入無油化階段，為保證斷路器安全、可靠，消除電氣火災(zāi)、爆炸等事故隱患，對斷路器予以更換，選用了ZW7-40.5型戶外高壓真空斷路器。

3 技改中要注意的幾點問題

3.1 優(yōu)化設(shè)計，獲取最大的經(jīng)濟效益

小型水電站的技術(shù)改造，必須貫徹先進性、合理性、經(jīng)濟性和特殊性原則。應(yīng)該針對各個水電站的具體情況，因地制宜，進行優(yōu)化設(shè)計。所謂先進性就是要擇優(yōu)選用一個性能先進、技術(shù)成熟的好轉(zhuǎn)輪和配套性能先進、運行可靠的水輪發(fā)電機及其輔助設(shè)備；合理性就是要緊密結(jié)合和妥善處理水電站的不可變更或不宜變更的制約條件；經(jīng)濟性就是要在有限的投資情況下，盡量增加年發(fā)電量，提高水電站的經(jīng)濟效益；特殊性就是特殊問題用特殊辦法處理。例如：對于多泥沙河流上運行的水輪機，）既要改善其運行特性，又要采取抗泥沙磨損的綜合治理措施，延長水輪機的使用壽命，只有考慮全面才能較好地達到先進性、合理性和經(jīng)濟性。另外，一定要委托有資質(zhì)的單位進行技術(shù)咨詢并做到優(yōu)化設(shè)計，還要請專家對改造設(shè)計方案進行審查。因為一個好的設(shè)計方案，可以出水平、出效益；反之，不重視設(shè)計，容易造成不必要的返工和經(jīng)濟損失。

3.2 采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝

小水電是技術(shù)密集型行業(yè)，隨著科技的進步，小水電技術(shù)也走向新的發(fā)展階段。小水電技改中要注意推廣使用新產(chǎn)品、高科技產(chǎn)品：（1）性能好、效率高的新型轉(zhuǎn)輪，出力可提高3%～10%；（2）采用高科技改善電磁性能的發(fā)電機，通風(fēng)條件改觀，出力條件得以提高；（3）標準變電所、廠房；（4）計算機監(jiān)控新技術(shù)，提高機組自動化水平；（5）重錘閥代替蝴蝶閥，用于上網(wǎng)電站可以有效地防止系統(tǒng)突然甩負荷對電站可能產(chǎn)生的危害；（6）新型壓力管材料及不銹鋼水輪機葉子或轉(zhuǎn)輪；（7）發(fā)電機定轉(zhuǎn)子線圈采用F 級絕緣工藝結(jié)構(gòu)。

3.3 注重水輪機的選型

水輪機和發(fā)電機是兩個不同范疇的對象，其技術(shù)發(fā)展階段不同，由于水輪機在水輪發(fā)電機組中處于原動機的地位，故水輪機運行效率高低影響顯著；水輪機的選型技術(shù)難度較大，影響參數(shù)多，在水電站實際運行中出現(xiàn)的問題也比較多。因此，在小型水電站的增容改造中，必須分清主次，首先搞好水輪機的改造，從而帶動水輪發(fā)電機和整個水電站機電設(shè)備及水工金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造，這也是應(yīng)當(dāng)遵循的原則。

3.4 選擇技術(shù)精良的專業(yè)安裝隊伍，把好驗收、試驗關(guān)

水電站改造涉及的機電設(shè)備安裝內(nèi)容多、技術(shù)復(fù)雜，安裝質(zhì)量直接關(guān)系到機組的安全運行和效率。因此，改造一定要選擇技術(shù)精良的專業(yè)安裝隊伍，同時要把好每個層次的檢測調(diào)試、驗收關(guān)。

4 結(jié)束語

阜寧水電站技改前單機最大出力只有180 kW 左右，技改后單機最大出力增加到250 kW，按電站年利用時間6000 h 計，初略估算技改后的經(jīng)濟效益全年約增加發(fā)電量29.4萬kWh。經(jīng)過一年的運行，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，達到了預(yù)期的技改效果。