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摘要：本文对乌坑二级电站的工程的电气设备改造进行了阐述，并对该电站的电气设备增效扩容改造提出了改造原则，最后对电气设备增效扩容改造的具体技术措施进行了分析，旨在为电站的增效扩容顺利实施提供技术依据。
关键词：电站;电器设备;增效扩容;效率提升
1 引言
水电是重要的可再生能源和清洁能源，我省水力资源较丰富，拥有较多的小型水电站。但由于电站建设年代较早，设施陈旧、设备老化严重、机电设备故障多、效率低下，水能资源利用率低，运行维护成本过高等因素使电站处境十分困难，电站安全无法保障，可持续发展空间严重不足，已经无法满足经济发展的需要。因此，根据水电站实际情况，需要进行增效扩容改造，提高水电站自动化、信息化和现代化水平，消除各类安全隐患，保障公共安全和生产安全。
2 电站工程概况及存在问题
乌坑二级电站位于漳平市永福镇颖水村乌坑自然村，电站坝址位于赤水溪中段与福坪溪支流汇合口处，坝址以上流域面积为78.4km2，电站为引水式径流开发，为赤水溪梯级开发的第三级电站。
电气设备存在主要问题：发電机绝缘老化、铁芯锈蚀严重、硅钢片磁滞损失大、机组运行稳定性差;励磁装置设备老化，灵敏性差，调节性能不好;主变压器设备陈旧、老化、漏油、发热严重、损耗较大问题;低压配电设备老化，柜体防护等级低;接地网络年久腐蚀老化失效，达不到规范要求。因此，需要对电站进行增效扩容改造。
3电气设备增效扩容改造原则
（1）解决影响安全生产的主要问题，提高电站安全运行水平。机电设备选用应符合国家相关的技术标准，满足技术先进、质量可靠、节能环保、安全生产等基本要求。
（2）机组宜采用结构简单、经济实用的自动化系统。按照“无人值班（少人值守）”考虑，提高电站自动化水平。
（3）发电机的效率应不低于95%。应采用具有自动调节功能的励磁装置。励磁系统宜优先采用可控硅励磁或无刷励磁方式。
（4）主变压器额定容量应满足改造后的发电机额定容量。高耗能主变压器应更换为S11及以上节能型变压器。应满足当地电力系统接入要求。
（5）电力电缆、二次电缆导体应采用铜材。
4电气设备增效扩容改造的具体技术措施
4.1水轮发电机及励磁设备改造
根据电站的实际情况，发电机改造更换所有的发电机机组设备，结合水轮机的参数选择，发电机额定出力1.6MW。额定电压与原机组相同，即6.3kV。具体参数如下：
水轮发电机：3台，型号：SFW1600，额定容量：1600kW，额定电压：6.3kV，额定电流：183.3A，功率因数：0.8（滞后），频率：50Hz，相数：三相。
电站的励磁设备为老旧设备。本次发电机组增效扩容改造，采用微机监控保护系统，拟按微机型双通道励磁装置进行选型改造。
4.2变压器改造
（1）励磁变为油浸式变压器，运行多年，变压器器身老化严重经多次维修仍有渗油现象，变压器温度偏高，损耗大效率低，属国家公布的淘汰机电产品目录中的设备，本次改造可根据新发电机有关参数，选用干式励磁变压器，型号：SC系列。
（2）电站主变压器为S7系列2000kvA变压器，经过长时间运行后也存在着诸如线圈老旧，绝缘老化，发热量大，效率低，新绝缘油灌注后，油质老化变黑现象严重，损耗较大这些问题。变压器更换为S11-2000kVA的主变压器。具体参数如下：额定容量：2000kVA，额定电压：38.5±5%/6.3kV，阻抗电压：Ud%=6.5，接线组别：Yd11。
4.3其它电气设备的改造
（1）主接线的改造
两台厂用变压器分别和扩大单元及单元的机端6.3kV母线进行连接，这两台变压器互为备用，更换老旧屏柜等设备及电缆。根据当前电站实际负荷，改为干式变压器，具体参数如下：额定容量：125kVA，额定电压：6.3±5%/0.4kV，阻抗电压：Ud%=4%，接线组别：dyn11。
（2）低压开关柜改造
原低压开关柜是敞开式，容易受到灰尘和潮气的影响。而且柜内的开关元器件不仅型号陈旧，而且老化现象十分严重，在使用中经常出现误跳闸等现象，影响到了电站的正常运转。作为改造对象，需要将开关柜及内部的开关元器件全部更换成当下最新型的型号。
（3）6kV高压开关柜和35kV高压开关柜改造
原6kV配电装置柜使用的是GG-1A（F）高压开关柜，油断路器也经常出现渗油故障，必须要进行更换。改造后使用的是XGN2系列固定式高压柜，柜子内部安装额真空断路器;35kV开关设备使用的是户外中式布置。现有的断路器目前采用的是多油断路器，隔离开关为手动型，操作时故障率较高，因此本次也将断路器、隔离开关、电流/电压互感器等元件全部更换。
（4）防雷接地改造
35kV中性点为不接地系统，升压开关站35kV侧为单母线接线，母线上安装一组氧化锌避雷器，以防止雷电感应（大气）过电压。35kV线路避雷线直接引至出线门型架，作为进线段直击雷保护。升压开关站采用独立避雷针作为直击雷保护。6.3kV母线PT柜及断路器柜，均装设三相组合式过电压保护器以防止雷感应过电压及操作过电压。
5电气设备增效扩容改造成效
乌坑二级电站工程于2017年03月06日开工，2017年09月17日完工。2017年9月17日～9月20日完成3台机组带额定负荷72小时试运行。试运行中无安全事故发生，机组运行情况满足设计要求。2018年10月23日进行完工验收。根据电站完工运行至今情况各项指标达到设计要求。
电站所有机电设备、电气设备、接地经有资质的检测单位检测合格，机组出力可达到设计标准，根据改造后电站运行情况，电站机组设备运行正常，机组出力满足设计要求，综合效能达到设计标准。
6结语
电站的增效扩容改造是在原有的基础上将原设备的缺陷消除，提高电站的自动化水平，提高运行效率，从而实现良好的经济效益，这也有利于乌坑二级电站的整体发展。
参考文献：
[1]罗跃小河嘴水电站增效扩容改造电气设备分析，《计量与测试技术》，2017（44-1）;93-94
[2]贾超小型水电站增效扩容电气设计问题探讨，《水利水电》，2017-07（516）;124-125
关键词：电站;电器设备;增效扩容;效率提升
1 引言
水电是重要的可再生能源和清洁能源，我省水力资源较丰富，拥有较多的小型水电站。但由于电站建设年代较早，设施陈旧、设备老化严重、机电设备故障多、效率低下，水能资源利用率低，运行维护成本过高等因素使电站处境十分困难，电站安全无法保障，可持续发展空间严重不足，已经无法满足经济发展的需要。因此，根据水电站实际情况，需要进行增效扩容改造，提高水电站自动化、信息化和现代化水平，消除各类安全隐患，保障公共安全和生产安全。
2 电站工程概况及存在问题
乌坑二级电站位于漳平市永福镇颖水村乌坑自然村，电站坝址位于赤水溪中段与福坪溪支流汇合口处，坝址以上流域面积为78.4km2，电站为引水式径流开发，为赤水溪梯级开发的第三级电站。
电气设备存在主要问题：发電机绝缘老化、铁芯锈蚀严重、硅钢片磁滞损失大、机组运行稳定性差;励磁装置设备老化，灵敏性差，调节性能不好;主变压器设备陈旧、老化、漏油、发热严重、损耗较大问题;低压配电设备老化，柜体防护等级低;接地网络年久腐蚀老化失效，达不到规范要求。因此，需要对电站进行增效扩容改造。
3电气设备增效扩容改造原则
（1）解决影响安全生产的主要问题，提高电站安全运行水平。机电设备选用应符合国家相关的技术标准，满足技术先进、质量可靠、节能环保、安全生产等基本要求。
（2）机组宜采用结构简单、经济实用的自动化系统。按照“无人值班（少人值守）”考虑，提高电站自动化水平。
（3）发电机的效率应不低于95%。应采用具有自动调节功能的励磁装置。励磁系统宜优先采用可控硅励磁或无刷励磁方式。
（4）主变压器额定容量应满足改造后的发电机额定容量。高耗能主变压器应更换为S11及以上节能型变压器。应满足当地电力系统接入要求。
（5）电力电缆、二次电缆导体应采用铜材。
4电气设备增效扩容改造的具体技术措施
4.1水轮发电机及励磁设备改造
根据电站的实际情况，发电机改造更换所有的发电机机组设备，结合水轮机的参数选择，发电机额定出力1.6MW。额定电压与原机组相同，即6.3kV。具体参数如下：
水轮发电机：3台，型号：SFW1600，额定容量：1600kW，额定电压：6.3kV，额定电流：183.3A，功率因数：0.8（滞后），频率：50Hz，相数：三相。
电站的励磁设备为老旧设备。本次发电机组增效扩容改造，采用微机监控保护系统，拟按微机型双通道励磁装置进行选型改造。
4.2变压器改造
（1）励磁变为油浸式变压器，运行多年，变压器器身老化严重经多次维修仍有渗油现象，变压器温度偏高，损耗大效率低，属国家公布的淘汰机电产品目录中的设备，本次改造可根据新发电机有关参数，选用干式励磁变压器，型号：SC系列。
（2）电站主变压器为S7系列2000kvA变压器，经过长时间运行后也存在着诸如线圈老旧，绝缘老化，发热量大，效率低，新绝缘油灌注后，油质老化变黑现象严重，损耗较大这些问题。变压器更换为S11-2000kVA的主变压器。具体参数如下：额定容量：2000kVA，额定电压：38.5±5%/6.3kV，阻抗电压：Ud%=6.5，接线组别：Yd11。
4.3其它电气设备的改造
（1）主接线的改造
两台厂用变压器分别和扩大单元及单元的机端6.3kV母线进行连接，这两台变压器互为备用，更换老旧屏柜等设备及电缆。根据当前电站实际负荷，改为干式变压器，具体参数如下：额定容量：125kVA，额定电压：6.3±5%/0.4kV，阻抗电压：Ud%=4%，接线组别：dyn11。
（2）低压开关柜改造
原低压开关柜是敞开式，容易受到灰尘和潮气的影响。而且柜内的开关元器件不仅型号陈旧，而且老化现象十分严重，在使用中经常出现误跳闸等现象，影响到了电站的正常运转。作为改造对象，需要将开关柜及内部的开关元器件全部更换成当下最新型的型号。
（3）6kV高压开关柜和35kV高压开关柜改造
原6kV配电装置柜使用的是GG-1A（F）高压开关柜，油断路器也经常出现渗油故障，必须要进行更换。改造后使用的是XGN2系列固定式高压柜，柜子内部安装额真空断路器;35kV开关设备使用的是户外中式布置。现有的断路器目前采用的是多油断路器，隔离开关为手动型，操作时故障率较高，因此本次也将断路器、隔离开关、电流/电压互感器等元件全部更换。
（4）防雷接地改造
35kV中性点为不接地系统，升压开关站35kV侧为单母线接线，母线上安装一组氧化锌避雷器，以防止雷电感应（大气）过电压。35kV线路避雷线直接引至出线门型架，作为进线段直击雷保护。升压开关站采用独立避雷针作为直击雷保护。6.3kV母线PT柜及断路器柜，均装设三相组合式过电压保护器以防止雷感应过电压及操作过电压。
5电气设备增效扩容改造成效
乌坑二级电站工程于2017年03月06日开工，2017年09月17日完工。2017年9月17日～9月20日完成3台机组带额定负荷72小时试运行。试运行中无安全事故发生，机组运行情况满足设计要求。2018年10月23日进行完工验收。根据电站完工运行至今情况各项指标达到设计要求。
电站所有机电设备、电气设备、接地经有资质的检测单位检测合格，机组出力可达到设计标准，根据改造后电站运行情况，电站机组设备运行正常，机组出力满足设计要求，综合效能达到设计标准。
6结语
电站的增效扩容改造是在原有的基础上将原设备的缺陷消除，提高电站的自动化水平，提高运行效率，从而实现良好的经济效益，这也有利于乌坑二级电站的整体发展。
参考文献：
[1]罗跃小河嘴水电站增效扩容改造电气设备分析，《计量与测试技术》，2017（44-1）;93-94
[2]贾超小型水电站增效扩容电气设计问题探讨，《水利水电》，2017-07（516）;124-125