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[文摘]那打电站引进新型转轮和更新发电机组后，增容90KW，取得了显著的经济效益。
[关键词]电站运行，技术改造，增容，水轮发电机组，经济效益
中圖分类号：F719.3 文献标识码： A 文章编号：
1概况：武鸣县那打电站是一座坝后式电站，装有4台水轮发电机组，总装机容量为：570KW （2台×160KW+2台×125KW），设计流量5.4米3/秒，设计水头12米，年利用小时为3600小时，年最高发电量为：160万KW·h，平均年发电量为：95万KW·h。其中： 4#机组 1978年的生产，水轮机型号为ZD661--LH--80，发电机为TSN型，功率160KW，立式机组；本文以那打电站4#机技改为实例阐述技改过程及效果。
2存在的问题
水电站运行了三十几年，使用时间长，设备老化，效率低，故障率高，维护经费高；发电机绝缘老化、发热增加、滑环严重冒火花，存在严重隐患；水轮机转轮等过流部件磨损、水蚀穿孔、变形，锈蚀严重，虽几经补焊但叶片变厚、变粗糙与原设计误差较大，机组效率严重下降；有的是历史原因机组选型不配套，水量浪费、出力不足，效益低下，水电站还由于受以前的电价政策和设计思想及技术水平的局限，选择装机容量时均偏小，现在的更新改造可以结合增容改造来进行。
4#机组存在的主要问题是：
1）水轮机的问题是：设备陈旧，叶片汽蚀严重，已出现多处透孔现象，叶片与基础环之间的间隙大，达3mm之多。叶片安装角偏大（约7.5°上），适合于大流量运行，在小流量运行状态下或限制流量运行时，其效率比较低下。
2）发电机的问题是：容量不足，温升高，当输出功率为160KW时，定子铁芯温度高达90多度。由于定转子绝缘老化现象已相当严重，机组运行温度又这么高，很难保证机组的正常运行。
3）机组励磁装置属老旧型电感式励磁，调节范围小，无法满足有功无功比（8：6）的要求，导致每年损失大量的无功调整费用。
4）升压站与电站同时建设使用，至今也运行了几十年，各种电气设备都属淘汰产品，不符合当今技术标准及安全要求，三台主变为：SJL—320/10、SJL—240/10、SJL—180/10，属老式高损耗变压器。
3技改内容
在对电站4#机组必要技改部分进行充分论证后， 本着花最少的投资，产生最大效益的原则，对4#机组进行了以下内容的技术改造。
3.1更换水轮机转轮
考虑到技改费用问题，我们是在原水轮机的基础上通过技改原转轮达到增容的目的。而水轮机转轮型号的选择合理与否，直接影响到水轮机的运行效率、汽蚀和振动等。选择型号时，既要考虑水轮机生产厂家的技术水平，又要确保水轮机常处于较优的运行工况，特别是机组运行的水头变化要在水轮机性能表的水头范围以内。拟用JP502型转轮替换原转轮，该转轮为5叶片式，其叶片安装角Ф=00时模型效率最高达92.5%，真机效率可达89%，该转轮在高水头运行时效率高，比较适合于水库作调峰运行。在保留部分水轮机结构的情况下，经综合比选，转轮型号定为JP502-LH-80型。
3.2更换发电机组
机组的装机容量主要取决于所能利用的水头、流量和水轮机转速的大小。由轴流式转轮的型谱参数可知，对于JP502型转轮，当Ф=00时，最优工况下的单位转速n110=127.8r/min，单位流量Q110=1.20m3/s，按13米的运行水头（He）计算，则有：
Q=1.2*0.802*√13=2.77m3/s
n=127.8*√13/0.8=576 r/min
P=9.81*13*2.77*0.85*0.90=270KW
综上所述，设计水头下机组最高出力可达270KW，转速为500 r/min，考虑到丰水期枯水期水库水资源的充分利用以及与原有水工建筑基础的配套等其他综合因素，确定了机组要增容至250KW/12级，而原160KW发电机体积小，极数不配，通过改造定子和转子绕组增容90KW难度比较大，而且得不偿失。综合考虑后决定采购新的发电机组，最终采购型号为：TSL99/40-12型，250KW。
3.3更换励磁装置
要使发电机安全和稳定地运行，发电机励磁系统的性能是关键，原先4#机使用的是电感式励磁装置，由于调节性能差，易引起振荡，同时其故障较多影响机组安全运行，所以必须加以更新改造。
励磁装置的改造根据新发电机组配置了KGL-250型可控硅型励磁装置，该装置采用集成电路结构，模拟/数字给定电路调节方式。调节范围大，稳定性增强。
3.4更换变压器
原电站是使用SJL型配电变压器。由于电站地处偏远山区，距变电站有8公里远，线路长压降大，发电机经常需要在较高电压下运行，才能保证发送一定的无功负荷。有的时候电站电压值高达440V及以上，会导致下列问题：一是在高压下运行使发电机、变压器温升提高、绝缘加速老化，绝缘薄弱环节容易击穿；二是难以发足无功功率，并影响机组运行的稳定性，影响经济效益；三是经常引起过电压保护装置动作，影响发电运行的持续性；其四老型号变压器能耗大，且运行年久老化，时常出现故障影响正常发电，需要及时更新、改造。
改造变压器时应采用低损耗的升压变压器，订购时向厂家特别提出，一般变比为11±5%/0.4kV，从而保证了水电站在正常电压下运行。
4技改后的效果及效益分析
截止现在，4#机组已技改成功并安全运行，各项指标均达预期目标，在13米水头下机组出力在开度80%时已达250KW。
（一）在保持水轮机蜗壳、导水机构、尾水管和电站水工建筑部分不变的情况下，通过改造后那打电站由原容量570KW增加为660KW，4#机组在耗水量2.7 m3/s不变的情况下单机增容90KW，从技改成功后运行至今，机组运行稳定，是电站运行主力机组，年增加发电量36万kw.h，增加了单位的经济效益。
（二）变压器型号由原来的SJ型换为S9型，变损由8%降至3%左右。更换励磁装置，提高无功功率发送率，每年可减少因无功功率发送不足而被罚的无功调整费用。达到节能增效的目的。
（三）技改后，大大提高机组运行的安全可靠性，电站噪音明显降低，生产条件得到改善，劳动强度减轻，更好的保障了职工的身体健康和生命安全。生态方面，同样的水量发更多的电能，节约了水资源，取得了很好的生态效益。
5 结束语
小水电能源是一种可再生、运行费用低、无污染的绿色环保能源，是国家倡导节能环保低碳可循环利用经济的重要组成部分。在4#机组的增容改造中，我们在不改变原有厂房、水工建筑结构的基础上，合理利用有利条件，以最少的投资获取最大的效益。因此，电站的技术更新改造，不仅是在原来的技术水平上以新换老，而是一个再创造的过程，要以先进的科学技术为依托，采取多种综合技术措施，达到节省资金，见效快捷，提高经济效益的目的。
[1]徐锦才，张巍，徐国君，俞锋，方华.农村小水电站机组增容改造的方法[J].中国农村水利水电，2004，（6）.
[2]杨旭，马素萍，陈锐，赵兴康.小水电站节能增效的好途径—记箐门口二级水电站和漫海水电站技术改造[J].水利水电技术，2009，（4）.
[3]张君.浅谈小水电站的改造[A].科技情报开发与经济，2008，（34）.
[4]叶宗优.浅谈小水电站的规划与重要性[A].科技创新导报，2009，（18）.
[关键词]电站运行，技术改造，增容，水轮发电机组，经济效益
中圖分类号：F719.3 文献标识码： A 文章编号：
1概况：武鸣县那打电站是一座坝后式电站，装有4台水轮发电机组，总装机容量为：570KW （2台×160KW+2台×125KW），设计流量5.4米3/秒，设计水头12米，年利用小时为3600小时，年最高发电量为：160万KW·h，平均年发电量为：95万KW·h。其中： 4#机组 1978年的生产，水轮机型号为ZD661--LH--80，发电机为TSN型，功率160KW，立式机组；本文以那打电站4#机技改为实例阐述技改过程及效果。
2存在的问题
水电站运行了三十几年，使用时间长，设备老化，效率低，故障率高，维护经费高；发电机绝缘老化、发热增加、滑环严重冒火花，存在严重隐患；水轮机转轮等过流部件磨损、水蚀穿孔、变形，锈蚀严重，虽几经补焊但叶片变厚、变粗糙与原设计误差较大，机组效率严重下降；有的是历史原因机组选型不配套，水量浪费、出力不足，效益低下，水电站还由于受以前的电价政策和设计思想及技术水平的局限，选择装机容量时均偏小，现在的更新改造可以结合增容改造来进行。
4#机组存在的主要问题是：
1）水轮机的问题是：设备陈旧，叶片汽蚀严重，已出现多处透孔现象，叶片与基础环之间的间隙大，达3mm之多。叶片安装角偏大（约7.5°上），适合于大流量运行，在小流量运行状态下或限制流量运行时，其效率比较低下。
2）发电机的问题是：容量不足，温升高，当输出功率为160KW时，定子铁芯温度高达90多度。由于定转子绝缘老化现象已相当严重，机组运行温度又这么高，很难保证机组的正常运行。
3）机组励磁装置属老旧型电感式励磁，调节范围小，无法满足有功无功比（8：6）的要求，导致每年损失大量的无功调整费用。
4）升压站与电站同时建设使用，至今也运行了几十年，各种电气设备都属淘汰产品，不符合当今技术标准及安全要求，三台主变为：SJL—320/10、SJL—240/10、SJL—180/10，属老式高损耗变压器。
3技改内容
在对电站4#机组必要技改部分进行充分论证后， 本着花最少的投资，产生最大效益的原则，对4#机组进行了以下内容的技术改造。
3.1更换水轮机转轮
考虑到技改费用问题，我们是在原水轮机的基础上通过技改原转轮达到增容的目的。而水轮机转轮型号的选择合理与否，直接影响到水轮机的运行效率、汽蚀和振动等。选择型号时，既要考虑水轮机生产厂家的技术水平，又要确保水轮机常处于较优的运行工况，特别是机组运行的水头变化要在水轮机性能表的水头范围以内。拟用JP502型转轮替换原转轮，该转轮为5叶片式，其叶片安装角Ф=00时模型效率最高达92.5%，真机效率可达89%，该转轮在高水头运行时效率高，比较适合于水库作调峰运行。在保留部分水轮机结构的情况下，经综合比选，转轮型号定为JP502-LH-80型。
3.2更换发电机组
机组的装机容量主要取决于所能利用的水头、流量和水轮机转速的大小。由轴流式转轮的型谱参数可知，对于JP502型转轮，当Ф=00时，最优工况下的单位转速n110=127.8r/min，单位流量Q110=1.20m3/s，按13米的运行水头（He）计算，则有：
Q=1.2*0.802*√13=2.77m3/s
n=127.8*√13/0.8=576 r/min
P=9.81*13*2.77*0.85*0.90=270KW
综上所述，设计水头下机组最高出力可达270KW，转速为500 r/min，考虑到丰水期枯水期水库水资源的充分利用以及与原有水工建筑基础的配套等其他综合因素，确定了机组要增容至250KW/12级，而原160KW发电机体积小，极数不配，通过改造定子和转子绕组增容90KW难度比较大，而且得不偿失。综合考虑后决定采购新的发电机组，最终采购型号为：TSL99/40-12型，250KW。
3.3更换励磁装置
要使发电机安全和稳定地运行，发电机励磁系统的性能是关键，原先4#机使用的是电感式励磁装置，由于调节性能差，易引起振荡，同时其故障较多影响机组安全运行，所以必须加以更新改造。
励磁装置的改造根据新发电机组配置了KGL-250型可控硅型励磁装置，该装置采用集成电路结构，模拟/数字给定电路调节方式。调节范围大，稳定性增强。
3.4更换变压器
原电站是使用SJL型配电变压器。由于电站地处偏远山区，距变电站有8公里远，线路长压降大，发电机经常需要在较高电压下运行，才能保证发送一定的无功负荷。有的时候电站电压值高达440V及以上，会导致下列问题：一是在高压下运行使发电机、变压器温升提高、绝缘加速老化，绝缘薄弱环节容易击穿；二是难以发足无功功率，并影响机组运行的稳定性，影响经济效益；三是经常引起过电压保护装置动作，影响发电运行的持续性；其四老型号变压器能耗大，且运行年久老化，时常出现故障影响正常发电，需要及时更新、改造。
改造变压器时应采用低损耗的升压变压器，订购时向厂家特别提出，一般变比为11±5%/0.4kV，从而保证了水电站在正常电压下运行。
4技改后的效果及效益分析
截止现在，4#机组已技改成功并安全运行，各项指标均达预期目标，在13米水头下机组出力在开度80%时已达250KW。
（一）在保持水轮机蜗壳、导水机构、尾水管和电站水工建筑部分不变的情况下，通过改造后那打电站由原容量570KW增加为660KW，4#机组在耗水量2.7 m3/s不变的情况下单机增容90KW，从技改成功后运行至今，机组运行稳定，是电站运行主力机组，年增加发电量36万kw.h，增加了单位的经济效益。
（二）变压器型号由原来的SJ型换为S9型，变损由8%降至3%左右。更换励磁装置，提高无功功率发送率，每年可减少因无功功率发送不足而被罚的无功调整费用。达到节能增效的目的。
（三）技改后，大大提高机组运行的安全可靠性，电站噪音明显降低，生产条件得到改善，劳动强度减轻，更好的保障了职工的身体健康和生命安全。生态方面，同样的水量发更多的电能，节约了水资源，取得了很好的生态效益。
5 结束语
小水电能源是一种可再生、运行费用低、无污染的绿色环保能源，是国家倡导节能环保低碳可循环利用经济的重要组成部分。在4#机组的增容改造中，我们在不改变原有厂房、水工建筑结构的基础上，合理利用有利条件，以最少的投资获取最大的效益。因此，电站的技术更新改造，不仅是在原来的技术水平上以新换老，而是一个再创造的过程，要以先进的科学技术为依托，采取多种综合技术措施，达到节省资金，见效快捷，提高经济效益的目的。
[1]徐锦才，张巍，徐国君，俞锋，方华.农村小水电站机组增容改造的方法[J].中国农村水利水电，2004，（6）.
[2]杨旭，马素萍，陈锐，赵兴康.小水电站节能增效的好途径—记箐门口二级水电站和漫海水电站技术改造[J].水利水电技术，2009，（4）.
[3]张君.浅谈小水电站的改造[A].科技情报开发与经济，2008，（34）.
[4]叶宗优.浅谈小水电站的规划与重要性[A].科技创新导报，2009，（18）.