农村小水电站机组增容改造实际方法
小水电站机组增容改造的方法
小水电站机组增容改造的方法中国电力建设集团四川电力设计咨询有限责任公司四川成都 610041摘要：在小水电站的建设过程中，随着更新改造项目的落实，需要发挥先进技术的支持作用，在引进配套的工艺和装备时，促进小水电站经济效益全面提升。
在小水电站的改造过程中，需要找出有效的机组增容改造方法，针对其中的多项设备，提出有效改造方式，充分发挥清洁能源的应用价值，既要维持小水电站的稳定运行状态，还应达到安全性、经济性等多重改造目标。
关键词：小水电站；机组增容；改造方法引言：在小型水电站的建设过程中，为充分利用水能，促使水能资源利用率随之提高，需要针对其中的机组建设，从增容环节着手落实改造工作。
基于有效改造方法，在做好机组增容改造工作时，维持小型水电站的持续发展态势。
一、机组增容改造对小水电站发展的积极意义在落实机组增容改造工作时，实际上是针对机组的增容扩能，采用有效方式进行改造，使水电站的装机容量随之扩大。
在小型水电站的建设与发展过程中，随着增容改造项目的实施，能够形成多方面的积极作用。
因此，需要引起相关工作人员的重视，并对水电站机组增容改造的重要性形成正确认识。
首先，提高水电经济效益。
在小型水电站的建设过程中，由于在长期发展阶段所形成的经济效益也相对较低，在难以保证发电量的充足性时，该水电站中的实际供电能力无法在短时期之内快速提升。
因此，实际所获得的经济效益普遍较少，采用增容改造的方式，使水电站当中的机组容量随之扩大，同步带动发电能力的提升。
相对来说，能够在小型水电站的建设与发展过程中，为其带来更多的经济效益。
其次，推动小型水电站建设不断优化。
在多数小型水电站的运行过程中，随着年限的不断增长，其中的多数设备结构存在老化、磨损等现象。
在落实机组增容改造工作的过程中，能够面向小型水电站中的相关设备，在优化和完善的基础上，充分做好改造工作，面向其中的建筑和结构，形成更为优良的运行效果，促进小型水电站整体运行安全水平随之提升1]。
小型水电站增效扩容改造技术
小型水电站增效扩容改造技术摘要由于目前国内小型水电站普遍存在电站运行效益低下，能源浪费普遍，机电设施老旧，自动化程度低等问题，所以，提高小型水电站的运作效率，实施增效扩容的改造技术刻不容缓。
本文主要明确实施改造技术的必要性，并指出应对改造技术的核心要点有所掌握，在重视水轮机的改造技术的前提下，提高其效率，强调发电机等主要机电设备的改造技术及变配电设备改造技术，同时对影响小型水电站效益的其他因素的改造技术要点也予以简单说明。
只有深入了解和掌握增效扩容的改造技术，才能取得理想的综合效益，做好改进机组效能，提高发电效益，才能使小型水电站的整体效益和性能得以提高。
关键词水电站；增效扩容；改造1 实施增效扩容改造技术的必要性首先，由于我国的水利事业起步较早，大多兴起于上世纪七八十年代，早期建成的水电站，其机电设备受当时的技术条件及工艺水平的限制，设备的质量和生产效益很难上一个新的台阶。
当前国内的小型水电站生存现状也不容乐观，大部分水电站的水轮机经过多年运转，转轮和叶片损耗十分严重导致其工作效率大幅度下降，水能得不到充分利用。
其他主要机电设备如继电器、水轮发电机等都存在不同程度的老化和损坏问题，技术改造跟不上，从而导致一系列的产能效益问题，甚至造成潜在的安全隐患。
其次，水电站设备的落后与新时期电力供应的紧张形成鲜明对比，现实的压力是不断攀升的电力负荷峰值，因此，地方电力系统也强烈要求更多的中小型水电站能够接受如此艰巨的挑战，担负起用电高峰期的电量，同时要拥有处理峰值时期的用电困难的能力，显然这样的期望与现实有不小的差距，因此实施水电站的增效扩容改造技术有其内在的必然性。
可见，无论从小型水电站的效益问题、安全角度出发还是目前各地电力系统面临的困难出发，小型水电站的增效扩容改造技术都势在必行的。
2 增效扩容改造技术的核心要点近年来，随着科学技术的日新月异，国内外不断涌现的高新科学技术为国内的小型水电站的增效扩容改造技术提供了借鉴。
改造小型水电站的技术要点和具体措施
改造小型水电站的技术要点和具体措施1、技术改造的实施要点在掌握了小型水电站的现状以后，对其提出一些技术改造建议并逐步落实。
各地区的主管部门应对其所管辖的区域中的小水电站进行注册登记，定时对这些水电站的设备状况、技术水平进行调查，帮助指导排除安全隐患。
将小型水电站按存在问题的严重程度分类，对情节较为严重的电站，须规定其在时限内进行技术改造。
此外，还应编制有效的、便捷的老电站技术改造规划。
2、技术改造的具体措施由于小型水电站的技术改造的重点大都集中在对水轮机组的改造，下面就水轮机组技术改造的具体措施做以下总结：2.1通过增容或是重新选型的改造方式改造小型水电站由于早期水电站的水轮设备较为落后，不能满足水头、流量的需求，就需要采用重新选型或是增容的方式进行改造，以此来提高水轮机的运行效率，从而增加发电量。
增容方式主要是通过增加机组或是更换机组的方式，有效的提高水轮机的运行效率的。
在重新选型时，应注重新型转轮的高度和水头段导水叶相对高度，需保持相同或相近的关系。
当没有合适的新型转轮时，可以选择重新设计制造转轮或是对过流部件型线与结构进行改进。
2.2采取减容的改造方式改造流量减少的水电站由于地质变化等原因，有的水电站在运行一段时间以后，发现水头和流量相比于原设计的有所减少，则可以根据目前的水头和流量，重新选择合适的新型水轮发电机组，并将其调整到最优工况区运行，使运行效率得到提高，增加设备利用率，从而在一定程度上增加了发电量。
2.3采取增容的改造方式改造流量增大的水电站有的水电站在运行一段时间以后，发现水头和流量相比于原设计的有所增加，则可以根据目前实际的水头和流量，适当地提高水轮机的额定水头、额定流量，从而有效的提高额定输出功率和发电量。
浅谈小型水电站水轮发电机增效扩容改造设计
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。
自然冷却或通风管冷却的方法在一些小型机组中使用比较多，发电机直接与室外相通，环境温度将直接作用于发电机的温度。
浅析水电站增效扩容改造改造方案及实践
浅析水电站增效扩容改造改造方案及实践摘要：文章以某水电站为例，对水电站增效扩容技术改造进行探讨，提出水电站优化设计的方法措施。
通过技术改造,达到了充分利用水能资源、增加出力、提高效率以及提高设备运行稳定性、安全性等目的,具有显著的经济效益和社会效益。
关键词：水电站；增效扩容；技术改造；效益引言中小水电站作为我国能源供应的重要组成部分，在历史上发挥了重要而积极的作用，既为经济社会发展提供了稳定的电力能源供应；又发挥了防洪、抗旱的重要作用，确保了当地流域的安全。
但随着经济社会的快速发展，中小水电站由于运营时间久远，受当时装备水平、设计标准、施工技术等方面的限制，已经不能充分满足当前经济社会发展需求，迫切需要进行增效扩容改造。
1概述某水电站增效扩容改造项目是“十二五”规划实施的第二批农村水电增效扩容改造工程，项目总投资1560万元。
工程建设主要项目有:水轮发电机组增容改造，装机容量由2×3750kW改造为2×4000kW；更新改造调速器，更新监控保护设备、高低压开关柜、户外开关设备、主变等电气设备，机械附属设备、金属结构维修维护，引水渠道防渗加固，增建副厂房及原厂房修缮等，实施综合自动化监控系统和视频监视系统，实现了增效、安全、规范的改造建设目的，达到了“少人值守”的工程设计标准。
2增效扩容改造原因分析2.1电站发电出力不足本水电站为引水式电站，引水渠道980m，设计过水流量为84.80m3/s。
电站内建有两个车间，一车间装机2×3750kW，引用流量74.60m3/s，设计水头12.50m，另一车间装机1×1000kW，引用流量10.20m3/s，由于多年运行的冲刷，造成引水渠内侧凹凸不平，粗糙增大，输水能力下降，渗漏水较大，水库正常蓄水位下电站发电出力仅达到7900kW，达不到总装机的额定出力。
2.2发电机组定子、转子运行温度过高2×3750kW机组于1993年投产运行，经过20多年的运行，设备老化，性能下降，经过多次维修维护，转轮叶片变形，漏水量增大，效率下降；发电机组投产以来定子、转子运行温度过高，额定负荷下定子线圈运行温度高达125℃，导致绝缘过快老化，多次发生击穿短路事故。
小型水电站增效扩容改造技术要点分析_0
小型水电站增效扩容改造技术要点分析近年来，水电站在促进我国电力事业的发展中发挥了十分重要的作用。
但是不可否定的是，一些小型的水电站在日常运行中存在这样或那样的问题，例如运行效率不高、资源严重浪费和机电设备老旧等，所以为了更好地促进其运行效率的提升，在降低能耗的同时提高其生产效率，加强对其的增效扩容改造就显得尤为必要。
因而本文以10000KW小型水电站为例，首先对小型水电站增效扩容改造的目标进行了确定；其次对小型水电站增效扩容改造的技术要点进行了探讨；最后对全文进行了简单的总结。
旨在与同行进行业务之间的交流，以更好地促进小型水电站潜力的发挥和经济效益的提升。
标签：小型水电站；增效扩容；改造；技术要点本工程位于某县湘江一级支流一条河流上，装有发电机4台，装机容量为10000KW，与国家电网公司并网，将所发电量输入国家电网公司后，主要供该县范围内的补充性供电，属于小型水电站，自1992年建站以来，目前已经运行24年之久，当前所面临的最大问题就在于运行效率低下、资源浪费严重、机电设备老化等。
所以为了增容扩效，就必须切实加强对其技改工作的开展。
所以本文结合自2012年以来的技改实践，直到2015年10月完成整个技改工作，以下就本10000KW小型水电站的增效扩容改造技术要点做出以下分析。
1、改造目的分析为了更好地强化本水电站增效扩容改造工作的开展，在结合本水电站实际的情况下，对改造目的进行了确定。
在本次改造中，主要是采用不锈钢转轮以及机组的替换达到增效扩容的目的，从而更好地扭转盈亏的局面，促进自身经济效益的提升。
而就本改造工程的目的而言，主要体现在以下几个方面。
一是在环境方面的技改目标，希望通过对本水电站的增效扩容改造达到优化控制质量的目的，尽可能地将二氧化碳的排放量降到最低，从而更好地修复水电站所在河流的生态环境，同时加强河流生物的保护。
二是在社会方面的技改目标，主要是通过技改后的水电站，提高其防洪抗旱的作用，为本地提供更加优质高效的电力服务。
水电站水力机组增容改造的方法与注意事项
水电站水力机组增容改造的方法与注意事项1、水电站时要注意考虑防洪、供水、灌溉、航运及水渔业的需要。
2、水电站挖潜改造的对象是指具有能量潜力的电站，一般有三种情况：一是具有流量潜力(电站原设计保守，流量没有充分利用)；二是具有水头潜力(水头没有充分利用)；三是电站运行的实际参数与设计参数的变化达不到额定出力。
机组的挖潜改造主要涉及水轮机过流部件(转轮、导水机构、蜗壳、尾水管)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10%左右的容量裕度，在增容中，应密切注意发电机温度的变化。
如果发电机温度升高较多，这时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、绝缘或转子线圈进行更新改造，并且提高绝缘等级。
实践表明，在增容10%左右时，发电机一般不必改造。
水轮机部分的改造，目前多采取不改变导水机构、蜗壳、尾水管尺寸以及转轮配合尺寸的情况下，仅用更换新转轮的方式，实现增容目的。
因此，水轮机部分的增容主要是针对转轮进行的。
目前，在水电站运行中的转轮绝大多数是采用传统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理论的发展，在转轮设计方面也有了很大的进步，发展了考虑转轮来流有旋、叶片有限厚及转轮叶片力作用的转轮与导叶联合作用的基于S2流面的二维设计模型、基于S1流面的准三维设计模型、全三维设计模型和优化设计模型等，一系列较先进的设计方法和理论。
基于这些先进的设计方法和理论所设计的转轮，在其过流能力、效率等方面都有明显的提高，从而实现增容和提高枯水期水资源利用率的目标。
在转轮性能的分析方面，国内已建立了由转轮的准三元和全三维反问题模型构成的完整的现代水轮机设计系统。
该系统可根据不同的要求选择不同的权因子来控制转轮的各项性能指标，通过多目标优化来实现对叶片性能的控制和预测。
实验证明，该系统预测的性能指标与真机实验基本吻合。
这就改变了传统的"理论设计→模型实验→修正→再实验"的转轮研制模式，大大缩短了转轮的研发周期，减少了研发费用，为转轮的单件、定制提供了现实的可能性。
水电站增容改造工程方案
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、环境情况等。
并根据调研结果进行可行性分析，确定工程实施方案。
2. 施工准备确定工程实施方案后，需要进行施工准备工作。
包括设备采购、用地准备、环境评估等。
3. 工程实施根据实施方案，进行水电站增容改造工程。
包括扩建发电厂房、更换设备、升级系统等。
4. 完工验收工程实施完成后，需要进行完工验收。
确保工程达到设计要求，并可以安全、稳定地运行。
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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
-----------------------------------------------------------------------------------------
温度法电阻法埋置检温计法温度法电阻法埋置检温计法
------------------------------------------------------------------------------------------
70 80 80 85 100 100
-------------------------------------------------------------------------------------------
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。