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浅析小型水电站增效扩容电气设计问题摘要：我国小型水电站对增效扩容器的改造往往不够重视，尤其对 水轮发电机及电气设备进行型式选择设计时存在多种问题，给电站的安全 运行造成不利影响，并难以达到增效扩容目的因此，重视小型水电站增 效扩容电气设计问题十分必要关键词：小型水电站；增效扩容；水轮发电机；电气设备；设计众多的小型水电站为我国的经济发展做出了重大贡献但在早期建成 使用的小型水电中，设备大多已处于老化状态，影响了水电站的安全和正 常运行因此，对这些小型水电站进行增效扩容改造势在必行本文针对 小型水电站中水轮发电机和电气设备在进行改造设计时的关键问题进行 浅析1. 做好水轮发电机增效扩容改造工作早期建立的小型水电站由于设计、技术水平等限制，再加上建成使用 多年，设备出现多种问题，如发电机出现温度升高、绝缘老化、发电效率 低下、定子铁心松动等现象唯有找出问题根源，方能从根本上解决问题1. 1改造定子铁心一般定子铁心较稳定，很少出现故障若检测发现其有严重缺陷、达 到报废年限等情况，则有必要对其进行更换若检测无需进行更换的定了 铁心机组，可根据扩容要求，对铁心结构进行优化改造，更换不合格的硅 钢片。

因为铁心是发电机主要的电磁损耗部分，早期的机组定子铁心由于 材料问题，加上多年的使用，易造成较大的磁滞耗损、绝缘老化以及铁心 松动等现象，在更换时可具有低损耗、高导磁性能的硅钢片［1］1.2改造推力轴承推力轴承在水轮发电机运行时承受所有的轴向负荷，因此，推力轴承 性能的优劣对水轮发电机能否正常、安全运行有直接影响先确定机组最 终容量,重新复核推力轴承的推力负荷,然后对运行情况进行综合分析后 确定是否有必要更换或者改进推力轴承更换时可选取弹性金属塑料瓦取 代巴氏合金瓦，弹性金属塑料瓦在低温条件下可直接起动，并具有较小的 摩擦系数，能有效减少机械间的损伤1.3改造通风冷却系统发电机温升及扩容受发电机通风冷却系统的影响很大受技术水平的 限制，早期的发电机冷却系统存在低效率、多噪音、散热差等问题，经过 长期的运行使用后，出现不同程度的堵塞、锈蚀和结垢等，导致通风冷却 功能降低和机组温升升高因此，需对通风冷却系统进行更换一些小型 机组使用通风管或者自然冷却方式，发电机温升受周边环境温度影响较 大尤其在南宁地区，由于气候较为湿润，潮湿的空气易对发电机绝缘有 不利影响，建议在开机前先加热,将潮湿的空气驱除后方进行运行。

1.4改造定子绕组转子绕组发电机增效扩容改造时，为达到机组转速不变的要求，发电机的极对 数也应保持不变在进行增容时，应对原定子绕组进行改造，以降低绕组 电阻，并避免其发热总量高于原绕组提高绝缘浸漆工艺等级，使其达到F级［2］可使用新型的绝缘材料为增大线规可适当减少绝缘厚度将定子 绕组和转子绕组的绝缘材料升级到F级后，保持机组温升处于B级绝缘水 平最大温度限定范围内若机组增容处于10%〜15%范围[3],则不需要改 动定转子绕组若机组增容幅度过大，可经过计算绕组截面积和匝数结果, 对定子绕组及转子绕组进行更换另外，水轮机增幅过大而无法与增容后 的水轮机相匹配的情况下，为提高机组功率因数，可更换定转子绕组1.5更新水轮发电机对水轮发电机所有部件进行更换，全部按照全新设计标准进行设计是 促进水轮发电机增效扩容的最有力的方法但考虑到发电机部件多而复 杂，对发电机所有部件进行更换不仅需要大量资金，而且还会浪费公共资 源因此，是否需要整体更换发电机应经过实地考察和综合论证影响发 电机效率的因素很多，转子绕组、定子绕组、定子铁心、通风冷却等装置 出现问题均是影响发电机效率的重要因素对发电机进行全面检测，找出 原因，做出针对性改造。

若需要进行整体更换时，可按照当前最为先进的 设计技术进行更换，除此之外，还应注意遵循立式机组现有埋件、机墩不 变动的原则2. 对电气主接线、短路电流进行计算和复核2.1计算复核电气主接线一般电站的接入系统无需进行较大变动，只要主接线较为合理，在进 行增效扩容改造时，可按照原有的主接线方案，仅需做好复核机组容量和 选择设备工作即可但一些电站多次改变原有主接线形式，造成现有主接 线方式不合理，导致高耗损、多重复大容量、设备配置不合理等现象，此 时需对•主接线方案进行优化并复核输送容量、电压降，判断其是否达到 增效扩容要求另外，还应复核电气设备动热稳定性、开断电流和内部电 流互感器变比等为降低投资，避免浪费，应遵循不改变送出电压等级及 接入系统点的原则若需要改变主接线的运行和接线方式，并涉及到电力 系统的保护整定值、计量等问题时，应取得电力系统调度部门的认可后方 可进行2.2计算复核短路电流随着时代的发展，电力系统的容量大大增大，且结构系统也有较大变 化，加上发电机的不断改进，致使电气参数也需要进行相应的变化但早 期投入使用的水电站拥有较小的电力系统容量因此，需对这些水电站的 短路电流重新复核，根据当前电力系统参数或未来几年内电力系统发展规 划和改造后的机组参数，复核现有电气设备开端性能，也可根据复核计算 结果对电气设备的参数、型式进行重新选择。

将一些高耗能以及严重老化 的设备进行更换，以保证适应电力系统长期安全运行2. 3电气设备的选择早期建成使用的小型水电站，受到资金投入以及技术水平等条件的限 制，使得电气设备的安全隐患大、性能差、备件难以购买、维护工作难度 大等问题很多设备在目前是明令禁止的产品，如使用SF7、SLJ1型变压 器、多采用GGD型或BSL型等低压开关柜等，这些设备不仅损耗大、开断 电流小，而且对环境污染大，不经济环保，增大了电站、电网的安全性隐 患因此，更换这些电气设备十分必要选择电气设备应遵循技术先进、 安全可靠、便于维护旦经济耐用等原则并根据短路电流计算结果和增效 扩容后的参数进行选择3. 检查和修复接地系统对接地系统进行检查和修复工作至关重要，是保障作业人员人身安全 的重要措施但在实际改造工作中，往往忽视了对接地系统设计在防雷电 冲击方面的检查和修复工作接地电阻值作为保障电站安全运行的重要参 数，不但要求满足工频短路电流要求，而且还应符合能有效避免雷电冲击 电流的要求电网事业的不断发展进步，对弱电元件的要求越来越高而 早期的水电站短路电流小，接地线的截面积也较小经过多年运行，接地 网受到严重锈蚀，尤其是暴露的接地线受到严重破坏。

为保证水电站正常、 安全运行，对接地系统进行检查和修复也很必要在修复接地线前，先实际测量现有接地系统的接地电阻，然后检查较 浅接地线的连接情况，看是否有腐蚀、松动等现象，对初步设计的接地系 统进行评估，达不到设计要求的则需优化方案根据短路电流计算结果和 电力系统要求进行改造，直至达到目标值因为建设水电站在一项大工程, 若要对厂房、大坝下方、水下接地网以及尾水渠等进行改造是一些浩大的 工程，需花费大量的财力和物力，因此，外引增加接地网面积、改造户外 开关站的接地网等是较为理智的选择若接地网系统稳定，接地电阻达到 目标要求，则仅需按照最新的设计要求，改造和修复锈蚀严重、接触不史 的接地线即可4.小结重视小型水电站的增效扩容设计和改造，尤其是对水轮发电机、电气 设备的改造过程，可为小型水电站的安全可靠运行提供有力保障除此之 外，良好的设计和改造方案还有利于提高水电站的经济效益，并能有效降 低运行成本参考文献：［1］ 余建军.小型水电站扩容增效技改中同期点和同期方式选择［JL 中国水能及电气化，2011 (10)： 47-49+46.［2］ 裘江海，林旭新，舒静等.小型水电站更新改造决策模式研究［J］.中国农村水利水电,2011 (06)： 146-1490［3］ 舒静，林旭新，方华，金华频.小型水电站更新改造适用技术探讨[J].小水电,2011 (05)： 57-59+66.。