水利工程論文-小水電站低壓機組的改造與運行摘要：我縣小水電事業(yè)起步早、發(fā)展快，素有小水電之鄉(xiāng)之稱。全縣電站數(shù)量眾多、星羅棋布，共有水電站114座，總裝機為4.3萬kW。但電站裝機容量都比較小，普遍選用0.4kV低壓機組?，F(xiàn)結(jié)合我縣小水電的實際，來談?wù)勊娬镜蛪簷C組的設(shè)備改造及運行情況。關(guān)鍵詞：小水電站低壓機組改造運行1水輪發(fā)電機組改造我縣大多數(shù)電站建于七、八十年代，水輪發(fā)電機組經(jīng)過二、三十年的運行，發(fā)電機絕緣老化、發(fā)熱增加、滑環(huán)嚴(yán)重冒火、端蓋無防護罩等影響運行安全；水輪機轉(zhuǎn)輪等過流部件磨損、變形，或雖幾經(jīng)補焊但葉片變厚、變粗糙與原設(shè)計誤差較大，機組效率嚴(yán)重下降；有的是歷史原因機組選型不配套，造成出力不足、水量浪費，效益差。針對上述問題，近幾年我們在建設(shè)新電站的同時，根據(jù)具體情況對一些老電站進行了改造。特別是對發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子繞組進行更換，不僅提高了絕緣等級，而且也提高了發(fā)電機出力。采用新型轉(zhuǎn)輪，提高了機組的效率，使電站有了更好的收益。對其它影響安全生產(chǎn)的缺陷要求電站及時采取有效措施，提高了水輪發(fā)電機組的健康水平。2發(fā)電機勵磁裝置改造要使發(fā)電機安全和穩(wěn)定的運行，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的性能是關(guān)鍵，早些年使用的三次諧波式、相復(fù)勵變壓器式、雙繞組電抗分流式等幾種勵磁裝置，由于調(diào)節(jié)性能差，易引起振蕩，不適應(yīng)機組并網(wǎng)運行，同時其故障較多影響機組安全運行，所以必須加以更新改造。我們現(xiàn)在基本上改用了可控雙繞組電抗分流式勵磁，此裝置在雙繞組電抗分流式的基礎(chǔ)上增加了可控硅分流的自動電壓調(diào)節(jié)器，空載電壓調(diào)節(jié)范圍大，并網(wǎng)后運行穩(wěn)定，無功功率調(diào)節(jié)方便。由于是廠家隨機生產(chǎn)，安裝在發(fā)電機上結(jié)構(gòu)簡單緊湊，不需另占地方。在主斷路器跳開后不失磁，發(fā)電機仍有端電壓。在電網(wǎng)停電時仍有電源供給調(diào)速器，能迅速將機組關(guān)閉，省去了備用電源。在我縣近200臺發(fā)電機上使用結(jié)果證明，能夠安全、可靠、穩(wěn)定的運行。這種勵磁方式當(dāng)勵磁回路對地一點接地時，接地點與發(fā)電機中性點(低壓發(fā)電機繞組中性點一般都接地)構(gòu)成回路。勵磁電流被分流減少，會發(fā)生機組振蕩、不能正常建壓等故障。所以特別要對滑環(huán)及周圍等勵磁部位的定期清掃，防止勵磁回路對地絕緣嚴(yán)重下降而發(fā)生接地故障。也有采用可控硅靜止勵磁裝置，如FKL、ZL1A1等型號，其性能良好，但結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜。采用獨立屏柜增加了安裝位置，布置上還需注意整齊和美觀。由于主斷路器跳開時聯(lián)動跳開滅磁開關(guān)，使機組無電壓，故這種勵磁裝置尚需備用交流電源或配置TC操作器。3水輪機調(diào)速裝置改造并網(wǎng)小型水電站不能調(diào)頻，調(diào)速器僅作用于正常開、停機、調(diào)節(jié)正常有功負荷以及事故停機。所以普遍采用電、手動操作器，其結(jié)構(gòu)簡單、投資省而又隨機配套，操作與維護簡單。如果需要有自動調(diào)節(jié)功能，則可以配上STK-W-3微電腦控制器，就能達到單機自動調(diào)頻，并網(wǎng)時按前池水位自動調(diào)節(jié)有功功率、自動并網(wǎng)合閘等功能。如我縣巧王水電站600kW機組中應(yīng)用了這種控制器，實踐證明這一配置是比較理想的。TC操作器是一種技術(shù)較先進的新型調(diào)速器，除有電、手動操作器的功能外，其特點是關(guān)閉時間可以調(diào)節(jié)，故障時無電源也能自動關(guān)閉導(dǎo)水機構(gòu)；可根據(jù)電站實際，整定不同的調(diào)保時間值；同時可避免因木石卡塞和手動關(guān)機過度損壞導(dǎo)水機構(gòu)問題；提高了機組運行的安全性。再配上STK-W-3可達到自動調(diào)節(jié)的目的，是一種值得推廣使用的調(diào)速裝置。4主變的改造水電站的低壓機組通常是經(jīng)主變升壓后與10kV農(nóng)村配電線路相連接，過去老電站選用的都是定型105%/0.4kV系列配電變壓器。由于電站地處偏遠山區(qū)，線路長壓降大。發(fā)電機經(jīng)常需要在較高電壓下運行，才能保證發(fā)送一定的無功負荷。有的電站電壓值高達440V及以上，其危害：一是在高壓下運行使發(fā)電機、變壓器溫升提高、絕緣加速老化，絕緣薄弱環(huán)節(jié)容易擊穿；二是難以發(fā)足無功功率，并影響機組運行的穩(wěn)定性；三是老型號變壓器能耗大，且運行年久老化，時常出現(xiàn)故障影響正常發(fā)電，需要及時更新、改造。我們在改造時采用了低損耗的升壓變壓器，訂購時向廠家特別提出，一般變比為0.4/115%kV，從而保證了水電站在正常電壓下運行。為了減少主變空載損耗，保證站用電和生活區(qū)用電的電壓質(zhì)量，可另裝站用變壓器，電站停運或運行時可相互切換。5配電設(shè)備和成套裝置改造水電站低壓機組使用的主斷路器有DZ10、DW10、DW15等空氣斷路器，DZ10塑料外殼式空氣斷路器由于封閉散熱差，易引起發(fā)熱故障，僅用在容量小的機組上。DW10框架式空氣斷路器普遍在使用中，但因短路斷流容量小，時有發(fā)生因短路不能有效斷流，而燒壞電器設(shè)備的事故。所以主斷路器應(yīng)選擇DW15型，機組容量大的宜選用DW17(ME)型，操動機構(gòu)應(yīng)選擇電動機預(yù)儲能合閘型。電站需長時間滿負荷連續(xù)運行，主斷路器和隔離開關(guān)按發(fā)電機額定容量選擇，但尚需一定的裕度，才能確保設(shè)備運行的安全可靠。定型的成套配電裝置簡化了設(shè)計，它把發(fā)電機的配電主回路和控制、保護、及水輪機自動回路等二次回路的設(shè)備有序的安裝在同一屏內(nèi)。常用的BKSF型水輪發(fā)電機控制屏，在使用中尚存在一些欠缺的地方，我們可以根據(jù)電站運行的實際來改進。裸露的盤頂母線和無邊屏，是易發(fā)生和擴大電氣故障的隱患，應(yīng)加裝屏頂保護罩和兩側(cè)的邊屏。除有發(fā)電機電流速斷、過電流、過電壓保護外，還應(yīng)有過速和低頻保護?？烧ㄔ诔^頻率501(或2)Hz，保護就立即動作，防止線路瞬時斷電時主斷路器未跳開引起非同期事故；減小事故跳閘后機組轉(zhuǎn)速上升率，保持高水頭運行才能提高電站經(jīng)濟效益；控制屏上應(yīng)裝設(shè)前池水位監(jiān)測(或能自動按水位調(diào)節(jié))裝置。現(xiàn)在很少采用水電阻耗能保護法。較普遍應(yīng)用的是在發(fā)生事故時能快速自動關(guān)機，故在屏內(nèi)要裝設(shè)調(diào)速器的電動機回路。調(diào)速控制回路除正常操作開、停機外，運行中主斷路器跳閘必須迅速自動關(guān)機(除正常手動操作外)，這可用合閘記憶回路來實現(xiàn)。電動調(diào)速回路電源應(yīng)可在電網(wǎng)電壓和機端電壓兩側(cè)進行切換，保證調(diào)速器電源的可靠性。另外，機組進水閥門的電動控制除在就地操作外，也可在控制屏內(nèi)進行操作。總之，新建電站可根據(jù)實際向廠家提出訂貨要求，已使用的控制屏也需及時改進。水利部農(nóng)村電氣化研究所研制的SFZK3自動控制屏，保護較完善，能自動停機，半自動開機，并網(wǎng)按水位自動調(diào)節(jié)有功等功能，為提高水電站低壓機組的運行水平作出了努力。今后在小水電的設(shè)計中選用的機電設(shè)備，要充分利用已成熟的科研成果，選擇那些技術(shù)先進、性能良好、質(zhì)量可靠、效率