盛成軍

（阜寧縣防汛防旱辦公室，江蘇 鹽城 224400）

1 工程概況

阜寧水電站位于江蘇阜寧縣陳集鎮(zhèn)閘東村境內(nèi)，于1972年興建，1975年投運(yùn)，與阜寧腰閘、阜寧船閘并列橫跨于蘇北灌溉總渠上，本站上游公路橋同阜寧腰閘、阜寧船閘上閘首公路橋在同一軸線上，3座水工建筑物構(gòu)成一個(gè)水利樞紐。本站安裝7臺(tái)GDJ1-WG-160 豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1400 kW，設(shè)計(jì)水頭2.5 m，引水流量70～84 m3/s。

由于受當(dāng)時(shí)客觀條件限制，導(dǎo)致阜寧水電站存在很多不足之處，加之近30年的運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組及升壓站等設(shè)備已嚴(yán)重老化，操作困難，安全性能降低，發(fā)電效率低下，工程效益得不到充分發(fā)揮，因此，對(duì)水電站的技術(shù)改造迫在眉睫。為了充分發(fā)揮電站的效能，提高發(fā)電效率，2011年對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組和相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造，并適當(dāng)擴(kuò)大水輪發(fā)電機(jī)組容量。

2 技改的主要內(nèi)容

2.1 發(fā)電機(jī)組改造

2.1.1 水輪機(jī)改造

阜寧水電站水輪機(jī)的原轉(zhuǎn)輪型號(hào)為GDJ1，選用GDJ1 轉(zhuǎn)輪主要是受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和條件的限制，其在生產(chǎn)加工、模型選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用等方面均存在一定的局限性。隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是近年來(lái)，一批適合低水頭豎井貫流式機(jī)組的轉(zhuǎn)輪相繼問(wèn)世，大大改善了電站的裝機(jī)效率。經(jīng)技術(shù)比較，本次改造選用GDB 轉(zhuǎn)輪，其性能已在多個(gè)電站中得到證明。

2.1.2 發(fā)電機(jī)改造

阜寧水電站原使用的發(fā)電機(jī)是T145-10 型同步發(fā)電機(jī)，為同軸勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電源，勵(lì)磁接線方式為長(zhǎng)分聯(lián)接法。經(jīng)過(guò)近30年的使用，發(fā)電機(jī)絕緣老化，凸極式勵(lì)磁繞組接頭經(jīng)常因脫焊而燒壞；同軸勵(lì)磁機(jī)換向器磨損嚴(yán)重，直徑變小，造成換向困難、磨損加劇，容易產(chǎn)生火花，使其運(yùn)行工況進(jìn)一步惡化；有些換向器已達(dá)到無(wú)法修復(fù)的程度，故障率高，維修頻繁，直接影響發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效率?？紤]發(fā)電機(jī)與改造后水輪機(jī)相配套，同時(shí)提高發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率，并保證其安全運(yùn)行，技改采用SFW250-8/740 型可控硅勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)組，單機(jī)額定功率250 kW。

2.1.3 調(diào)速器改造

阜寧水電站原調(diào)速器為非標(biāo)產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)形式為立式兩級(jí)變位齒輪傳動(dòng)，強(qiáng)迫潤(rùn)滑。該裝置穩(wěn)定性、密封性、潤(rùn)滑條件差，運(yùn)行時(shí)有振動(dòng)現(xiàn)象，維修工作量大，零配件購(gòu)置困難，且價(jià)格昂貴，直接影響機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間及效率。為了提高調(diào)速器的傳動(dòng)效率和運(yùn)行可靠性，將調(diào)速器改為單級(jí)傳動(dòng)，改強(qiáng)迫潤(rùn)滑為飛濺潤(rùn)滑。調(diào)速器采用LZDY450-4.5 標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，提高互換能力，備品備件容易采購(gòu)，且可節(jié)省檢修時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2.2 電氣設(shè)備改造

2.2.1 變壓器更換

阜寧水電站原使用的兩臺(tái)主變?yōu)镾JL-1000/35/0.4 鋁芯變壓器，該變壓器經(jīng)過(guò)近30年使用，幾經(jīng)大修，安全性能指標(biāo)都有所下降，且損耗大，運(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)。為保證電站安全運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益，將兩臺(tái)主變更換成S11-1250kVA-38.5/0.4 節(jié)能型變壓器。

2.2.2 斷路器更換

阜寧水電站使用斷路器原型號(hào)為DW1-600/35 型多油斷路器，因性能低下，密封性能差，每次預(yù)防性試驗(yàn)，都是交流耐壓不合格，于1994年更換成SW2-1500/35 型少油斷路器，配置CT2 彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)，但該設(shè)備絕緣性能較差，操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)部分復(fù)雜，易發(fā)生故障，檢修困難。隨著電氣設(shè)備的更新?lián)Q代，高壓設(shè)備進(jìn)入無(wú)油化階段，為保證斷路器安全、可靠，消除電氣火災(zāi)、爆炸等事故隱患，對(duì)斷路器予以更換，選用了ZW7-40.5型戶外高壓真空斷路器。

3 技改中要注意的幾點(diǎn)問(wèn)題

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益

小型水電站的技術(shù)改造，必須貫徹先進(jìn)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性和特殊性原則。應(yīng)該針對(duì)各個(gè)水電站的具體情況，因地制宜，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。所謂先進(jìn)性就是要擇優(yōu)選用一個(gè)性能先進(jìn)、技術(shù)成熟的好轉(zhuǎn)輪和配套性能先進(jìn)、運(yùn)行可靠的水輪發(fā)電機(jī)及其輔助設(shè)備；合理性就是要緊密結(jié)合和妥善處理水電站的不可變更或不宜變更的制約條件；經(jīng)濟(jì)性就是要在有限的投資情況下，盡量增加年發(fā)電量，提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益；特殊性就是特殊問(wèn)題用特殊辦法處理。例如：對(duì)于多泥沙河流上運(yùn)行的水輪機(jī)，）既要改善其運(yùn)行特性，又要采取抗泥沙磨損的綜合治理措施，延長(zhǎng)水輪機(jī)的使用壽命，只有考慮全面才能較好地達(dá)到先進(jìn)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。另外，一定要委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行技術(shù)咨詢并做到優(yōu)化設(shè)計(jì)，還要請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)改造設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審查。因?yàn)橐粋€(gè)好的設(shè)計(jì)方案，可以出水平、出效益；反之，不重視設(shè)計(jì)，容易造成不必要的返工和經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝

小水電是技術(shù)密集型行業(yè)，隨著科技的進(jìn)步，小水電技術(shù)也走向新的發(fā)展階段。小水電技改中要注意推廣使用新產(chǎn)品、高科技產(chǎn)品：（1）性能好、效率高的新型轉(zhuǎn)輪，出力可提高3%～10%；（2）采用高科技改善電磁性能的發(fā)電機(jī)，通風(fēng)條件改觀，出力條件得以提高；（3）標(biāo)準(zhǔn)變電所、廠房；（4）計(jì)算機(jī)監(jiān)控新技術(shù)，提高機(jī)組自動(dòng)化水平；（5）重錘閥代替蝴蝶閥，用于上網(wǎng)電站可以有效地防止系統(tǒng)突然甩負(fù)荷對(duì)電站可能產(chǎn)生的危害；（6）新型壓力管材料及不銹鋼水輪機(jī)葉子或轉(zhuǎn)輪；（7）發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈采用F 級(jí)絕緣工藝結(jié)構(gòu)。

3.3 注重水輪機(jī)的選型

水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)是兩個(gè)不同范疇的對(duì)象，其技術(shù)發(fā)展階段不同，由于水輪機(jī)在水輪發(fā)電機(jī)組中處于原動(dòng)機(jī)的地位，故水輪機(jī)運(yùn)行效率高低影響顯著；水輪機(jī)的選型技術(shù)難度較大，影響參數(shù)多，在水電站實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題也比較多。因此，在小型水電站的增容改造中，必須分清主次，首先搞好水輪機(jī)的改造，從而帶動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)和整個(gè)水電站機(jī)電設(shè)備及水工金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造，這也是應(yīng)當(dāng)遵循的原則。

3.4 選擇技術(shù)精良的專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)伍，把好驗(yàn)收、試驗(yàn)關(guān)

水電站改造涉及的機(jī)電設(shè)備安裝內(nèi)容多、技術(shù)復(fù)雜，安裝質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行和效率。因此，改造一定要選擇技術(shù)精良的專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)伍，同時(shí)要把好每個(gè)層次的檢測(cè)調(diào)試、驗(yàn)收關(guān)。

4 結(jié)束語(yǔ)

阜寧水電站技改前單機(jī)最大出力只有180 kW 左右，技改后單機(jī)最大出力增加到250 kW，按電站年利用時(shí)間6000 h 計(jì)，初略估算技改后的經(jīng)濟(jì)效益全年約增加發(fā)電量29.4萬(wàn)kWh。經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了預(yù)期的技改效果。