李旭東

(齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

1 要對水輪發(fā)電機的增效擴(kuò)容的改造進(jìn)行合理地選取

1.1 水輪發(fā)電機的增效擴(kuò)容概述

在我國需要進(jìn)行增效擴(kuò)容的水電站，一般多建設(shè)于20世紀(jì)90年代乃至于更加久遠(yuǎn)。由于20世紀(jì)的技術(shù)限制，其水電站的建設(shè)與施工的方法和技術(shù)工藝、在建設(shè)中所使用的工程材料，以及水電站設(shè)計理論的水平與施工的說明等方面的落后。與此同時，水電站經(jīng)歷了幾十年的風(fēng)雨考驗和不間斷地運行，相關(guān)電氣設(shè)備必然會出現(xiàn)運行時溫度升高、絕緣老化、螺絲松動、效率降低等問題，影響了水電站的穩(wěn)定運行，運轉(zhuǎn)效率較低。與此同時，不同的電站，運行的管理方式和水平、生產(chǎn)廠家的技術(shù)也各異，從而導(dǎo)致出現(xiàn)問題的類型和程度也是不同的，因此需要具體問題具體分析，對癥下藥，找出問題點并合理解決和完善。

1.2 整體更新發(fā)動機

最簡單水輪發(fā)電機增效擴(kuò)容的方法就是整體更換發(fā)動機，即在保證不變的基座、不變的轉(zhuǎn)速、不改動埋入的部件的條件下，通過完全不同的設(shè)計對水輪發(fā)電機的整個機體進(jìn)行更換，也就是針對發(fā)動機的所有零部件來進(jìn)行。但是這種更換的方法相對來說，一次性的投資比較大，浪費了資金，也導(dǎo)致了公共資源的浪費。

在發(fā)動機中，其構(gòu)成的部件很多，都會影響到效率和出力。因此，影響最終輸出結(jié)果的影響因素有很多，比如：定子繞組、釘子鐵心、冷卻通風(fēng)的裝置、推動軸承轉(zhuǎn)子繞組等等。綜上所述，是否對整個發(fā)動機機組進(jìn)行更換，需要綜合分析和整體考量，在水電站現(xiàn)場勘查電氣設(shè)備的實際運轉(zhuǎn)情況，對設(shè)備投入使用階段的各項參數(shù)進(jìn)行檢查核對，對設(shè)備相關(guān)技術(shù)和維護(hù)問題做到清晰了解，考察近幾年來所發(fā)生的重要事故、維修過的、改造過的情況等，與相關(guān)的運行人員深入了解情況，一起討論和論證修改設(shè)計方案。根據(jù)增容擴(kuò)效的具體要求，通過全面地考察檢測和討論分析論證以后，再作出決定。為了保證發(fā)電站的整體運行安全，要按照科學(xué)的規(guī)定和設(shè)計制造要求，滿足水電站電氣設(shè)備立式機組的機墩和不改動埋件的要求。

1.3 改造定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組

在發(fā)動機增容擴(kuò)效的改造方法之中，要求進(jìn)行增容后機組的轉(zhuǎn)速保持不變。也就是說，一定要提高繞組線規(guī)，同時減小繞組電阻，使得繞組電阻發(fā)熱的總量不能大于原來的繞組。與此同時，改變絕緣浸漆的工藝，將絕緣等級從B級提升至F級，絕緣材料要選用耐高壓，介質(zhì)損耗較低的材料，絕緣厚度減小，為增大線規(guī)提供足夠的空間。

絕緣級別的改造主要針對轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組方面進(jìn)行，機組絕緣水平至少要控制在B級以上，要保證電氣設(shè)備和絕緣溫度控制在極限范圍內(nèi)，要保證電氣設(shè)備各項參數(shù)指標(biāo)處于合理的范圍內(nèi)，設(shè)計要符合水電站的科學(xué)要求，保證機組的安全和可靠性。經(jīng)過科學(xué)的改造，水電站發(fā)電機在額定的條件下可以增加出力，增加比例大約在15%～25%左右。

水電站發(fā)電機系統(tǒng)設(shè)計中要注意發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子的繞組設(shè)計，要保證留有一定的余量，發(fā)電機組增容要控制在20%左右，定轉(zhuǎn)子繞組不需要做特別大的變化。水電站發(fā)電機組如果根據(jù)實際需要增容，要根據(jù)擴(kuò)容的幅度合理地計算，計算出需要的匝數(shù)和繞組截面面積，才能更換定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組。

1.4 改造通風(fēng)冷卻的系統(tǒng)

發(fā)電機的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)是否好用，直接影響著發(fā)動機的溫升和擴(kuò)容問題。發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的設(shè)計水平受技術(shù)發(fā)展的影響，通風(fēng)冷卻的系統(tǒng)存在很多的問題，例如冷卻系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時噪聲較大，工作效率較低，冷卻效果較差等等，且冷卻設(shè)備長期運轉(zhuǎn)之后會產(chǎn)生腐蝕的問題，且長期使用會積聚灰塵，導(dǎo)致污垢聚集使設(shè)備管道發(fā)生堵塞，散熱系統(tǒng)性能降低，發(fā)電機運轉(zhuǎn)溫度較高，會導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生故障。因此，在這樣的情形下，應(yīng)該要及時更換冷卻系統(tǒng)或通風(fēng)裝置，根據(jù)機發(fā)電機組擴(kuò)容容量設(shè)計冷卻系統(tǒng)。

2 計算與復(fù)核電氣主接線和短路電流

2.1 電氣主接線

水電站如果運行了很多年，需要根據(jù)實際進(jìn)行增效擴(kuò)容的處理，要結(jié)合具體的改造工程確定系統(tǒng)連接的地點，提前做好電氣主接線的連接方案設(shè)計。要對水電電氣設(shè)備接入系統(tǒng)進(jìn)行檢查，保證主接線連接方式合理科學(xué)，那么在增效擴(kuò)容的方案中就不需要進(jìn)行特別大的改動。對于個別經(jīng)過多次修改的電站來講，改變了其原本設(shè)計的主接線的形式，增加了或者是減少了部分的設(shè)備，現(xiàn)有的接線方式當(dāng)中有不適應(yīng)現(xiàn)在電力系統(tǒng)的要求，就需要優(yōu)化主接線連接方式，對水電站輸送容量和電壓進(jìn)行復(fù)核，要確定增效擴(kuò)容是否滿足實際需求，保證電氣設(shè)備開端電流的穩(wěn)定性。

電氣設(shè)備中主接線的連接原則是，保證送出的電壓等級和接入系統(tǒng)點相對應(yīng)，避免造成資源浪費和投資資金過多，要結(jié)合實際用電需求確定主接線的接線方式，保證其運行的效果，合理設(shè)計電力系統(tǒng)的保護(hù)方式和保護(hù)定值。

2.2 短路電流

目前，部分水電站增加了容量，電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了科學(xué)地更改，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化和升級，發(fā)電機參數(shù)也發(fā)生了變化，要結(jié)合目前的電力系統(tǒng)具體參數(shù)和指標(biāo)，對實際使用的水電站發(fā)電機組系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，復(fù)核和估算短路的電流，對水電站電氣設(shè)備開端能力進(jìn)行評估，要選擇符合參數(shù)和類型需求的電氣設(shè)備，如果電氣設(shè)備出現(xiàn)老化，耗能較高的話需要及時更換設(shè)備，要保證設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，提高水電站的效益。水電站的接地裝置要科學(xué)安全，因為這是取決于安全生產(chǎn)和生命安全的重要問題。在水電站的用電安全中要注意接地電阻的合理設(shè)計問題。要同時注意各類短路問題涉及的接地電阻設(shè)計問題。

3 結(jié)語

水電站是屬于我國能源發(fā)展中的清潔能源項目，目前水電站已經(jīng)成為我國電力發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分。在水電站的增效擴(kuò)容中，電氣設(shè)計是關(guān)鍵。