老旧水电站增容改造的途径与措施

邱春华，魏启波，邱岳阳

（1.临沂市岸堤水库管理处，山东 临沂 276217；2.沭河水利工程管理局，山东 临沂 276000）

1 基本情况

岸堤水库电站为坝后式水电站，1976年竣工并网发电，共有6台水轮机发电机组，装机容量6750kW，设计年发电量1500万度。机电设备老化严重，发电机、水轮机、电气控制保护系统、冷却系统、油压控制系统等设备型号陈旧，配件停产，设备维修养护困难，发电效率低，急需进行增容改造。

2015年对6台水轮发电机组进行了更新改造，改造工程不改变原有输水管道、机坑规模尺寸，充分利用原有机组的转子、定子铁芯、连通轴、上下机架等设备。整个改造工程历时一年半，改造后电站装机容量增加到8000kW，增加装机容量18.5%。

2 改造的措施

本次增容改造设计时，按照水库水量调度方案和汛期来水规律,将1～4号机组作为水库高水位调洪机组，运行水头多在设计水头以上运行，年平均放水量占电站放水总量的84.02%，5号机组作为城市供水水能利用机组，运行水头控制在14m至10m范围之间，年发电供水量占电站放水总量的15.98%。

2.1 1号发电机组改造

对1号水轮发电机组，为适应水库加权平均水头的提高，改善水轮机的运行工况，保持原水轮机的公称直径不变，按23m水头重新选型水轮机，采用效率较高的ZDK160-LH-180转轮，替代原来的水轮机转轮，材质采用不锈钢，流量保持14.7m3/s，效率高达92%，出力 3051kW。更换转轮室为不锈钢转轮室，其它保持不变。由于水轮机的出力大幅增加，发电机容量增幅较大，原1号发电机无法达到所需的容量，只能整体更换，选型为SFJ2880-16-2600的发电机，功率因数为0.8时效率为96.2%，将原来的直流励磁机改为无刷交流励磁机。

2.2 2、3、4 号机组的改造

在充分利用原水轮机部件情况下，更新转轮，选择型号为HL3689-LJ-123不锈钢转轮，新转轮的效率92%，设计水头为23m，流量8.2m3/s，出力为1702kW。

对发电机的改造与处理，一是更换定子线圈，采用较大截面积的F级绝缘的定子线圈，增加其过电流能力减少发电机的铜损，为减少定子线圈的振动，对定子线圈进行整体真空浸染处理，增强线圈稳定和抗潮能力。二是更换较大截面积的转子磁极线圈，以增加转子线圈过电流能力减的铜损；更换转子磁极铁芯，采用高导磁性的铁芯片，减少发电机转子与定子之间的间隙，降低磁阻，增加励磁效率，减少发电机的铁损；更换较大面积的发电机风扇叶片，以增强散热能力。三是更换发电机的推力轴承、上导轴承、下导轴承处的巴士合金瓦为氟塑瓦，减少发电机的机械损耗。四是为提高自动化控制性能，更换发电机的刹车制动器，改为双腔油压制动、复位制动器。其它部件保留，改造后的发电机容量由原来的1250kW增加到1600kW，发电机的效率为96.5%（功率因数为0.8时）。

2.3 5、6号水轮发电机的改造

将原有5、6号河道发电机组拆除，新建了一台管道发电机组—5号机组，改造方案是按照12m水头，重新选型整体更换水轮机，利用原来的混凝土蜗壳，选择HLA551-LH-65水轮机，设计水头12m，最大水头 20m，设计流量 1.98m3/s，效率为88%，额定出力210kW，最大出力350kW；增设尾水管、尾水弯管、及尾水管检修蝶阀、接入三通管等组件，将尾水接入城市供水管道。因水库水位是变化的,机组最大水头20m，在水库最高水位时，为了仍能保证机组正常运转,发电机容量按最高水头确定，采用型号为SFJ320-14/990的发电机，效率为96.6%，水轮机安装高程不变，原厂房不变。

3 改造后的机组效率

通过对水电站机组半年的运行监测数据进行分析和测算，由于受水库水位和调度水量影响，1～4号水轮机平均在87%效率区运行，发电机的平均效率在95%，机组平均效率为82.65%（水轮机与发电机效率乘积）。除检修外，5号机组作为常年发电机组，水轮机平均在84%以上的效率区运行，发电电机的平均效率95%，机组的平均效率为79.8%。5台机组的加权平均效率为82.19%。综合能效比改造前的60.05%提高21.13%。