农村小型水电站增效扩容改造关键应用技术研究

叶林波

(安徽省六安市金寨县响洪甸水电站，安徽 六安 237335)

近年来，随着小型水电站在农村地区的覆盖性建设，农村用电问题得到有效解决，水电站一方面保护着当地的生态环境；另一方面对地区的经济发展起到了重要的推动作用。但通过分析与观察当前大部分农村水电站的实际应用情况可以发现，老化的设备、落后的维修养护技术等都对其运行效率的提升带来制约与阻碍，要想充分发挥水电站的实用性功能，需要对增效扩容改造工作予以重点关注。

1 农村小型水电站增效扩容的改造目标

1.1 水工建筑物改造

将主厂房和副厂房的屋面防水部分予以全面整修，并将一层SBS材质的防水卷材加铺到防水层上。发电机层以上，对整个内外墙面予以全面装修，整修完内墙后，刷两道乳胶漆，做好地面部分大理石砖的铺设作业；整修完外墙后，窗台以下部分粘贴外墙砖，并刷涂氟碳漆。水轮机层，整修内墙后，全面刷涂防水涂料，再刷涂乳胶漆两道。副厂房、管理房、值班室等主要房屋内，统一铺设大理石地面砖。最后，检查维护并系统处理发电引水系统，将碳纤维布粘贴在发电机层的次梁上，起到加固作用。采用PCS防碳化涂料，对升压站的钢筋混凝土支架予以全方位喷涂，并将升压站铁附件、金具等予以更换，疏浚尾水渠河道[2]。

1.2 发电机与电气设备部分

对于小型发电站的发电机以及其他重要的电气设备，计划采取以下改造方式：(1)彻底改造4#发电机，改为空冷式结构，保持与本站内其他发电机相一致的运行模式。由于其原来属于双水内冷型，因此需要全部更新、替换其转子磁轭、定子线圈、铁芯以及转子磁极线圈等，从而增大其额定容量。除此以外，在更换这一发电机的铁芯时，还需要将发电机附带的推力瓦、镜板、以及上下油槽的油冷却器等进行全面更新，改造配套的阀门、管路及自动化元件，更新消防、冷却、制动等附属系统，包括其配套设施等。在改造1#～3#发电机设备时，需要处理定子绝缘，将转子磁极线圈、铁芯和转子磁轭等部件予以更换，更新发电机内部的冷却器装置。推力轴瓦、镜板以及导瓦等发电机的零件部件也需全面更换，换新上、下油槽的油冷却器。(2)更换110kV的开关设备，采用适宜的防腐技术，处理110kV的出线铁塔。(3)更换10kV高压开关柜、10kV出线母排，以及发电机的出口电压互感器，更新动力配电箱与低压配电柜。(4)更换变电站内部的照明系统，更换直流系统、二次屏柜以及励磁系统。(5)针对重点监管区域，安装计算机监控系统实现全方位的实时监控，并增设附加的微机保护系统。为了方便调度数据，增设相应的系统数据管理网设备，按照电气结点温度的检测需求，完善与之对应的在线监测系统，并将部分破旧的电缆等予以更换。

2 水电站增效扩容改造关键应用技术

2.1 发电机

在改造农村小型水电站的发电机设备时，需重点关注以下两点内容：(1)在处理绕子绕组问题时，应优先考虑二次嵌线的处理方法，若需要对旧式发电机予以系统化改造，则可以选择黄蜡布等实用性较高的绝缘材料。但在这一材料的实际应用过程中，可以发现其耐热性不高，因此如果条件允许的情况下，可以选用新型的聚酰亚胺膜材质的绝缘材料，其具有十分显著的耐热性，以及良好的绝缘性能，有效弥补了传统绝缘材料的不足。(2)要想将发电机容量予以扩增，则需对其自身励磁系统的应用特性与运行情况等予以充分考量，综合调速性能、运行功率等多项因素的基础上，对发电机的扩增容量予以确定。最后得出定值结果，实现对每个监控单元的合理调控[3]。

对发电机等相关设备的优化与改造大幅提升了小型发电站的发电能力。增效扩容实施后，相当于新增1台一万千瓦的水电装机容量，促进节能减排，减少二氧化碳排放。与此同时，通过对老旧电站进行增效扩容，增设生态机组，有效改善了河流生态，使电站所在的河流生态得到修复和改善[4]。

2.2 变压器

本次响洪甸水电站增效扩容改造工程任务中，需要采购并安装两台110KV主变变压器，主变中性点设备及主变现场安装、试验。主变压器安装涉及到以下步骤，首先拆除原#1、#2主变，基础清理干净。然后按照安装设计图纸要求，对变压器基础进行安装。搬运变压器到安装位置用滚筒或滚杆牵引，牵引时将钢丝绳掛在变压器主体油箱的牵引攀上牵引。用千斤顶进行抬高或升降，使用下节油箱的千斤顶底座。在变压器本体就位方面，变压器应预先安放在基础台上。检查安装在变压器本体上的冲撞记录仪各个方向的冲击加速度不大于规定值，对准变压器的电气安装中心与变压器基础安装中心。观测变压器顶盖沿瓦斯继电器气流方向1%～1.5%的升高坡度后满足要求。最后加固变压器底座与基础焊接，将变压器的地脚固定螺栓固定好，变压器接地点双点接地即可。

2.3 水轮机

当前使用的HL211水轮机模型自原苏联引进，是我国上世纪50年代中低水水头段普遍使用的一个转轮模型，模型最高效率仅为89.9%。随着科技进步和新技术的应用，无论是其效率水平，还是过流能力，都明显落后于当今的先进水平。

水轮机转轮叶片进行过多次大修补焊，造成了叶片变形，转轮的静平衡和动平衡差，进一步降低了水轮机运行效率和可靠性；活动导水叶漏水严重，维修配件难以购买。机组检修周期逐渐缩短，检修工期加长，且常规检修已很难完全修复。因此在水轮机设备的改造过程中，需要与其实际使用状况与运行状态有机结合，制定针对性的改造方案，将变形的叶片、老化的设备部件等予以及时更换处理。与此同时，还需重点关注叶轮材质的改善，选择适宜的部件材料，严格把控安装质量，确保叶轮的抗腐蚀性进一步提升。除此以外，在完成所有部分的改造作业后，营造原有基础上，提升水轮机设备的实际运行效率，如果改造后的运行效率不符合预期要求，应采取有效措施予以重新处理[5]。

2.4 尾水门工程

尾水门工程部分的施工工作需要采购设备为4扇闸门、一套门机。尾水检修门安装在原响洪甸水电站老闸门安放位置，在现场安装阶段，需要首先搭建工装平台，此平台是用2根16#工字钢做的滑动平台，长约4m，间距约2m，穿过窗子，伸至车间。拆除旧闸门4付，为了很好的进行旧闸门拆除工作，先要对旧门机进行改造。首先，去除旧门机的交叉机构；然后，在旧门机上焊加强板，以保障闸门能安全起吊：最后，起吊闸门，当闸门吊至一定高度时，改换吊点，让闸门水平地放置在工装平台上，在平台上滑动，通过8T吊车和车间行车，移出旧闸门。安装新闸门4付，同样是通过工装平台进入门机下方，再由现有的葫芦吊入门槽内。安装新门机分以下步骤：(1)门机在厂区分解编号后由汽车运至车间，利用车间内起重行车和8T吊车将新门机所有构件由窗口平台移入现场；(2)安装校正门机左右两端梁后固定；利用吊车安装门机六根立柱和横梁；(3)安装门机工作台与电动葫芦；(4)应严格检验门机立柱与横梁间的连接螺栓是否收紧，以及闸门门体止水橡皮是否完好。

3 结 语

对老旧电站进行增效扩容改造，不仅可以提高水能资源利用效率，保护河流生态环境，还可消除公共安全隐患，调整能源结构，促进节能减排，贯彻落实可持续发展的建设理念。