官少华福建省清流县水利局

水能资本作为一种洁净无污染的可再生能源，有着经济效益、生态效益和社会效益高度一致的特点。近几年来，全国各地水电开发建设已成为投资热门之一，有相当一些地方的可开发水能资本基本开发终了，投资者已将投资眼光转向老水电站的挖潜改造上。由于缺少有关投资经验，常泛起盲目投资现象，改造后的水电站效益增加不理想，投资回报率极低。笔者凭仗从事农电治理二十多年的工作经验，谈谈小型水电站的挖潜改造，希看能对投资者有所借鉴。

1挖潜改造的需要条件

要具有水头潜力。也就是说，原电站由于当初建设时的种种缘由，水头未获得充实哄骗，凭据今朝条件可以对这些残剩的水头进行哄骗。

要具有流量潜力。一般老电站原设计较为守旧，按当初设计斟酌装机较小，装备年哄骗小时数年夜多在5000h以上，按今朝来看（装备年哄骗小时数年夜多取值在3500h左右），这些电站的流量就没有获得充实哄骗，具有流量潜力，亦即可以增加装机。

要看电站的水能哄骗率和机组平均效率是否有潜力可挖，即原电站或由于现实运行参数与机组参数不符造成机组效率低下，或由于其它缘由造成机组达不到额定出力的，且经由过程水能计较有挖潜效益的。

2挖潜改造的主要方式

水电站装备的更新改造主要适用于水头、流量与原设计变化不年夜，且存在以下问题的小型水电站。

由于我国早期编制的水轮机模子转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，很多小水电站只能“套用”相近转轮；其主要能量指标(单元流量、单元转速、模子效率)都比力低。因而使机组偏离电站现实运行参数，致使水轮机偏离高效率区，造成机组运行的平均效率低、耗水量年夜，水能资本未能获得充实哄骗的。

由于水轮机装备陈旧、水轮机磨蚀破坏严重，或生产厂家制造技术落后，制造质量差，造成水轮机效率较低，总的能量指标和性能指标（高效区、稳定性、空化特征）偏低，致使水能哄骗效率不高，转轮又偏离了高效率区运行的。

由于设计时选型不妥，造成水轮机主要性能参数与电站现实运行参数不匹配，水轮机处在低效率区运行，出力达不到额定功率的（差值越年夜，挖掘潜力越年夜），或水轮机与发机电选择时偏于守旧，致使水能不能充实哄骗，造成没必要要弃水的。

由于水轮机与电气装备不配套，水轮机的输出功率年夜于发机电或主变压器的额定容量，水轮机出力遭到限制，致使水轮机处在低效率区运行，或发电时泛起不正常的弃水现象。发机电容量年夜于水轮机出力，既浪费了装备容量也增年夜了运行消耗。

装备更新改造主要是对水轮机和发机电的改造。由于水轮机在水轮发机电组中处于原念头的地位，故水轮机运行效率的凹凸相当重要。是以，首先要捉住水轮机的改造，从而带动水轮发机电和整个水电站机电装备及水工结构的技术改造。

水轮机改造多接纳局部改造，重点是选用不异或相近的新型高效转轮，不改变导水机构、蜗壳、尾水管尺寸和转轮配合尺寸；经由过程更换转轮提高水轮机的运行效率和单元流量，来到达增容并增加年发电量的目的。这类法子对年夜坝、厂房等水工建筑物和水轮机其余部件尽量维持不变，投资较省，应优先拔取。

如无合适可选的新型转轮，则应请生产厂家重新设计(改型)转轮，或改良过流部件型线结构。可凭据电站的现实情况，进行专门设计与制造适合自己电站条件的最优性能转轮，使其出力、效率、汽蚀性能等指标都较着优于按传统型谱选择的转轮，从而到达最好运行效果，取得最年夜经济效益。生产这类单件转轮，价格会比传统转轮价格略高一点，但所带来的效益却很是较着。

只有在局部改造难以知足要求，或要较年夜幅度改变水轮机出力和额定转速时，再斟酌新置水轮机及附属装备。在重新肯定装机规模时，机电装备选择不仅要注重其自己的质量、效率，还要连系现有机坑形式、厂房安插、出线等综合斟酌，选择尽量削减土建造价的优良装备。

当水轮机改造终了功率肯定以后，一般同时需要进行发机电的改造，或为其配套响应功率的水轮发机电。对辅助装备也要进行核算，以决议是否更换。

发机电改造的重点，通常为提高定子、转子线圈尽缘品级，经过线圈重制，增年夜定子、转子线圈导线截面和匝数，再辅以透风系统的改造。主要方式以下：

采用环氧粉云母B级尽缘替换原机组E级尽缘，以提高定转子的耐热性能(比E级尽缘温升答理值提高20℃)和耐电压性能。其尽缘单层厚度减薄，需要时可采用双层尽缘，以保证有足够匝间耐压水平，并可增加定子绕组的截面积和线圈匝数，以提高定子的额定电流，削减铜损，下降定子线圈温升。

改善透风结构，在透风口增设排风机，以增加排风量，有条件的还可在定子上下端部开设透风口，以下降温升。设有空气冷却器的，如冷却效率不高，可改装年夜风量风扇，并适当调整吹向，合理分配风道，或置换效果更好的空气冷却器，以提高冷却效果。使机组满载时，温升要控制在国家尺度划定的范围之内。

加装电容无功抵偿器，可以使机组提高功率因数运行，响应削减发机电的转子电流和励磁功率，以到达提高机组有功出力的目的。无功不足部门，可由电容无功抵偿器抵偿。

对增容改造的统计讲明，在水轮机过流部件尺寸不变的条件下，经由过程更换性能优良转轮的增容改造方式，在额定水头基本不变的情况下，经由过程提高转轮效率和加年夜过流量可以使水轮机出力增加20～25。而发机电凡是都有10左右的容量裕度，实践讲明，在增容10左右时，发机电一般没必要改造，但应紧密亲密注重温升的变化。温度升高较多，才应斟酌对定子、转子线圈进行更新改造，并提高尽缘品级。在轴功率知足的条件下，发机电出力可提高30左右。

在更换响应水轮机同时，还要验证机组的飞逸转速是否合适要求；发机电增容改造后，应验证定转子温升是否超越答理值。

在小型水电站装备增容改造中，有一个要害环节需要慎重看待，即水轮机输水系统(引水渠、压力管等)，需校验其过流能力和水头损失情况，以分析选定最年夜答理的水轮机额定水头和设计援用流量。

对于水头、流量比原设计增年夜许多的水电站，只局限于装备的更新改造没法知足扩容要求时，就需改造引水工程中的拦河坝、渠道、隧洞、压力输水管等水工建筑物，有需要时还需重新选择水轮发机电组及其附属装备。分歧的情况，扩建的方式也分歧，具体的方式因情况而异，水电站扩建工程设计文件的编制应参照新电站设计规范和编制规程进行；报批法式与新建电站不异。

3挖潜改造方案的选定

小型水电站挖潜改造前，必需查清存在哪些问题，包括现实运行时的水头、来水量、弃水量、机电装备状态、水工建筑物及金属结构运行状态等。再凭据可取用的水头和流量估算电站可能到达的理论出力，与今朝电站现实出力相比，看相差几多，是否有挖潜改造的需要。对具体电站要查出问题的症结再肯定改造内容，制定改造方案，避免盲目改造和改造不增效的情况发生。只有完全摸清问题，才能有针对性地进行改造，取得实其实在的改造功效。

在肯定改造后，要委托有响应天资的设计单元按《小型水电站技术改造规程》的有关划定对水电站改造方案进行技术咨询和设计，并需按划定法式报批。报送后审批部门会组织有关部门和专家对改造设计方案进行技术咨询和审查，以肯定方案的合理可行性。由于一个好的设计方案，可以出效益；反之，不重视设计，轻易出庇漏而造成没必要要的返工和经济损失。

从挖掘潜力的可能性分析，需要改造的年夜多是早期兴修、水力条件较好、装备简陋的电站。当前，对有能量潜力和运行时间较长的电站，都可进行机组增容和更新改造，这是一种投资少、生效快的优秀途径。对于水头、流量与原设计变化不年夜，而水轮机装备陈旧、性能落后的水电站，尽量采用装备更新改造方式；对于水头、流量比原设计增年夜许多的水电站，只局限于装备的更新改造没法知足扩容要求时，再斟酌采用扩建改造方式。

在肯定采用扩建改造方式时，要对需留用和改造的年夜坝、厂房等水工建筑物的质量和平安做出检查评定。可哄骗的尽量哄骗，不成哄骗的需撤除重建；非凡是对年夜坝的平安要求很高，如需对年夜坝进行加高等改造时，需先委托有响应天资的部门对年夜坝进行平安鉴定和改造方案的平安稳定校验，并将年夜坝改造方案与鉴定等资料报有关部门审批。

水电站挖潜改造的目的是提高机组运行效率和水能哄骗率，以增加电站年发电量，但最终目的仍是为了提高电站经济效益。是以在对电站挖潜改造方案进行选按时，一定要做好改造工程的经济效益分析工作，多斟酌一些晦气身分，不要把一些问题看得过度简单。由于电站改造不仅触及自身，有时还触及对周边地域的影响。由于增年夜援用流量，可能会造成对原用水单元的影响(如浇灌用水)；同时还会触及征用林地、土地和农平易近苗木赔偿等问题。