鲇鱼山水电站3号机增容改造

□梅 勇(平顶山市昭平台水库水电站)

一、概述

鲇鱼山水电站位于河南省商城县淮河主要干流之一的灌河上游，系鲇鱼山水库主要配套工程之一。电站于1970年3月开工，1976年第一台机组投运，1979年12月4台机组全部完工投产。总装机容量为3×3000kW＋1×1600kW，共10600kW，设计年发电量1740万kW.h，是豫南地区装机容量最大的水电站。电站的投运，既增加了水库管理单位的综合经济实力，又提高了水库水能资源利用率，在不同的历史时期，对缓解当地电网供电的不足，发展和繁荣当地的政治、经济、文化，为工农业生产及城乡居民生活提供清洁能源、保护生态环境等方面发挥了重要作用。电站运行30多年来，累计发电7.5亿kW.h，相当于替代燃煤火电厂25万余吨标准煤，减少排放二氧化碳66万余吨、二氧化硫0.57万吨及大量粉尘，不但经济效益可观，累计实现发电收入1.2亿多元，创利税5300多万元，还产生了巨大的减排效益。

二、增容技改的缘由

电站经过30多年的运行，主要设备已超过了正常使用年限，普遍存在磨蚀、损坏和老化严重、陈旧落后、效率低下等问题，特别是二次控制、保护回路，时常发生拒动、误动现象。由于多数是“文革”时期产品，有的设备国家已明令淘汰，备品备件已无处购买，给运行维护带来很大麻烦。水库经两期除险加固后，库容增加了6000万m3，水头抬高了1m。为了充分利用鲇鱼山水库的水能资源，提升电站的经济实力，消除设备的安全隐患。根据电站实际情况，利用枯水季节结合年度大修，决定对3#机组进行全面增容技改。

三、增容改造方案的确定及实施

（一）确定方案

为了选择适合鲇鱼山水电站增容及改造的最优方案，我们收集资料，聘请专家、成立组织、科学论证出切实可行的技改方案。经过检测和计算，确定电站3#机组增容及改造方案为：输水管道和机组土建部分不变，更换水轮机转轮，更换发电机定子、转子线圈，改造励磁、调速器及电气控制、保护回路，提高自动化水平。机组容量由初装的3000kW增容至3800kW，实际按3600kW连续运行。

（二）实施过程

遵照确定的技改方案，按照思路清晰、目标明确、重点突出、措施可靠的原则，以生产办公室为主，抽调相关专业技术人员参加工程施工，做到分工明确、责任到位、措施得力。主要改造内容为：

1.将原水轮机转轮更换为新型号节能型不锈钢转轮，新转轮的叶片、形状不变，厚度有较大改进，以满足节能增效要求。机座为钢板焊接结构，由机座壁、上环、中环（2个）、底环及固定筋组成，设计时充分注意到机座的刚度、强度及加工精度。

2.发电机定、转子更换。定子铁心按照“电指DZ27-63《凸极同步发电机电磁计算公式》”，重新进行电磁设计，充分注意到电站运行情况及增容要求，以确定定子铁心主要参数，包括冲片材质、槽形尺寸、铁心长度及工艺要求等；定子线圈采用框形叠绕组，每个线圈6匝，每匝由4-2.65×5.3/3.05×5.61双玻璃丝包扁铜线组成，采用F级环氧粉云母带连绕性绝缘。线圈在铁心内的直线部分和端部分别包以低阻和高阻半导体玻璃丝带进行防晕处理。防晕层和主绝缘层一次热压固化成型。按此设计和工艺处理后的定子线圈，均达到JB3373《大型高压交流发电机组定子绝缘耐压试验》标准规定的要求转子部分经计算在转子其他部件不变的情况下，即磁极铁心长度、转子支架、转子磁轭不变情况下，只改变转子线圈，就可达到改造和增容目的。转子线圈采用2.8×3.0扁铜线绕制而成，共42.5匝。

3.调速器改造。保持原有附属设备不变，油路改为一体化控制，电气部分采用可编程微机控制，取消了飞摆电机，采用发电机残压进行调频，同时增加事故时分段关闭导叶的方法，以减轻水锤冲击波。将原半控桥式自复励励磁更换为WDL-8002微机自并激三相全控式可控硅管整流励磁。装置主要由微机励磁调节器、整流可控硅桥、起励回路、灭磁回路等组成。将二次控制、保护、自动化回路更新为PLC微机综合自动化系统。将相关附属设备更新为节能型设备

四、增容技改效果

（一）发电机额定参数见表1

表1 发电机额定参数表

（二）性能指标见表2

表2 性能指标表

（三）鲇鱼山水电站3#机组经过整体增容技改后，单机容量由3000kW增容至3600kW，在丰水期来水得到充分利用，减少了弃水量，既提高了水能资源的利用率，又提高了电站自身经济效益，主要体现在：水轮机出力、效率均明显改善；调速器装置简单、卫生，根据触摸屏上直接点击即可顺利完成一系列的开停机调节过程，操作简便快捷易行、灵敏度高；励磁装置简单整洁、接线清楚，重要数据实时显示，也可直接操作，出现故障可通过显示器直接读出问题的出现部位，方便了操作和维修人员处理当前显示故障。二次的控制、保护、自动化程序简洁、方便，均能实现一键开、停机，减少了运行人员的劳动强度，提高了安全运行的可靠性。

五、结语

在鲇鱼山水电站3#机组整体增效增容改造过程中，我们十分重视科技创新和新技术的应用工作，积极推广采用成熟的新设备、新材料、新工艺和节能降耗新产品，重点抓好高效水轮机转轮的应用，微机监控装置、自动化控制系统等高新成熟技术成果的应用等。经过技改后，所有设备均达到部颁标准，现在全厂设备基本能实现“四遥”（即遥信、遥测、遥控、遥调），基本能满足“无人值班、少人值守”的要求。另外还不断完善运行、操作、检修、调度规程，加强了网络安全生产调度管理，力求实现管理自动化、信息数字化，有力地提升了电站的管理水平。通过技术改造，电站设备技术水平大为提高，运行可靠性和安全性也得到了保障，设备故障率大为减少，获得了良好的经济效益，为电站其它机组的技改提供了有力依据，同时为电站可持续发展奠定了坚实的基础。