白水河水电站水灾后的恢复与处理

陈 进

（泽州县水务局 山西泽州04800 0）

1 泽州县小水电概况

泽州县境内主要河流有三条：分别是沁河、丹河和白水河。其中沁河属黄河水系，全长450 km，区内河长34.1km；丹河属黄河水系，全长86km，区内河长68.85km；白水河属黄河水系，全长58.9km，区内河长20.6km。县境内河流水能理论蕴藏量为9.22万kw,其中可开发量为6.23万kW，至2012年底已开发小水电站18处，总装机43290 kW，占可开发量的69.5%，年发电量为9904万kW·h。全县水电供电区域总面积345.6km2，用电乡镇4个，用电户数1.34万户，用电人口4.38万人；区内拥有35kV变电站2座，35kV输电线路11.8km；配电台区208个，配变总容量8770 kVA，年用电量2000万kW·h。农村水电开发取得了显著的经济、社会和生态效益，有效地促进了当地民生的改善。

2 受灾情况

2012年7月30日晚至31日，泽州县普降大到暴雨，局部地区降下特大暴雨并伴随有冰雹，降雨量突破了泽州县自1956年有气象记录以来的最大值。部分乡镇受灾十分严重，造成了农田被毁，房屋倒塌，桥梁、堤坝、公路等水利设施损毁，给当地人民群众造成了极大损失。

县境内各小水电站也受灾严重，白水河一、二、三级站、龙会水电站、磨滩水电站等的引水涵洞及渠道总计被冲毁、淤积2km，大坝多处被冲毁；猛烈的洪水顺河道灌入厂房，造成机房严重进水，积水深度达2m，所有机组全部被洪水淹没，水中浸泡近10 h，各水电站全部停产，直接经济损失90余万元。见图1和图2。

图1 被洪水淹没的白水河二级站大坝

图2 洪水退后的白水河二级站厂房

3 灾后处理

由于各水电站均处于山区，交通不便，且部分道路被冲毁，给灾后恢复重建带来了很大困难。为尽快恢复生产，泽州县水务局根据各电站水毁情况，因地制宜地采取了一系列措施，在较短时间内恢复了正常生产。具体做法如下：

1）首先组织工程技术人员对淤积的引水渠道、隧洞进行清理，对大坝水毁部分进行浆砌；同时清除机房内的淤泥，对机组进行冲洗，并重新加注水轮机油及润滑油，使机组具备空转条件。

2）当处理后的的水轮发电机组具备空转条件时，将机组在额定转速附近空转约48h，其主要目的是将转子里的水甩出来，并通过风循环系统驱赶潮气，使定子、转子绕组得到初步干燥。

3）按照部颁《电气设备预防性试验规程》的要求，对发电机绝缘电阻进行了测试，测试结果表明绝缘电阻和吸收比均不合格，必须进行干燥处理。

4）对发电机进行干燥处理，具体方法如下：

方法一：短路电流法+直流加热法

具体做法是：

①把发电机定子绕组U1、V1、W1短接，让机组在额定转速附近运转，然后给发电机转子绕组通直流电，调节励磁电流使定子电流缓慢上升，定子因有电流通过而发热升温。通过调节励磁，控制发电机定子温升为每小时5～8℃，直至达到发电机定子的额定电流值。这时定子电流虽然较大，但因其出口被短路，电压较低，不会对定子绝缘造成损害。为保证发电机定子绕组所通过的电流不超过其额定值，可在发电机尾端电流互感器二次回路中串接电流表进行监视，如图3所示。同时为监视定子绕组温度，在定子绕组中插入2～4支温度计（定子绕组头尾、上下各1支），使绕组温度不超过80℃。

在这一过程中，由于发电机发热与转子带动的风循环共同作用，驱潮效果非常明显，转子绝缘可以恢复，但定子则因转子转动风力较大，温度上升受到了限制。这一阶段大约需要持续3～5d。对绝缘电阻和吸收比可每班测量1次，直至定子绝缘电阻达到5兆欧以上结束。

图3 短路电流法

图4 直流加热法

②通过前两步，定子绝缘已经有较大提高，但受温度限制当发电机定子绝缘电阻达到5兆欧时，继续使用短路电流法作用已不明显，绝缘恢复缓慢。为缩短修复时间，这时应改用直流加热法。具体做法是：将发电机停机，断开转子绕组的励磁电流，将定子三相绕组首尾串联并通以直流电，见图4。

我们用1台直流弧焊机获得直流电源，直流电流大小则通过调节弧焊机输出电流大小来控制；在干燥过程中，仍然将温升控制在每小时5～8℃，最高温度则根据发电机定子绝缘等级确定，一般以不超过80℃为宜，这一阶段大约持续2～4d。绝缘电阻和吸收比应每2h测量1次，当绝缘电阻达到标准时，每1h测量1次，直至测量值在同一温度下5h基本不变时，可认为干燥合格。

需要注意的是：在开始干燥的过程中，随着温度的升高，定子绕组内部水分不断析出，从而造成定子绝缘电阻有一个短时间下降的过程；此后，随着定子绕组内水分不断减少，绝缘电阻便不断升高，直至稳定在正常值。

方法二：真空干燥法

短路电流法进行干燥费时费力，且干燥时电机绕组温度较高，不宜掌握，有可能造成电机绝缘受损而缩短其使用寿命。如当地条件允许，有真空干燥设备，推荐使用真空干燥法。具体做法如下：

①基本原理：真空干燥就是通过降低干燥室的压力以降低湿分的沸点，达到在低温下干燥的目的。真空干燥箱由真空罐、传动系统、加热系统、真空系统及使各系统自动协调的控制系统组成。

②干燥过程：将待干燥电机装入小车后，传动系统自动将电机转入真空干燥罐，进入罐内进行预烘。罐内底部加热管开始加热，当设定时间达到后，真空系统自动启动，对真空罐抽真空；当真空度达到设定值时，停止抽真空，继续加热，再过一段时间后再自动抽真空，具体可根据电机受潮情况设定循环次数，连续完成烘干过程。需要注意的是：在开始预烘的低温阶段，不宜抽真空或在低真空度情况下烘干，否则不利于铁芯温度的升高和潮气的排除；当温度升至65～70℃时,烘干时间持续1～2h时，电机内部温度趋于均匀，这时开始提高真空度。

③干燥结束：按上述流程完成干燥后，需对其绝缘性能做全面鉴定，以检查干燥效果。鉴定的项目与电机大修时试验项目相同。

5）定子绕组绝缘恢复后，即可对机组进行试运行。试运行中，需严密监视机组的各项参数，包括油温、瓦温及电压、频率等，并需注意三相电流是否平衡，中性点电流是否在正常范围内（中性点电流正常值受机组制造参数及系统运行方式不同而不同，根据多年实测记录，我站中性点电流正常值在定子额定电流值的15%左右）；负荷应按额定值30%—60%—90%分阶段渐进提升，每个阶段持续24h。当试运行72h合格后，机组即可转入正常运行。

6）结论：真空干燥法与短路电流法相比有以下优点：

①真空干燥处理全过程从原来的几十个小时缩短到几个小时，因此，生产效率提高，有利于快速恢复生产；

②采用了真空辅助加热，电机在干燥过程中始终处于加热-蒸发状态，能明显降低干燥温度及干燥时间，降低了绝缘材料在高温、高湿、高氧环境中所受的损坏，且有效防止了铁芯生锈现象的发生，提高了电机性能及可靠性；

③由于实现了自动真空干燥，严格保证了各项参数，使干燥质量比较稳定。

综上所述，真空干燥法是一种技术先进、高效安全的干燥方法，在电站的灾后处置中应优先使用。

4 存在的问题及解决办法

小型水电站作为泽州县南部山区的支柱电源，要想得到长期稳定运行，还需下大气力解决电站的防洪标准过低的问题，从而从源头上解决机组进水的问题。通过兴建各种防洪设施，加固原有防洪建筑，不断提高各水电站的防洪能力。针对这次出现的问题，具体采取了如下措施：

一是对各水电站的拦河大坝进行了加固。由过去的简易干砌石坝更换为混凝土砌石坝，从而提高了大坝的抗冲刷能力，减小被洪水冲毁的概率。

二是将易受洪水冲刷、淤积的引（尾）水渠段由明渠改为暗渠。具体做法是在渠道上铺设混凝土预制板，并在板上铺设土石方以增强其稳定性，从而达到防止渠道被洪水淤积的目的。该方法简便易行，施工周期短，可有效提高渠道的抗洪能力。

三是在厂房迎水面增设防洪墙，高度以超过历史最高洪水位为宜，提高发电机房的防洪标准；并针对漏水的厂房进行防渗处理，减小厂房渗漏，有效减小机房进水。

5 结束语

总之，通过采取以上各种措施，可大大提高电站的防汛抗洪标准，并使机组迅速恢复运行；这些措施的实施对于小水电站的长期稳定运行、对于灾后的迅速恢复重建都具有重要的积极意义。