宁武水电站增效扩容改造工程浅谈

陆妹英

（武鸣县宁武防洪调水管理所 广西南宁 530100）

宁武水电站增效扩容改造工程浅谈

陆妹英

（武鸣县宁武防洪调水管理所 广西南宁 530100）

本文以宁武水电站综合技术改造工程为例，对该水电站工程现状及存在的问题进行了分析与研究，提出了水电站改造的必要性，并具体说明了水电站增效扩容改造的部分内容，通过此次改造，宁武水电站的效益得到提高，同时也确保了水电站在之后运行过程中的安全性、可靠性与稳定性。

水电站；增效；改造；水轮机

引言

武鸣城区位于广西壮族自治区中南部，东与宾阳相连，西与平果、隆安接壤，北与马山、上林交界，是广西首府南宁市的城区，交通便利，全城区境内村村通公路，乡乡通柏油马路。

宁武水电站坝址以上集雨面积2890km2，多年平均流量54.95m3/s，径流量 127000.75万m3；已装机容量（2×630）kW，多年平均发电量 513万kW·h，年利用小时数4500h；设计引用流量37.6m3/s，设计水头4.2m。多年平均降雨量1323.6mm，多年平均蒸发量1215.3mm（水面蒸发量）。

受业主的委托，设计组于2011年12月组织有关人员进行实地勘察。拟将机组装机容量由原来的（2×630）kW增至（2×700）kW，原多年平均发电量为513万kW·h，技改增容后，多年平均发电量将增至609万kW·h。

1 当前电站运行现状及存在的主要问题

1.1 电站运行现状

宁武水电站于1988年开工建设，1989年建成发电，属引水式电站，工程是以灌溉为主，兼顾发电等综合利用，总装机2台机组，容量为2×630kW，机组发电是与大网联网运行，电站坝址以上积雨面积为2890km2，设计水头4.2m，单机设计流量为18.8m3/s。

1.2 存在的主要问题

1.2.1 水工建筑物陈旧

经过二十多年运行，部分建筑物已经比较陈旧，钢门窗锈蚀，木门窗霉烂变形，面层剥离。

1.2.2 水轮发电机组老化，机组效率低

宁武水电站于1988年动工建设，于1989年投产运行，至今已经有23年根据规定水电工程机电设备的使用年限（服役期）为25年，水电站大部分机电设备已接近此年限。因此出现了机组出力不能达到额定出力，并出现了一些影响正常安全运行的问题和事故隐患。

1.2.3 变压器严重老化

宁武水电站主变为S7型油浸式变压器。根据规定，S7系列变压器已在1998年12月31日后停止生产和销售。随着生产技术的进步，S7系列变压器在产品性能及运行可靠性等方面的缺点逐渐显露出来。此类型变压器变损大，运行温度高，而且经过这么多的运行变压器的绕组绝缘介质已严重老化。

1.2.4 户外断路器、隔离开关操作困难

宁武水电站油断路器和隔离开关自投入运行后，至今其电气性能和机械性能均已变差，断路器电动操作困难，时常合闸不到位；隔离开关操作机构出现卡阻现象，动静触头配合移位，接触压力变小，接触电阻增大，有过热发火现象。

1.2.5 电力电缆及控制信号电缆氧化受损

原设计的选用的低压电力电缆是铝芯材料，经三十多年的运行，电缆的接头处及导线已氧化受损，威胁到电站的安全运行。现使用的控制电缆为不带屏蔽电缆，不符合改造后计算机监控的要求。

2 工程任务、改造的必要性及规模

宁武电站位于武鸣城区7km处，在武鸣河的右岸，工程是以灌溉为主，兼顾发电等综合利用，建于1988年10月，于1989年12月31日第一台机组试运行，1990年元月22日第二台机组也投入发电。该电站属引水式电站，总装机 2台机组，容量为（2×630）kW，两台主变为（800×2）kVA，机组发电是与大网联网运行。

宁武水电站投入运行20多年，具有较好的经济效益，同时也存在机组效率低、机电设备老化、运行不稳定、故障率高，自动化程度低等问题。随着科学技术的迅猛发展，计算机越来越广泛的应用，实施计算机综合自动化技术改造，可使运行安全可靠性大大提高，操作维护也十分方便，可达到了“无人值班、少人值守”的要求，提高了运行的可靠性又节省了运行成本。为充分利用水能资源，提高电站经济效益和运行的安全可靠性，对电站进行增效扩容改造是必要的。

本次增效扩容改造是将电站装机容量为（2×630）kW增到（2×700）kW。使总装机容量达到1400kW，多年平均发电量为609万kW·h，年利用小时4350h，额定水头为4.20m，发电引用流量为40.0m3/s。最终能量指标计算成果见表1。

3 增效扩容改造的主要内容

3.1 更换水轮机转轮及导水机构

目前宁武水电站的装机容量为1260kW（2×630kW），通过更换水轮机转轮及导水机构，提高水轮机过水能力和效率，机组出力为：

式中：Q=20m3/s，H=4.2m，η水=90％，η发=95％。

表1 水电站动能指标表

由此可见，宁武水电站通过更换水轮机转轮及导水机构、更换水轮发电机定子线圈、机组出力可以达到700kW。

3.2 更换水轮发电机定子线圈、转子线圈

发电机的运行年限已达20多年，运行时间过长，绝缘老化，转子松动。机组出力不足，所以也需要更换发电机定子线圈、转子线圈，以提高水轮发电机效率及容量。

发电机增效扩容技改后应符合国家的系列规范，见表2。

表2

发电机电磁负荷应满足的条件如表3。

表3

3.3 更换调速器

更换调速器，以满足调节水轮机的要求。而且本次技改后将采用综合自动化装置对整个电站监控保护，原调速器也已不能满足微机监控、通讯等要求，需更换微机调速器2台。

3.4 更换厂内桥式起重机

70年代我国统一设计的通用桥式起重机电控设备为XQR系列，此后，进行了部分改进，增设了空气断路器、增加运行机构的换相接触器、采用CJ2O系列接触器，同时还考虑要增设滑行挡、电流起动原则、加转子接触器熔焊检查环节；但整个系统均未脱离七十年代产品的总体设计思路，产品性能未有本质的改，且电气元件增多，故障率也明显增加，维护困难。因此，更换新的桥式起重机，以满足电站检修的要求。型号为：QD电动双梁桥式起重机20/5t，跨度8.5m。

3.5 一次电气部分的技术改造

（1）将电站原用的老式S7型变压器更换成节能低耗的S11型变压器。

（2）将电站原用的低压发电机控制柜及厂用配电柜进行更换（包括更换断路器、隔离开关、互感器等）。

（3）将站内老式的直流系统和励磁系统进行更换。

（4）将站内已用多年老旧的0.4kV的电力电缆更换成VV22型交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。

（5）将原10kV侧县城明秀开关站线路用的DW2-10型多油断路器更换成真空断路器。

计算机监控系统是当前水电站监控系统的主流模式具有自动化程度高、运行维护工作量少等优点。本次技改按“无人值班（少人值守）”的原则设计，采用以计算机监控系统为基础的全厂集中监控方案，对全站机组、主变、出线、厂用变和公共设备等进行监测、控制和保护，通过对主设备运行状态参数的实时、快速数字处理，完成故障诊断、保护动作等。计算机监控系统采用全分布开放式的系统结构，分为电站控制级和现地控制单元级两级。厂级工作站、LCU通过10M/100Mbps光纤交换式以太网快速通信。

3.6 水轮机组的选择

根据宁武水电站最大水头为5.0m，水轮机运行水头范围为3.8～5.0m，根据水电站运行水头的变幅，原来选择轴流转桨式机组是合适的，故本阶段还是推荐采用轴流转桨式机组进行设计，利用原有的水工建筑物，以减少投资。本次增效扩容同样选择水轮机为ZT810轴流停机机械调浆式水轮机，浆叶角度选为35°，增大水轮机过流能力，流量达到Qr=20.0m3/s。

其技术指标为：水头Hd=3～8m

流量 Q=10～30m/s

转速n=150～187.5r/min

出力 N=200～1400kW，ηmax=92％

4 扩容改造后的经济评价

宁武水电站增效扩容改造工程较简单，建筑材料供应可靠，施工条件非常优越，项目施工期半年即可改造完成发电运行。

从国民经济评价的结果看，宁武水电站增效扩容改造工程在经济上是合理的，经济内部收益率达20.62％，经济净现值为386.83万元，投资指标较好。

财务评价结果各项指标均合理可行，所得税后财务内部收益率11.02％，财务净现值（i=7％）为123.70万元，静态投资回收期为8.83年。

从社会效益看，本工程属于国家鼓励发展的再生能源项目，电站的兴建可缓解电力电量不足的供应状况，为武鸣城区的工农业发展提供电力资源，使武鸣城区能尽快发挥本地区资源优势，加快经济建设发展的速度。

5 结束语

宁武水电站增效扩容改造，主要是根据目前的地形与气象条件，对已经达到使用年限的机电设备和对年久达不到运行标准的水工建筑物进行修复，改造已不适应现有条件的设备，实现了在原基础上的以新换老，以社会经济发展对水电的要求为动力，以先进的科学技术为依托，采取多种综合技术措施，达到节省资金、提高经济效益、确保安全的目的。

[1]万斌.浅谈梅山水电站励磁系统的成功改造[J].科技与创新，2016，11.

TV738

A

1004-7344（2016）23-0066-02

�水电站机组综合自动化系统改造[J].山东工业技术，2016，09.

2016-7-15

陆妹英（1972-），女，助理工程师，大专，主要从事发配电运行方面工作。