鲇魚山水電站3號機增容改造

□梅 勇(平頂山市昭平臺水庫水電站)

一、概述

鲇魚山水電站位于河南省商城縣淮河主要干流之一的灌河上游，系鲇魚山水庫主要配套工程之一。電站于1970年3月開工，1976年第一臺機組投運，1979年12月4臺機組全部完工投產。總裝機容量為3×3000kW＋1×1600kW，共10600kW，設計年發電量1740萬kW.h，是豫南地區裝機容量最大的水電站。電站的投運，既增加了水庫管理單位的綜合經濟實力，又提高了水庫水能資源利用率，在不同的歷史時期，對緩解當地電網供電的不足，發展和繁榮當地的政治、經濟、文化，為工農業生產及城鄉居民生活提供清潔能源、保護生態環境等方面發揮了重要作用。電站運行30多年來，累計發電7.5億kW.h，相當于替代燃煤火電廠25萬余噸標準煤，減少排放二氧化碳66萬余噸、二氧化硫0.57萬噸及大量粉塵，不但經濟效益可觀，累計實現發電收入1.2億多元，創利稅5300多萬元，還產生了巨大的減排效益。

二、增容技改的緣由

電站經過30多年的運行，主要設備已超過了正常使用年限，普遍存在磨蝕、損壞和老化嚴重、陳舊落后、效率低下等問題，特別是二次控制、保護回路，時常發生拒動、誤動現象。由于多數是“文革”時期產品，有的設備國家已明令淘汰，備品備件已無處購買，給運行維護帶來很大麻煩。水庫經兩期除險加固后，庫容增加了6000萬m3，水頭抬高了1m。為了充分利用鲇魚山水庫的水能資源，提升電站的經濟實力，消除設備的安全隱患。根據電站實際情況，利用枯水季節結合年度大修，決定對3#機組進行全面增容技改。

三、增容改造方案的確定及實施

（一）確定方案

為了選擇適合鲇魚山水電站增容及改造的最優方案，我們收集資料，聘請專家、成立組織、科學論證出切實可行的技改方案。經過檢測和計算，確定電站3#機組增容及改造方案為：輸水管道和機組土建部分不變，更換水輪機轉輪，更換發電機定子、轉子線圈，改造勵磁、調速器及電氣控制、保護回路，提高自動化水平。機組容量由初裝的3000kW增容至3800kW，實際按3600kW連續運行。

（二）實施過程

遵照確定的技改方案，按照思路清晰、目標明確、重點突出、措施可靠的原則，以生產辦公室為主，抽調相關專業技術人員參加工程施工，做到分工明確、責任到位、措施得力。主要改造內容為：

1.將原水輪機轉輪更換為新型號節能型不銹鋼轉輪，新轉輪的葉片、形狀不變，厚度有較大改進，以滿足節能增效要求。機座為鋼板焊接結構，由機座壁、上環、中環（2個）、底環及固定筋組成，設計時充分注意到機座的剛度、強度及加工精度。

2.發電機定、轉子更換。定子鐵心按照“電指DZ27-63《凸極同步發電機電磁計算公式》”，重新進行電磁設計，充分注意到電站運行情況及增容要求，以確定定子鐵心主要參數，包括沖片材質、槽形尺寸、鐵心長度及工藝要求等；定子線圈采用框形疊繞組，每個線圈6匝，每匝由4-2.65×5.3/3.05×5.61雙玻璃絲包扁銅線組成，采用F級環氧粉云母帶連繞性絕緣。線圈在鐵心內的直線部分和端部分別包以低阻和高阻半導體玻璃絲帶進行防暈處理。防暈層和主絕緣層一次熱壓固化成型。按此設計和工藝處理后的定子線圈，均達到JB3373《大型高壓交流發電機組定子絕緣耐壓試驗》標準規定的要求轉子部分經計算在轉子其他部件不變的情況下，即磁極鐵心長度、轉子支架、轉子磁軛不變情況下，只改變轉子線圈，就可達到改造和增容目的。轉子線圈采用2.8×3.0扁銅線繞制而成，共42.5匝。

3.調速器改造。保持原有附屬設備不變，油路改為一體化控制，電氣部分采用可編程微機控制，取消了飛擺電機，采用發電機殘壓進行調頻，同時增加事故時分段關閉導葉的方法，以減輕水錘沖擊波。將原半控橋式自復勵勵磁更換為WDL-8002微機自并激三相全控式可控硅管整流勵磁。裝置主要由微機勵磁調節器、整流可控硅橋、起勵回路、滅磁回路等組成。將二次控制、保護、自動化回路更新為PLC微機綜合自動化系統。將相關附屬設備更新為節能型設備

四、增容技改效果

（一）發電機額定參數見表1

表1 發電機額定參數表

（二）性能指標見表2

表2 性能指標表

（三）鲇魚山水電站3#機組經過整體增容技改后，單機容量由3000kW增容至3600kW，在豐水期來水得到充分利用，減少了棄水量，既提高了水能資源的利用率，又提高了電站自身經濟效益，主要體現在：水輪機出力、效率均明顯改善；調速器裝置簡單、衛生，根據觸摸屏上直接點擊即可順利完成一系列的開停機調節過程，操作簡便快捷易行、靈敏度高；勵磁裝置簡單整潔、接線清楚，重要數據實時顯示，也可直接操作，出現故障可通過顯示器直接讀出問題的出現部位，方便了操作和維修人員處理當前顯示故障。二次的控制、保護、自動化程序簡潔、方便，均能實現一鍵開、停機，減少了運行人員的勞動強度，提高了安全運行的可靠性。

五、結語

在鲇魚山水電站3#機組整體增效增容改造過程中，我們十分重視科技創新和新技術的應用工作，積極推廣采用成熟的新設備、新材料、新工藝和節能降耗新產品，重點抓好高效水輪機轉輪的應用，微機監控裝置、自動化控制系統等高新成熟技術成果的應用等。經過技改后，所有設備均達到部頒標準，現在全廠設備基本能實現“四遙”（即遙信、遙測、遙控、遙調），基本能滿足“無人值班、少人值守”的要求。另外還不斷完善運行、操作、檢修、調度規程，加強了網絡安全生產調度管理，力求實現管理自動化、信息數字化，有力地提升了電站的管理水平。通過技術改造，電站設備技術水平大為提高，運行可靠性和安全性也得到了保障，設備故障率大為減少，獲得了良好的經濟效益，為電站其它機組的技改提供了有力依據，同時為電站可持續發展奠定了堅實的基礎。