寧武水電站增效擴容改造工程淺談

陸妹英

（武鳴縣寧武防洪調水管理所 廣西南寧 530100）

寧武水電站增效擴容改造工程淺談

陸妹英

（武鳴縣寧武防洪調水管理所 廣西南寧 530100）

本文以寧武水電站綜合技術改造工程為例，對該水電站工程現狀及存在的問題進行了分析與研究，提出了水電站改造的必要性，并具體說明了水電站增效擴容改造的部分內容，通過此次改造，寧武水電站的效益得到提高，同時也確保了水電站在之后運行過程中的安全性、可靠性與穩定性。

水電站；增效；改造；水輪機

引言

武鳴城區位于廣西壯族自治區中南部，東與賓陽相連，西與平果、隆安接壤，北與馬山、上林交界，是廣西首府南寧市的城區，交通便利，全城區境內村村通公路，鄉鄉通柏油馬路。

寧武水電站壩址以上集雨面積2890km2，多年平均流量54.95m3/s，徑流量 127000.75萬m3；已裝機容量（2×630）kW，多年平均發電量 513萬kW·h，年利用小時數4500h；設計引用流量37.6m3/s，設計水頭4.2m。多年平均降雨量1323.6mm，多年平均蒸發量1215.3mm（水面蒸發量）。

受業主的委托，設計組于2011年12月組織有關人員進行實地勘察。擬將機組裝機容量由原來的（2×630）kW增至（2×700）kW，原多年平均發電量為513萬kW·h，技改增容后，多年平均發電量將增至609萬kW·h。

1 當前電站運行現狀及存在的主要問題

1.1 電站運行現狀

寧武水電站于1988年開工建設，1989年建成發電，屬引水式電站，工程是以灌溉為主，兼顧發電等綜合利用，總裝機2臺機組，容量為2×630kW，機組發電是與大網聯網運行，電站壩址以上積雨面積為2890km2，設計水頭4.2m，單機設計流量為18.8m3/s。

1.2 存在的主要問題

1.2.1 水工建筑物陳舊

經過二十多年運行，部分建筑物已經比較陳舊，鋼門窗銹蝕，木門窗霉爛變形，面層剝離。

1.2.2 水輪發電機組老化，機組效率低

寧武水電站于1988年動工建設，于1989年投產運行，至今已經有23年根據規定水電工程機電設備的使用年限（服役期）為25年，水電站大部分機電設備已接近此年限。因此出現了機組出力不能達到額定出力，并出現了一些影響正常安全運行的問題和事故隱患。

1.2.3 變壓器嚴重老化

寧武水電站主變為S7型油浸式變壓器。根據規定，S7系列變壓器已在1998年12月31日后停止生產和銷售。隨著生產技術的進步，S7系列變壓器在產品性能及運行可靠性等方面的缺點逐漸顯露出來。此類型變壓器變損大，運行溫度高，而且經過這么多的運行變壓器的繞組絕緣介質已嚴重老化。

1.2.4 戶外斷路器、隔離開關操作困難

寧武水電站油斷路器和隔離開關自投入運行后，至今其電氣性能和機械性能均已變差，斷路器電動操作困難，時常合閘不到位；隔離開關操作機構出現卡阻現象，動靜觸頭配合移位，接觸壓力變小，接觸電阻增大，有過熱發火現象。

1.2.5 電力電纜及控制信號電纜氧化受損

原設計的選用的低壓電力電纜是鋁芯材料，經三十多年的運行，電纜的接頭處及導線已氧化受損，威脅到電站的安全運行。現使用的控制電纜為不帶屏蔽電纜，不符合改造后計算機監控的要求。

2 工程任務、改造的必要性及規模

寧武電站位于武鳴城區7km處，在武鳴河的右岸，工程是以灌溉為主，兼顧發電等綜合利用，建于1988年10月，于1989年12月31日第一臺機組試運行，1990年元月22日第二臺機組也投入發電。該電站屬引水式電站，總裝機 2臺機組，容量為（2×630）kW，兩臺主變為（800×2）kVA，機組發電是與大網聯網運行。

寧武水電站投入運行20多年，具有較好的經濟效益，同時也存在機組效率低、機電設備老化、運行不穩定、故障率高，自動化程度低等問題。隨著科學技術的迅猛發展，計算機越來越廣泛的應用，實施計算機綜合自動化技術改造，可使運行安全可靠性大大提高，操作維護也十分方便，可達到了“無人值班、少人值守”的要求，提高了運行的可靠性又節省了運行成本。為充分利用水能資源，提高電站經濟效益和運行的安全可靠性，對電站進行增效擴容改造是必要的。

本次增效擴容改造是將電站裝機容量為（2×630）kW增到（2×700）kW。使總裝機容量達到1400kW，多年平均發電量為609萬kW·h，年利用小時4350h，額定水頭為4.20m，發電引用流量為40.0m3/s。最終能量指標計算成果見表1。

3 增效擴容改造的主要內容

3.1 更換水輪機轉輪及導水機構

目前寧武水電站的裝機容量為1260kW（2×630kW），通過更換水輪機轉輪及導水機構，提高水輪機過水能力和效率，機組出力為：

式中：Q=20m3/s，H=4.2m，η水=90％，η發=95％。

表1 水電站動能指標表

由此可見，寧武水電站通過更換水輪機轉輪及導水機構、更換水輪發電機定子線圈、機組出力可以達到700kW。

3.2 更換水輪發電機定子線圈、轉子線圈

發電機的運行年限已達20多年，運行時間過長，絕緣老化，轉子松動。機組出力不足，所以也需要更換發電機定子線圈、轉子線圈，以提高水輪發電機效率及容量。

發電機增效擴容技改后應符合國家的系列規范，見表2。

表2

發電機電磁負荷應滿足的條件如表3。

表3

3.3 更換調速器

更換調速器，以滿足調節水輪機的要求。而且本次技改后將采用綜合自動化裝置對整個電站監控保護，原調速器也已不能滿足微機監控、通訊等要求，需更換微機調速器2臺。

3.4 更換廠內橋式起重機

70年代我國統一設計的通用橋式起重機電控設備為XQR系列，此后，進行了部分改進，增設了空氣斷路器、增加運行機構的換相接觸器、采用CJ2O系列接觸器，同時還考慮要增設滑行擋、電流起動原則、加轉子接觸器熔焊檢查環節；但整個系統均未脫離七十年代產品的總體設計思路，產品性能未有本質的改，且電氣元件增多，故障率也明顯增加，維護困難。因此，更換新的橋式起重機，以滿足電站檢修的要求。型號為：QD電動雙梁橋式起重機20/5t，跨度8.5m。

3.5 一次電氣部分的技術改造

（1）將電站原用的老式S7型變壓器更換成節能低耗的S11型變壓器。

（2）將電站原用的低壓發電機控制柜及廠用配電柜進行更換（包括更換斷路器、隔離開關、互感器等）。

（3）將站內老式的直流系統和勵磁系統進行更換。

（4）將站內已用多年老舊的0.4kV的電力電纜更換成VV22型交聯聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。

（5）將原10kV側縣城明秀開關站線路用的DW2-10型多油斷路器更換成真空斷路器。

計算機監控系統是當前水電站監控系統的主流模式具有自動化程度高、運行維護工作量少等優點。本次技改按“無人值班（少人值守）”的原則設計，采用以計算機監控系統為基礎的全廠集中監控方案，對全站機組、主變、出線、廠用變和公共設備等進行監測、控制和保護，通過對主設備運行狀態參數的實時、快速數字處理，完成故障診斷、保護動作等。計算機監控系統采用全分布開放式的系統結構，分為電站控制級和現地控制單元級兩級。廠級工作站、LCU通過10M/100Mbps光纖交換式以太網快速通信。

3.6 水輪機組的選擇

根據寧武水電站最大水頭為5.0m，水輪機運行水頭范圍為3.8～5.0m，根據水電站運行水頭的變幅，原來選擇軸流轉槳式機組是合適的，故本階段還是推薦采用軸流轉槳式機組進行設計，利用原有的水工建筑物，以減少投資。本次增效擴容同樣選擇水輪機為ZT810軸流停機機械調漿式水輪機，漿葉角度選為35°，增大水輪機過流能力，流量達到Qr=20.0m3/s。

其技術指標為：水頭Hd=3～8m

流量 Q=10～30m/s

轉速n=150～187.5r/min

出力 N=200～1400kW，ηmax=92％

4 擴容改造后的經濟評價

寧武水電站增效擴容改造工程較簡單，建筑材料供應可靠，施工條件非常優越，項目施工期半年即可改造完成發電運行。

從國民經濟評價的結果看，寧武水電站增效擴容改造工程在經濟上是合理的，經濟內部收益率達20.62％，經濟凈現值為386.83萬元，投資指標較好。

財務評價結果各項指標均合理可行，所得稅后財務內部收益率11.02％，財務凈現值（i=7％）為123.70萬元，靜態投資回收期為8.83年。

從社會效益看，本工程屬于國家鼓勵發展的再生能源項目，電站的興建可緩解電力電量不足的供應狀況，為武鳴城區的工農業發展提供電力資源，使武鳴城區能盡快發揮本地區資源優勢，加快經濟建設發展的速度。

5 結束語

寧武水電站增效擴容改造，主要是根據目前的地形與氣象條件，對已經達到使用年限的機電設備和對年久達不到運行標準的水工建筑物進行修復，改造已不適應現有條件的設備，實現了在原基礎上的以新換老，以社會經濟發展對水電的要求為動力，以先進的科學技術為依托，采取多種綜合技術措施，達到節省資金、提高經濟效益、確保安全的目的。

[1]萬斌.淺談梅山水電站勵磁系統的成功改造[J].科技與創新，2016，11.

TV738

A

1004-7344（2016）23-0066-02

?水電站機組綜合自動化系統改造[J].山東工業技術，2016，09.

2016-7-15

陸妹英（1972-），女，助理工程師，大專，主要從事發配電運行方面工作。