我縣小水電事業(yè)起步早、發(fā)展快，素有"小水電之鄉(xiāng)"之稱。全縣電站數(shù)量眾多、星羅棋布，共有水電站114座，總裝機(jī)為4.3萬kW。但電站裝機(jī)容量都比較小，普遍選用0.4kV低壓機(jī)組。現(xiàn)結(jié)合我縣小水電的實(shí)際，來談?wù)勊娬镜蛪簷C(jī)組的設(shè)備改造及運(yùn)行情況。 1　水輪發(fā)電機(jī)組改造 　　我縣大多數(shù)電站建于七、八十年代，水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)過二、三十年的運(yùn)行，發(fā)電機(jī)絕緣老化、發(fā)熱增加、滑環(huán)嚴(yán)重冒火、端蓋無防護(hù)罩等影響運(yùn)行安全；水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等過流部件磨損、變形，或雖幾經(jīng)補(bǔ)焊但葉片變厚、變粗糙與原設(shè)計(jì)誤差較大，機(jī)組效率嚴(yán)重下降；有的是歷史原因機(jī)組選型不配套，造成出力不足、水量浪費(fèi)，效益差。針對(duì)上述問題，近幾年我們?cè)诮ㄔO(shè)新電站的同時(shí)，根據(jù)具體情況對(duì)一些老電站進(jìn)行了改造。特別是對(duì)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行更換，不僅提高了絕緣等級(jí)，而且也提高了發(fā)電機(jī)出力。采用新型轉(zhuǎn)輪，提高了機(jī)組的效率，使電站有了更好的收益。對(duì)其它影響安全生產(chǎn)的缺陷要求電站及時(shí)采取有效措施，提高了水輪發(fā)電機(jī)組的健康水平。 2　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置改造 　　要使發(fā)電機(jī)安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的性能是關(guān)鍵，早些年使用的三次諧波式、相復(fù)勵(lì)變壓器式、雙繞組電抗分流式等幾種勵(lì)磁裝置，由于調(diào)節(jié)性能差，易引起振蕩，不適應(yīng)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)其故障較多影響機(jī)組安全運(yùn)行，所以必須加以更新改造。 　　我們現(xiàn)在基本上改用了可控雙繞組電抗分流式勵(lì)磁，此裝置在雙繞組電抗分流式的基礎(chǔ)上增加了可控硅分流的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，空載電壓調(diào)節(jié)范圍大，并網(wǎng)后運(yùn)行穩(wěn)定，無功功率調(diào)節(jié)方便。由于是廠家隨機(jī)生產(chǎn)，安裝在發(fā)電機(jī)上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，不需另占地方。在主斷路器跳開后不失磁，發(fā)電機(jī)仍有端電壓。在電網(wǎng)停電時(shí)仍有電源供給調(diào)速器，能迅速將機(jī)組關(guān)閉，省去了備用電源。在我縣近200臺(tái)發(fā)電機(jī)上使用結(jié)果證明，能夠安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。這種勵(lì)磁方式當(dāng)勵(lì)磁回路對(duì)地一點(diǎn)接地時(shí)，接地點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)（低壓發(fā)電機(jī)繞組中性點(diǎn)一般都接地）構(gòu)成回路。勵(lì)磁電流被分流減少，會(huì)發(fā)生機(jī)組振蕩、不能正常建壓等故障。所以特別要對(duì)滑環(huán)及周圍等勵(lì)磁部位的定期清掃，防止勵(lì)磁回路對(duì)地絕緣嚴(yán)重下降而發(fā)生接地故障。 　　也有采用可控硅靜止勵(lì)磁裝置，如FKL、ZL1A1等型號(hào)，其性能良好，但結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜。采用獨(dú)立屏柜增加了安裝位置，布置上還需注意整齊和美觀。由于主斷路器跳開時(shí)聯(lián)動(dòng)跳開滅磁開關(guān)，使機(jī)組無電壓，故這種勵(lì)磁裝置尚需備用交流電源或配置TC操作器。 3　水輪機(jī)調(diào)速裝置改造 　　并網(wǎng)小型水電站不能調(diào)頻，調(diào)速器僅作用于正常開、停機(jī)、調(diào)節(jié)正常有功負(fù)荷以及事故停機(jī)。所以普遍采用電、手動(dòng)操作器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資省而又隨機(jī)配套，操作與維護(hù)簡(jiǎn)單。如果需要有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，則可以配上STK-W-3微電腦控制器，就能達(dá)到單機(jī)自動(dòng)調(diào)頻，并網(wǎng)時(shí)按前池水位自動(dòng)調(diào)節(jié)有功功率、自動(dòng)并網(wǎng)合閘等功能。如我縣巧王水電站600kW機(jī)組中應(yīng)用了這種控制器，實(shí)踐證明這一配置是比較理想的。 　　TC操作器是一種技術(shù)較先進(jìn)的新型調(diào)速器，除有電、手動(dòng)操作器的功能外，其特點(diǎn)是關(guān)閉時(shí)間可以調(diào)節(jié)，故障時(shí)無電源也能自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)；可根據(jù)電站實(shí)際，整定不同的調(diào)保時(shí)間值；同時(shí)可避免因木石卡塞和手動(dòng)關(guān)機(jī)過度損壞導(dǎo)水機(jī)構(gòu)問題；提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。再配上STK-W-3可達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，是一種值得推廣使用的調(diào)速裝置。 4　主變的改造 　　水電站的低壓機(jī)組通常是經(jīng)主變升壓后與10kV農(nóng)村配電線路相連接，過去老電站選用的都是定型10±5%/0.4kV系列配電變壓器。由于電站地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，線路長(zhǎng)壓降大。發(fā)電機(jī)經(jīng)常需要在較高電壓下運(yùn)行，才能保證發(fā)送一定的無功負(fù)荷。有的電站電壓值高達(dá)440V及以上，其危害：一是在高壓下運(yùn)行使發(fā)電機(jī)、變壓器溫升提高、絕緣加速老化，絕緣薄弱環(huán)節(jié)容易擊穿；二是難以發(fā)足無功功率，并影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性；三是老型號(hào)變壓器能耗大，且運(yùn)行年久老化，時(shí)常出現(xiàn)故障影響正常發(fā)電，需要及時(shí)更新、改造。 　　我們?cè)诟脑鞎r(shí)采用了低損耗的升壓變壓器，訂購(gòu)時(shí)向廠家特別提出，一般變比為0.4/11±5%kV，從而保證了水電站在正常電壓下運(yùn)行。 為了減少主變空載損耗，保證站用電和生活區(qū)用電的電壓質(zhì)量，可另裝站用變壓器，電站停運(yùn)或運(yùn)行時(shí)可相互切換。 5　配電設(shè)備和成套裝置改造 　　水電站低壓機(jī)組使用的主斷路器有DZ10、DW10、DW15等空氣斷路器，DZ10塑料外殼式空氣斷路器由于封閉散熱差，易引起發(fā)熱故障，僅用在容量小的機(jī)組上。DW10框架式空氣斷路器普遍在使用中，但因短路斷流容量小，時(shí)有發(fā)生因短路不能有效斷流，而燒壞電器設(shè)備的事故。所以主斷路器應(yīng)選擇DW15型，機(jī)組容量大的宜選用DW17（ME）型，操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇電動(dòng)機(jī)預(yù)儲(chǔ)能合閘型。電站需長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，主斷路器和隔離開關(guān)按發(fā)電機(jī)額定容量選擇，但尚需一定的裕度，才能確保設(shè)備運(yùn)行的安全可靠。 　　定型的成套配電裝置簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，它把發(fā)電機(jī)的配電主回路和控制、保護(hù)、及水輪機(jī)自動(dòng)回路等二次回路的設(shè)備有序的安裝在同一屏內(nèi)。常用的BKSF型水輪發(fā)電機(jī)控制屏，在使用中尚存在一些欠缺的地方，我們可以根據(jù)電站運(yùn)行的實(shí)際來改進(jìn)。裸露的盤頂母線和無邊屏，是易發(fā)生和擴(kuò)大電氣故障的隱患，應(yīng)加裝屏頂保護(hù)罩和兩側(cè)的邊屏。除有發(fā)電機(jī)電流速斷、過電流、過電壓保護(hù)外，還應(yīng)有過速和低頻保護(hù)?？烧ㄔ诔^頻率50±1（或±2）Hz，保護(hù)就立即動(dòng)作，防止線路瞬時(shí)斷電時(shí)主斷路器未跳開引起非同期事故；減小事故跳閘后機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率，保持高水頭運(yùn)行才能提高電站經(jīng)濟(jì)效益；控制屏上應(yīng)裝設(shè)前池水位監(jiān)測(cè)（或能自動(dòng)按水位調(diào)節(jié)）裝置。 　　現(xiàn)在很少采用水電阻耗能保護(hù)法。較普遍應(yīng)用的是在發(fā)生事故時(shí)能快速自動(dòng)關(guān)機(jī)，故在屏內(nèi)要裝設(shè)調(diào)速器的電動(dòng)機(jī)回路。調(diào)速控制回路除正常操作開、停機(jī)外，運(yùn)行中主斷路器跳閘必須迅速自動(dòng)關(guān)機(jī)（除正常手動(dòng)操作外），這可用合閘記憶回路來實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)調(diào)速回路電源應(yīng)可在電網(wǎng)電壓和機(jī)端電壓兩側(cè)進(jìn)行切換，保證調(diào)速器電源的可靠性。另外，機(jī)組進(jìn)水閥門的電動(dòng)控制除在就地操作外，也可在控制屏內(nèi)進(jìn)行操作。 　　總之，新建電站可根據(jù)實(shí)際向廠家提出訂貨要求，已使用的控制屏也需及時(shí)改進(jìn)。水利部農(nóng)村電氣化研究所研制的SFZK3自動(dòng)控制屏，保護(hù)較完善，能自動(dòng)停機(jī)，半自動(dòng)開機(jī)，并網(wǎng)按水位自動(dòng)調(diào)節(jié)有功等功能，為提高水電站低壓機(jī)組的運(yùn)行水平作出了努力。 　　今后在小水電的設(shè)計(jì)中選用的機(jī)電設(shè)備，要充分利用已成熟的科研成果，選擇那些技術(shù)先進(jìn)、性能良好、質(zhì)量可靠、效率高、損耗低的設(shè)備。例如選擇高效率的水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組，充分利用水力資源提高電站效益。采用TC型操作器，重錘式蝶閥和球閥來提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。低能耗變壓器和新型大容量的低壓斷路器的使用，為大容量低壓發(fā)電機(jī)組的安全高效地運(yùn)行開辟了新的道路，并且還應(yīng)努力提高機(jī)組運(yùn)行的自動(dòng)化程序。