摘要窄口水电站是灵宝市目前装机容量最大的电站，装机总容量3×1600kW，3台机组分别于1976年10月、1982年2月和1983年4月投入运行。受当时条件限制，设备技术水平落后，加之运行时间长久，设备老化致使机组效率低下，保护装置可靠性和灵敏度差，存在极大的安全隐患。根据技术和经济比较，按照“无人值班，少人值守”原则对电站进行技术改造。

关键词水电站技术进步设备改造

窄口水电站位于河南省灵宝市西南约22km的五亩乡长桥村南，属黄河支流弘农涧河上游的窄口水库主体工程之一，系坝后式电站。该电站始建于1973年11月，装机容量3×1600kW，设计水头51．7m，单机流量4．08m³／s，设计年发电量1420万kW·h，年利用小时4180h。3台机组分别于1976年10月、1982年2月和1983年4月投运。

一、电站设备存在的问题

1．水力机械设备

3台机组主机和辅机均为杭州发电设备厂20世纪70年代中期制造，受当时条件限制，设计效率低，加之多年磨损和汽(锈)蚀，使整机效率进一步降低。主要问题是水轮机技术性能落后，与目前新转轮比平均效率低3％～4％，过水能力低12％～15％；水轮机过流部件磨蚀严重，导叶关闭后足以转动机组，不能保证安全运行，当库水位达到设计水头时，不能达到额定出力，水轮机导水叶开度开到70％后再增加开度出力不增加，反而减小；在设计工况下，机组出力仅为设计出力的60％～70％，造成水力资源严重浪费。3台XT-1000调速器，经20多年运行，现已存在严重缺陷，针塞与配压阀由于长期磨损，间隙过大，使主接力器产生窜动，不能投入自动运行；扰动现象严重，不能满足高水平自动化要求，常导致机组并网困难，运行中存在“飞车”等安全隐患。3台TSW173／42-8型发电机由于运行年久，定子、转子绕组老化严重，另因轴压漏油浸蚀，绝缘降低；定子铁芯层间涡流增大、温度高，加之定子测温装置已全部损坏，运行中无法监控发电机温升，难以保证运行设备的安全。机组轴瓦经多次检修刮削已近报废，主轴磨损也较严重，加之轴承散热水冷却器严重锈蚀，冷却过水断面减小，冷却效果差，导致机组瓦温持续升高；导轴承、控制环、水封磨损严重，故障率高，难以保证长期稳定运行。励磁系统采用同轴励磁机励磁，因换向器经多次车削，1台励磁机已报废，另2台励磁机亦近报废。3台机组进水主阀经多年运行，几经维修仍漏水严重，包括旁通阀在内的阀壁严重汽(锈)蚀剥落，个别部位管壁已接近承压极限，加之转动机构磨损和锈蚀，操作不可靠，不仅影响正常运行，且极大地威胁着电站的安全，一旦透水，后果不堪设想。

2．电气设备部分

电站现有3台主变压器，均属非节能型电力变压器，能耗大，夏季室外温度稍高，便不能正常运行，加上散热器部位渗漏油严重，直接危及升压站的安全；2台厂用变压器，亦为电力行业明令淘汰的产品。8面GG-1A高压开关柜也属淘汰产品，各断路器及配置的CD操作机构均已达到运行年限，断路器出现渗漏油，触头烧蚀严重，造成电气性能降低，操作机构磨损后，出现动作死区，常引起拒动、误动，运行安全性大大降低。输电线路出因年久失修，故障频现，严重影响电站并网发电。控制保护自电站运行以来，基本没有更新过，其保护和自动化控制设备有些属非定型产品，有些设备不兼容，灵敏度和可靠性降低，检修维护量大，常发生误动、拒动，且有些设备厂家已停产，致使备品备件买不到，影响了电站的正常生产，更不能适应自动化的要求。

二、电站更新改造的方案

根据电站目前实际情况，为从根本上解决电站机械设备、电气、监测、控制及保护系统存在的严重问题，提高设备运行的可靠性和二次设备的整体技术水平，最终实现电站“无人值班，少人值守”的目标，通过几经比较，此次技改工程主要项目有以下几项。

1．主机及辅助设备

该电站3台水轮发电机组均为上世纪70年代的产品，水轮机型号为HL702-WJ-71，单机额定出力1702kW；发电机型号为TSW173／42-8，出线电压6．3kV。由于机组已运行近30年，设备严重老化，备品备件难以购置。如果采取局部维修，不仅工作量大，且不能从根本上解决问题。因此，此次技改主机全部更新。根据机组近30年的运行情况，选定水轮机型号HL220-WJ-71，发电机型号SFW1600-8／1430。主要技术参数如表1：

表1机组主要技术参数表

此次技改取消与机组同轴连接的永磁机，增大了主厂房空间，调速器改造在保留原轴压装置、主配压阀和辅助接力器及其以下部分不变的情况下，将调速器改造为步进式可编程微机调速器，主要技术参数如表2。

三台机组主阀为φ1．20m蝴蝶阀，由于无法修复，此次技改更新为新的φ1．20m电(手)动蝶阀。

2．电气设备

变压器：S9-1250／10 S9-2000／35 S9-4000／35

自供区负荷由S9-1250／10提供电能。为适应丰、枯水季节变化，其余电能由1台S9-2000／35和1台S9-4000／35变压器并入系统。变压器主要参数如表3。

表2调速器主要技术参数表

表3变压器主要技术参数表

厂用变压器此次技改仍更新为S9系列产品；励磁装置将原同轴励磁机拆除，改造为可控硅微机(PLC)励磁装置；二次控制系统全部采用微机自动控制系统；更新3台机组的水机自动化屏，由可编程控制器组成机组现地控制单元，负责对全站主机设备进行监测和控制。技改后的中控室设置了面屏，3面发电机保护屏对发电机进行监测，1面变压器线路保护屏对发电机进行控制保护，1面公用屏进行厂用公用设备及开关设备的监控，设置1台主机工作站，进行后台监控，对系统运行情况进行不间断检测，负责完成全厂的自动化、历史数据处理，实现实时图形显示、数据交换，设备控制及负荷调节等。

三、技改后效益分析及施工时间安排

窄口水电站机组更新改造项目总投资729．65万元，其中建筑工程28．68万元；机电设备及安装工程555．95万元；临时工程4．43万元；其它费用74．34万元；预备费54．81万元；施工期贷款利息7．44万元。技改工程完成后，窄口水电站建筑工程和机电设备完全达到新建电站水平，每年可增加发电量633．20万kW·h，年增发电收益158．30万元，年增税后利润95．65万元，将为当地的社会进步和经济发展做出更大的贡献。

窄口水电站技改工程的实施，安排在冬春枯水季节，以充分利用水力资源，最大限度地减少发电损失。选定技改工程2006年10月底开工，2007年6月底完工，总工期8个月。具体计划安排是2006年10月中旬前，完成全部施工设计和主要机电设备订货，2006年10月底开始新装机组施工、更换机电设备、修缮主副厂房；2007年4月底进行机组调试，6月底正式投运发电。

窄口水库管理局将组织相关专业技术骨干成立技改组织机构，负责电站技改工程的实施，设置办公室、工程技术组、设备组、安装组、安全质检组等，分别负责日常事务、建筑施工、设备订贷、设备拆卸及安装调试、安全质量检查监督等工作。建筑施工由工程技术组组织当地民工施工，设备拆卸、安装、调试可由电站水电维修队承担。主要机电设备面向国内定点生产厂家择优选定。各部门除按总工期要求制定分段计划外，应加强工程安全施工监管和工程质量监督，并按要求做好记录、投运，验收后分类存档，保证技改工程的顺利实施。

四、结束语

窄口水电站技术改造项目足灵宝市“十一五”水电农村电气化规划电源改造重点工程，经过分析核算，该技改项目的经济效益指标和财务指标能满足有关规程要求，可保证一定的利润和税收，应尽早组织实施。

参考文献：

[1]河南九龙设计有限公司．河南省灵宝市窄口水电站技术改造工程可行性研究报告，2005，11．

[2]重庆西南水电控制设备厂．河南省灵宝市窄口水电站励磁系统与调速器技术改造方案．2004，10．