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水轮发电机组增容改造技术探究 【摘要】随着我国经济建设的不断发展，早期建设水电站水轮发电机组的容量逐渐不能满足当前生产与生活的需要，并且不能够充分发挥水电站的实际电力资源，需要对水电站水轮发电机组的容量进行相关改造才能有效促进我国电力事业的发展。在本文中，笔者从改造的必需性、改造途径等方面阐述水轮发电机组增容改造技术，并通过增容改造实例阐述改造所带来的的经济效益。 【关键词】水电站；水轮发电机组；增容改造；机组总体效率 1.前言 近些年来，随着经济建设的不断发展，我国对电力的需求不断增加，然而我过的很多水电站大多建设于计划经济时期，水轮发电机组的容量已经难以满足我过当前电力的需要，并且机组经过多年长期运行出现严重磨损，设备配套保守落后，严重影响了水轮发电机组的工作效率。这就给我们提出了水轮发电机组增容改造的需求，通过对水轮发电机组的增容改造，达到在不增加水耗的前提下提高机组总体效率的目的，切实有效的增加机组出力，提高机组总体效率，促进我国电力事业大发展。 2.水轮发电机组增容改造必要性 水电站水轮发电机组增容改造是当前水电站为了满足我我国电力需要而进行相关改造的主要课题。首先是我国水轮发电机组经过多年长期的运行，机组主要发电设备出现严重的磨损和老化现象，机组实际效率显著下降。其次是水轮发电机组相关设备配套保守落后，当前技术进步促进水轮发电机组效率进一步提高。此外，考虑经济方面的因素，对既有水电站水轮发电机组进行增容改造措施新建电站相比具有较好的经济效益，技术改造使用较小的投资即可完成，并且见效快 3.水轮发电机组增容改造途径 3.1提高水轮机出力的途径 水轮发电机组的出力计算公式为： N=9.8lHPQPη （l） 其中N、HP、QP、η分别为水轮发电机组的出力功率（kW）、设计水头（m）、设计流量（m3/s）以及转轮效率。因此我们可以从水轮发电机组设计水头、设计流量以及转轮效率等方面提高水轮机出力，具体方面如下所述：（1）提高水轮机设计水头。这种做法需要根据水电站实际情况增加堤坝的高度，提高上游水位。具体可以用橡胶坝的形式，以翻板闸或者直接用混凝土提高水电站水坝的高度；（2）增加过流量。调整水轮机导叶开度可以使得水轮机过流量增加，在实际的改造过程中需要在水轮机综合特性曲线的出力限制线内调整导叶开度，否则会降低出力功率；（3）提高转轮效率。在选择转轮时尽量选用优良品质的转轮品质优良、型线良好的转轮对于提高水轮机的转轮，如我国水利科学研究院、东方电机股份有限公司等研制成功新型水轮机转轮，其效率可达93%以上。 3.2改进定子绕组材料 改进水轮发电机组的定子绕组材料，把沥青片云母浸胶绝缘改为环氧粉云母绝缘[1]能够有效提高水轮机水力利用效率。环氧粉云母的热传导系数与沥青云母的热传导系数分别为2.2×10-3W/(m·℃)与1.6×10-3w/(m·℃)，因此在相同的条件下（定子线圈厚度相同）采用环氧粉云母绝缘的定子线圈向外传导能力比采用沥青绝缘的定子线圈强。此外，环氧粉云母的电气强度与沥青云母的电气强度高分别为2.4-4.5×104V/mm和1.6-2.5×104V/mm，拥有同样电气强度的环氧粉云母绝缘层比沥青云母绝缘层的厚度薄，仅为沥青云母绝缘层厚度的80%-85%。采用环氧粉云母材料作为定子线圈绝缘层，在减薄的位置根据实际情况适当增加定子线圈导线截面积，可以使得水轮发电机组的容量得到极大的提高，同时还有利于定子线圈工作时的散热。 3.3增加定子槽数，提高电负荷 在水轮发电机组的增容改造过程中，对于更换定子铁心的情况，合理增加水轮发电机定子槽数，使得发电机电负荷增高[2]。此外，可以保持定子铁心的长度不变，通过降低定子铁心段厚度的方法适当降低水轮机通风沟的高度，此时可选用规格为4mm×6mm（或4mm×8mm）的通风槽钢来增加水轮机的散热面积。 3.4改进转子励磁绕组 在进行水轮发电机组增容改造过程中，如果遇到转子温升过高的情况，则需对水轮发电机的励磁绕组进行适当的改进（正常情况下可不作处理），具体介绍如下：（1）对于在进行增容改造前水轮发电机转子本身温度偏高的情况，可以根据水轮发电机的实际情况（如极身高参数hm）对磁极线圈的匝数进行合理的调整，通过这种方式可降低转子的励磁电流，最终使得转子温度趋于正常；（2）根据水轮发电机的工作要求（如转子极间有足够的位置），在保证水轮机正常运行的前提下适当增加励磁绕组宽度,可以当打降低水轮机转子温度的目的；（3）采取增加水轮机转子散热面积的形式，如采用七边形铜线或散热匝结构，使得转子温度得到有效降低趋于正常[3]。 3.5提高功率因数、减少附加损耗 在进行水轮发电机增容改造时，如果受现实条件限制难以更新磁极绕组，则在一定范围内适当提高水轮发电机功率因数是提高水轮发电机工作效率的有效形式