2024年3月28日发(作者：纳智捷s5和纳5的区别)
小水电２０１５年第５期（总第１８５期） 农村水电“十三五”发展
红旗水电站增效扩容改造
龙晓红
（贵州省黔东南州地方电力总公司，贵州凯里５５６０００）
摘要：为了充分利用水能资源，促进人水和谐的迫切需要，红旗电站被列为贵州省规划的增效扩容改造电站，其增
效扩容改造内容为：增大装机容量，更新老化的水轮发电机组及相关起重、励磁系统、调速器、高低压开关柜、计算机监
控系统、蝶阀等设备，提高机组的完好率和安全运行的可靠性，提高机组自动化水平，实现无人值班（少人值守），提高水
轮发电机组的发电出力，实现节能减排，提高发电经济效益，同时改善职工工作环境。
关键词：水电站；增效扩容；安全运行；经济效益
１概述
线方案，电站主要３５ ｋＶ输电线２回，总长１６ ｋｍ。
电站就近输送电能到镇远开关站，以此分配电能和
与国家电网联网。
红旗水电站位于贵州省镇远县涌溪乡舞阳河干
流上，属黔东南州境内舞阳河流域梯级开发的第６
级电站，是地方性的水电企业，国营性质。水库总
库容５ ８００万ｍ３，始建于１９７１年７月，１９８１年４月
开始蓄水发电，１９８７年全部建成发电。电站为堤
坝式，是季调节的中型水库，工程以发电为主，兼
顾防洪保护和旅游、灌溉。电站设计流量
５０．４ ｍ３／ｓ，设计水头３４．５ ｍ；设计多年平均发电量
２改造的必要性
红旗水电站水轮发电机组是２０世纪６０年代由
原天津发电设备厂生产的，机组运行至今已有近
３０余年。机组运行时间较长，发电机定子绝缘严
重老化，表面严重锈蚀，气蚀严重，存在漏油漏水
现象。水轮机转轮空蚀后经反复补焊打磨，导致过
流面变形受损，密封间隙增加，机组振动增大，水
６ ０６０万ｋＷ?ｈ，设计利用小时４ ７３４ ｈ，总装机容量
１４ ＭＷ（２×３．２ ＭＷ＋２×３．８ ＭＷ）。电站水工建
轮机效率明显下降。停机检修造成水库大量弃水，
不但增加了检修工时和维修成本，还造成了水资源
的浪费，需要进行增效扩容技术改造。
电站原调速器已经运行数年，设计标准、性能
筑物有｝昆凝土双曲圆弧拱坝、水库、溢洪设施、引
水建筑物、压力钢管、主副厂房等，主要的机电部
分有：４台水轮机（型号为ＨＬ１２３一Ｌ卜１４０）和发
电机（型号为，ＩＳ３２５／３６一－２０），４台调速器（型号
参数均很低。２００２年，将调速器控制部分更换成
为ＳＬＴ－－３０００），４套励磁系统（型号为ＦⅡｒ２），２
台主变压器（型号为Ｓｌａ）－－－－１００００／３５）及厂变、励
磁变、开关柜、控制保护装置等。
红旗水电站电气主接线采用１、２号机组和３、
４号机组分别选择两机一变的扩大单元单母分段接
全数字可编程微机组合式调速器ＳＬＴ－－３０００，而调
速器油压装置、回油箱、主接力器等未改造。经过
多年运行，机械磨损严重，大部分的零配件都已无
法购买；原油压２．５ ＭＰａ，带调速轴的调速器已经
很少使用，需进行更新改造。
电站所使用的蝴蝶阀为液控操作，直径为
收稿日期：２０１５—０６—０１
１ ７５０ ｍｌｎ，因其所处的环境潮湿，阀门锈蚀较为严
作者简介：龙晓红（１９７６一），女，工程师，主要从事水电
站运行与管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：５１４８２８７＠ｑｑ．ｔｏｍ
重，有漏水现象，其控制部分无法达到原设计的自
动关闭要求，一旦机组发生紧急事故停机时，无法
?
３３ ?
农村水电“十三五”发展 ＳＭＡＬＬ ＨＹＤＲＯ ＰＯＷＥＲ ２０１５３／ｏ．５，Ｔｏｔｄ Ｎｏ．１８５
关闭蝴蝶阀，存在重大的运行安全隐患，必须 ３ 改造的设计原则和实施
更换。
电站运行的主要电气设备性能老化、锈蚀严
重、安全风险高。如厂变为淘汰型落后产品，损耗
大，运行费用高，因厂用负荷增加，该厂用变压器
需要更换。发电机主引出线及主变压器低压侧进线
母线均采用铝排外包热缩的方式、故障点较多，需
改造。
红旗电站３５ ｋＶ电压侧、发电机６．３ ｋＶ电压侧、
厂用０．４ ｋＶ电压侧采用的高压开关柜为老式柜型，
不具备防误操作功能，原件均已老化，现已淘汰，
需全部进行更换。
电站厂房内安装１台原重庆起重机厂生产的电
动双梁桥式起重机，主钩额定起重量为３０ ｔ，副钩
额定起重量为５ ｔ，跨度为１０．０ １１１，工作级制为Ａ３。
现起重机的小钩已经坏了，不能正常使用，起重机
滑触线为三相裸露线，有一定的安全隐患。由于水
轮发电机增容，主钩额定起重量参数应提高，需进
行更换。
电站原励磁系统采用相复励装置，自投入运行
以来，由于该系统设计标准低，各元件质量不高，
导致元件参数达不到要求，在机组突然增加或甩负
荷时，容易产生过电压，造成机组过电压保护动作
而自动停机；机组增容改造后，励磁系统需根据改
造后的容量重新更换。
电站控制保护装置于２００５年由湖南紫光测控
有限公司按微机综合自动化配置改造完毕。随着科
技的发展和进步，机组增容改造后电站需对原计算
机监控系统和保护系统进行升级改造。
红旗水电站经过近３０ ａ的运行，水力机械及金
属结构、主要机电设备陈旧落后，水轮机表面严重
锈蚀，气蚀严重，水轮机发电机组效率低下，致使
发电出力大为降低。２０（Ｄ－－２００４年年平均发电量为
６ ８４０万ｋＷ?ｈ，２００１－－２０１２年年平均发电量为５ ９９７
万ｋＷ?ｈ，电站近几年发电量明显呈逐年下降趋势，
且汛期有部分弃水情况。为了促进水能资源综合利
用，提高电站的发电效益，促进地方经济发展，保
证电站安全稳定运行，红旗水电站增效扩容改造势
在必行。
?
３４?
一 一～ ～一一一～一 一。
３．１装机容量的选择
充分考虑电站现有水工结构及相关设备，以效
益最大化为原则，不增加原有机组台数，不新增移
民和永久占地，不改造电站水工建筑物、引水系统
和厂房结构，提出以下装机容量比选：
方案一：装机容量４×３ ５００ ｋＷ，多年平均发
电量７ ２３１万ｋＷ?ｈ，利用小时数５ １６５ ｈ，估算投资
３ ４００万元，单位电能投资０．４７０ ２￣／ｋＷ?ｈ。方案
二：装机容量４×４ ０００ ｋＷ，多年平均发电量７ ４２８
万ｋＷ?ｈ，利用小时数４ ６４３ ｈ，估算投资３ ４２８万
元，单位电能投资０．４６８ ８￣／ｋＷ?ｈ。方案三：装机
容量４×４ ５００ ｋＷ，多年平均发电量７ ８１０万ｋＷ?ｈ，
利用小时数４ ３３９ ｈ，估算投资３ ７８０万元，单位电
能投资０．４８４ Ｏ￣／ｋＷ?ｈ。
通过比选，方案二单位电能投资最低，比原装
机容量增容１５％，方案三发电机组埋件及辅助系
统会变动，方案一较原装机总容量没有增加。因
此，选择采用方案二对水电站进行增效扩容改造，
发电量可提高２２．５％。
３．２水力机械及金属结构的改造及选型
水轮发电机组改造采用混流式水轮机组，型号
为ＨＬ（２４０Ｃ）一Ｕ一１３８，采用２４０Ｃ的优秀转轮，
该转轮额定效率为９３．８％，最优单位转速
６８ ｒ／ｍｉｎ，最优单位流量１．２６ ｍ３／ｓ，气蚀系数０．２，
使用水头为２５～４５ ｍ，额定出力为４ ２５３ ｋＷ，最大
出力４ ６３０ ｋＷ。水轮机蜗壳、尾水管、座环等埋件
不动，所选机组需适应原机组埋件的尺寸要求，转
轮直径不变。配发电机型号ＳＦ４（ＫＩＯ－－－２０／３２５０，选
用发电机型号定子线圈为Ｆ级绝缘，额定出力为
４ ０００ ｋＷ；发电机机坑尺寸不改造，机架埋设基础
尺寸不改造，所选的机组尺寸和埋件满足原机组尺
寸和埋件的要求。
调速器选择高油压调速器，是型号为 一
３０００－－１６的可编程调速器，采用接力器内置方式，
以减少中压气系统维护。操作油压为１６ ＭＰａ，复核
调速器的操作功，最大水头为３９．５ ｉｎ，转轮直径为
１．４ ｒｌｌ，最大水头下额定出力的流量为１３．１５ ｍ３／ｓ。
小水电２０１５年第５期（总第１８５期）
调速器工作容量Ａ＝２２．５×ｐ× 日×Ｄ＝２２．５×
１３．１５×￣／３９．５×１．４＝２ ２０１ ｋｇ．ｍ，调速功采用
３ ０００ ｋｇ．ｍ能满足要求。
主阀设备改造主要包括４台套公称直径为
１．７５ ｍ的水轮机进水阀本体及附属设备、高压油操
作系统设备、控制系统设备等。实现检修水轮机时
截断水轮机进水；机组长期停运时截断上游来水以
减少导叶漏水，防止机组蠕动；机组调速系统事
故、机组转速升高到整定值情况下，动水紧急关
闭，以防止事故扩大，保护机组。
厂房桥式起吊重量为发电机转子，由于水轮发
电机组增容，起吊重量增加，本次改造选用型号为
ＱＤ３２／５ ｒ１Ｏ．５ ｍ的电动双梁桥式起重机，工作级
别为Ａ３，主钩３２ ｔ，副钩５ ｔ，跨度１０．５ ｍ，起重机
的滑触线采用封闭式，控制机构要求有限位装置。
技术供水系统采用新型全自动滤水器，厂房排
水系统更换水泵和电动机、水位监测元件，实现机
组正常运行条件下的自动控制排水，提高水泵的效
率，降低厂用电的消耗量。
３．３主要机电设备的改造和选型
２００５年，已对主变进行了改造，型号为ＳＦ９—
１００００／３５，机组增容后原主变容量满足要求，无需
进行更换。将原近区变、厂用变更换为节能型变压
器；励磁变随励磁系统厂家重新提供。
发电机采用自并激可控硅整流静止励磁系统，
采用微机型励磁调节器，应能实现现地和远方控
制。独立的２个调节通道能实现手动及自动调节，
具备较高的可靠性和可维护性。
选配的自动化元件要保证正确可靠监视油、
气、水及轴承、发电机定子等重要部位的运行参数
与工况，为计算机监控系统提供可靠准确信息，能
构成可靠的水力机械保护系统。
机组增容改造后电站按“无人值班（少人值
守）”运行方式的原则设计，采用Ｍ，】 一３电站自
动化系统，分为电站控制级和现地控制级（ＬＣＵ）
两层，计算机监控系统能与励磁、调速器、直流系
统、电度表等通信。
直流电源系统要考虑可靠性、先进性、可扩充
农村水电“十三五”发展
性、智能性。
视频监控系统最直接的作用就是使管理者能集
中、实时的掌握本项目内各重要区域、重要设备的
人员及财产安全。
微机保护系统分别按发电机、变压器及线路单
元及功能进行组屏，本着安全、可靠、经济、先
进、实用、易于维护的原则进行配置。
增容后的发电机电压母线及主变进线、３５ ｋｖ
母线采用共箱自冷式封闭母线，以减少故障点，保
证供电可靠性。
更换为３５ ｋｖ ｌ ＹＮ６１—４０．５开关柜及其附属设
备、６．３ ｋＶ ＸＩ ２—１２高压开关柜及其附属设备、
０．４ ｋＶ ＭＮＳ开关柜及其附属设备。开关柜盘面布
置均匀、整齐，便于检修、操作和监视。开关柜应
能防止因本身缺陷、异常或误操作导致的内电弧伤
及人员，具备完善的五防功能。
４结论
为了提高红旗水电站的综合效能、安全性能和
自动化水平，促进水资源的综合利用，适应国家可
再生能源开发政策，其增效扩容改造于２０１３年实
施，以机电设备更新改造为重点，在不改变电站水
源建筑物、引水系统、厂房等土建设施的基础上，
改造水轮发电机组，增加发电机额定出力。２０１３
年改造完成３号机组，２０１４年改造完成４号机组，
２０１３年年发电量为６ ５７２万ｋＷ?ｈ，２０１４年发电量达
７ ６９６万ｋＷ?ｈ，增效扩容效果明显。同时，还更新
改造了相关桥式起重机、励磁系统、调速器、高低
压开关柜、计算机监控系统、蝶阀、共箱母线等设
备，不但提高了红旗电站的发电效益，也提高了机
组的完好率和安全运行的可靠性，提高了电站的自
动化水平，改善了职工工作环境。
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责任编辑吴昊
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