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麻阳二级水电站报废重建水轮发电机组的选型

文档作者：郎敏，潘志文文档来源：武义县水务局		点击数：	更新时间： 2024年03月05日
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收稿日期：２０１７ － ０３ － １６
作者简介 ：郎 敏 （１９６９ － ） ，男 ，高级工程师 ，主要从事 水利工程建设管理工作。
E_mail ：６４２７６６９９１＠ qq.com
麻阳二级水电站报废重建水轮发电机组的选型
郎 敏，潘志文
（武义县水务局，浙江武义３２１２００）
摘 要： 对老旧水轮发电机组进行及时报废重建能够有效降低安全隐患， 对维护工程安全、保障供电稳定具有重要意
义。结合麻阳二级水电站对冲击式水轮发电机组进行重新安装、扩建的工程实例， 对电站扩容增效的水轮机及发电机的型
号比选进行分析， 以期对类似工程起到重要的参考作用。表３ 个。
关键词： 水电站； 报废重建；水轮发电机组； 机组选型
1 电站概况
麻阳二级水电站位于浙江省武义县白姆乡麻阳
村， 电站流域属钱塘江水系， 为跨流域引梅溪上的
龙潭溪麻阳一级电站尾水发电。一级电站调节水库
为龙潭水库， 总库容为２７３ 万m３ ， 集雨面积
２４ km２ ，其中库外集雨面积３ km２ 。主要建筑物防洪标
准为３０ 年一遇， 校核洪水标准为３００ 年一遇， 工
程等别为Ⅳ 等， 工程规模为小（１） 型。二级电站
发电引水系统总长４.７５６ km （其中φ８００ 压力钢管
６６９ m） ， 主要水工建筑物由引水明渠、隧洞、渡
槽、前池、发电厂房等组成。
电站始建于１９７０ 年１２ 月， １９７７ 年１２ 月竣工
投入生产， 电站厂房内安装２ 台水斗式水轮机发电
机组， 总装机容量２ × １ ６００ kW 。电站静水头２８６ m ，
设计流量１.５ m３ ／s ， 设计年平均发电量
１ ０００ 万kW·h 。
2 增效扩容改造的必要性
２.１ 原电站存在的主要问题
麻阳二级水电站经过将近４０ a 运行， 机械设
备有不同程度的磨损， 电气设备绝缘老化， 电站自
动化程度不高， 机组综合效率低。根据电站运行情
况， 主要存在以下问题：
（１） 发电机设备老化， 存在跑冒滴漏现象。根
据机电设备运行状况和多年预防性试验结果分析，
二级电站２ 台发电机绝缘老化严重， 造成整体绝缘
电阻明显下降， 吸收比降低， 直流泄漏和三相不平
衡电流增加； 尤其是停机时间超过４８ h 后， 转子
对地绝缘电阻降到接近于零， 难以满足机组长期安
全运行的要求。机组轴瓦温度偏高， 夏季机组运行
时瓦温达５９.５ ℃ ， 目前用外冷却办法解决［１］ 。
（２） 水轮机水斗空蚀较严重， 每年要补焊， 补
焊后不光， 会引起水阻、振动等情况。喷咀、喷针
头空蚀严重； 主阀关闭后漏水较严重， 开关滑塞漏
水严重。
（３） 二级电站调速器为机械调速器， 经多年使
用， 引导阀、主配压阀磨损严重， 大大增加了调速
器的死行程， 调节品质差， 使并网操作困难， 经常
出现主配卡住， 不能正常进行开停机操作， 严重危
害机组的安全运行。由于目前各厂家的机械调速器
均已停止生产， 相应零配件也已无法采购， 故现在
只能带病运行。
（４） 二级电站主变及一、二次电气设备损坏、
老化。
① 主变属于淘汰产品， 且温升过高， 最高温度
曾超过８５ ℃ ， 各联接处出现渗油甚至漏油， 而且
· ５５ ·
小水电 ２０１７ 年第３ 期（总第１９５ 期） 技术改造
万方数据
难以处理， 经多次处理均无效。
② ６.３ 、３５ kV 开关直流接触电阻过大， 灭弧时
间长， 绝缘油易发黑。６ kV 开关柜为GG１A 产品，
没有五防设施， 所用的SN１０ — １０ 少油断路器已属
电力部明令淘汰产品。
③ 控制、保护盘设备老化， 全部是２０ 世纪７０
年代的产品， 多数已淘汰， 继电器老化、触点损坏
严重， 且经常误动作， 有的配件无法采购。
④ 二次线路已明显老化， 曾多次出现开路及短
路故障， 影响机组测量及控制， 威胁机组的安全。
２.２ 增效扩容改造的必要性
２.２.１ 是合理利用水力资源的需要
麻阳二级水电站调节水库龙潭水库控制集雨面
积达２１ km２ ， 原设计总库容为２７３ 万m３ ， 电站多年
平均来水量达２ ３１０ 亿m３ ， 库容系数１１.８％ 。由于
库容小， 调蓄性能差， 每年都有弃水， 初步估算，
每年弃水量达３５０ 万m３ 。
另外， 造成水力资源浪费的另一个原因就是水
电站的装机容量偏小。通过对二级电站进行报废重
建， 增加机组的单机容量， 可以提高径流的利用
率， 减少龙潭水库的年弃水量。
２.２.２ 是实现农村水电技术现代化的要求
根据水利部《农村水电技术现代化指导意见》
（水电〔２００３〕１７０ 号文件） 提出“２０１５ 年， 农村
水电行业全面实现现代化。” 的总体目标和“２０ 世
纪９０ 年代以前建设的水电厂， 要做出更新改造规
划， 实现无人值班（少人值守） 。对已超过使用年
限， 经技术改造认证仍达不到要求的发电机组， 要
报废重建或强行淘汰。” 的要求， 麻阳二级水电站
报废重建是实现农村水电技术现代化的要求［２_３］ 。
3 机组报废重建方案
３.１ 水轮机部分
二级电站的装机容量由２ × １ ６００ kW增至２ ×
２ ０００ kW ，发电引用流量增至１.８４ m３ ／s ， 把原由
南平电机厂生产的２ 台QJ — W — １１６／１３.５ 型切击式
水轮机淘汰， 更换为２ 台CJA２３７ — W — １１６／１３.５ 水
轮机。
３.２ 发电机部分
根据更换后水轮机的额定转速和机组单机容
量， 须更换为２ 台２ ０００ kW 发电机及所有自动化
元件。
4 水轮机机型的选择
４.１ 机型选择原则
对主要引水发电系统的水工建筑物不作大改动
的报废重建电站， 水轮机机型选择主要原则为： 转
轮效率比原来高， 空蚀性能比原来好， 过流量比原
来大， 满足电站增加容量的目标。
４.２ 选型设计
麻阳二级水电站１ 、２ 号机原水轮机型号为
QJ — W — １１６／１３.５ ， 在压力前池正常水位时， ２ 台
水轮机喷针全开， 水电站理想最大出力为
４ １１５ kW ，此时引水流量为１.９７５ m３ ／s ，引水系统水
头损失为２６.３ m ，水轮机净水头为２５９.７ m ，原水轮
机能够满足水电站装机容量增容至２ × ２ ０００ kW的
要求。但由于QJ — W — １１６／１３.５ 水轮机转轮型号
Y１ （即CJ２２） 是我国于４０ 年代从美国引进的， 总
的能量指标偏低， 模型转轮最优效率只有８６.７％ ，
已属淘汰产品。机组经过将近４０ a 运行， 水轮机
空蚀严重， 效率下降［４］ 。因此， 电站报废重建， 水
轮机应更换为能量指标优越的水轮机。
根据电站的运行水头， 满足电站报废重建要求
的水斗式水轮机模型转轮有CJA２３７ 、CJA４７５ 等，
其模型转轮的性能参数比较如下所示（见表１） 。
表1 水轮机模型转轮性能参数比较
转轮型号
喷嘴
数
／个
最优单
位转速／
（r·min－ １ ） 最优单
位流量／
（L·s－ １ ） 最高
效率
／％
射流
直径
／mm
水斗
数
／个
CJ２２ — ４０ １ ３８.５ １６ ８６.７ ３５ ２０ CJA２３７ — ４０ １ ４１ １９.５６ ９０.０ ３５ ２０ CJA４７５ — ４０ １ ４１.７ １９.５６ ９０.６ ３５ ２０ 表１ 中的CJ２２ （Y１） 转轮是１９７８ 年中小型水
电行业会议审批的《中小型冲击式水轮机暂行系列
型谱》中的转轮， 存在水轮机效率较低（模型最高
效率只有８６.７％ ） ， 振动噪声较大， 喷嘴口及水斗
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技术改造 SMALL HYDRO POWER ２０１７ No.3 ， Total No.195
万方数据
空蚀磨损较严重等问题。CJA２３７ 、CJA４７５ 转轮为
哈尔滨大电机研究所引进吸收国外技术并已通过模
型试验的转轮， CJA４７５ 转轮较CJA２３７ 转轮效率略
高，但单位流量大， 且在国内运用案例较少。
CJA２３７ 转轮自１９８５ 年试验成功后， 在我国使用的
时间较长， 使用的电站较多， 制造厂家已积累了一
定的设计制造经验。因此， 本电站报废重建工程水
轮机模型转轮选择CJA２３７ 转轮。
表2 报废重建前后水轮机主要技术参数比较
主要参数报废重建前报废重建后
型号QJ — W —
１１６／１３.５ CJA２３７ — W— １１６／１３.５ 转轮直径／m １.１６ １.１６ 额定水头／m ２８０ ２６２ 额定流量／（m３·s － １ ） ０.８ ０.９ 额定出力／kW １ ７４０ ２ １０５ 额定点效率／％ ８６.５ ８９.０ 额定转速／（r·min－ １ ） ５００ ５００ 飞逸转速／（r·min－ １ ） ９００ ９００ 表3 报废重建前后发电机主要技术参数比较
主要参数报废重建前报废重建后
型号 TSW１７３／５４ — １２ SF２０００ — １２／１７３０ 额定容量／kVA ２ ０００ ２ ５００ 额定功率／kW １ ６００ ２ ０００ 额定电压／kV ６.３ ６.３ 额定电流／A １８３.３ ２２９.１ 额定频率／Hz ５０ ５０ 功率因数 ０.８ （滞后）
０.８ （滞后） 可进相运行
额定转速／（r·min－ １ ） ５００ ５００ 允许飞逸转速／（r·min－ １） ９００ ９００ 效率／％ ９３.０ ９５.０ 绝缘等级B F／F
飞轮力矩／（t ·m２ ） １２ １２ 冷却方式
密闭循环、
空冷器冷却
密闭循环、
空冷器冷却
为了提高水轮机的强度和增强水轮机的抗空蚀
能力， 延长了设备检修间隔， 转轮采用１Cr１３Ni４Mo
不锈钢整体铸造。
5 报废重建水轮发电机组参数比较
报废重建水轮发电机组参数比较如下所示（见
表２ 、表３） 。
6 结 语
麻阳二级水电站经过多年运行， 水轮发电机组
存在多种问题， 影响了电站的经济效益和安全运
行， 对其进行报废重建是非常有必要的。水轮发电
机组合理选型对电站报废重建至关重要， 须慎重选
择最佳方案， 确保电站报废重建发挥最大效益。
参考文献：
［１］ 金华市水利水电勘测设计院有限公司 ．武义县麻阳一 、 二级电站报废重建工程初步设计报告（报批稿）［R］ ．金
华：金华市水利水电勘测设计院有限公司，２０１５ ．
［２］ 水利部关于印发农村水电增效扩容改造项目初步设计
指导意见的通知［EB／OL］ ．［２０１６_１２_２０ ］ ．http ：／／www ．
hnsl ． gov ． cn／sitegroup／root／html／００００００００２a３２３０a１０１２a
５６２e８３２２０７ab／２０１３０８０１１０５９８３２６２ ．html ．
［３］ 水利部关于印发农村水电增效扩容改造项目机电设备
选用指导意见的通知［EB／OL］ ．［２０１６_１２_２２ ］ ．http ：／／
www ．cnki ．com ．cn／Article／CJFDTOTAL — XSDI２０１１０５００５ ．
htm ．
［４］ SL １７９ — ２０１１ ，小型水电站初步设计报告编制规程［S］ ．
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责任编辑 吴 昊
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