【文 摘】 里石门水电站原安装3台不同型号水轮机，原设计水头选得偏低，机组过流能力得不到充分发挥。通过分析存在的问题，提出采用高效率A643转轮代替原有转轮的改造方案，单机可增容500kW，经济效益显著。表3个。 【主题词】 小型水电站 水轮发电机 转轮 改良措施 方案 经济效益
1 电站概况
里石门水电站位于浙江省天台县街头镇，是一座混合式电站。水库以防洪灌溉为主，兼有发电效益，总库容1.99亿m3，原设计装机3×2000kW，年发电量2470万kW．h。当时作为湖南省五强溪水电站中间试验电站，装设3台不同型号的水轮机，1号机为HLA112-LJ-100，2号机HL263-LJ-100.3号机HLA113-LJ-100。发电机均为TS215/45-12、2000kW，由杭州发电设备厂生产制造，于1979年7月投产；1993年对3号机的发电机作了改造，增容至2500kW。
2 增容改造的必要性
1)里石门电站自1979年投运至今，运行了20余年，机组设备已达服役期限，须更新改造。
2)多年运行实践表明，现机组的设计水头40m选得偏低。从1979年～1996年实际运行情况看，年平均毛水头H≥42m，为100%，年平均毛水头H≥45m，占67.5%；一年之中，月均毛水头H≥42m，占75%～83%；管路水头损失在1.5m左右，由此可以看出机组在设计水头40m以上的运行时间大约占全年80%；从HL263-100特征运行工况点参数可见，在40m水头运行时，当发电机出力2000kW，则水轮机超5%出力限制线运行。
因此，里石门电站现机组设计水头40m选得偏低，由于水轮机大部分时间在高于40m水头下运行，受发电机容量2000kW的限制，水轮机的过流能力得不到充分发挥。
3)HL263机型运行效率总体比现有水平同类型机组低3%～6%，能量水平偏低，属淘汰机型。
4)电能的供应从卖方市场转为买方市场，对电能的质量有较高的要求。增大机组容量，提高峰电生产能力，能提高电站的经济效益和社会效益。
5)里石门电站于1993年曾对3号发电机作了增容改造，取得较好的经济效益，并积累了一定的经验。
3 增容改造方案探讨
3.1 水轮机
机组设计水头选44m，选用合适的高效新型转轮替代原有转轮。
水动力设备技术经近半个世纪的发展已有很大提高。转轮型谱日臻完善，新型、高效转轮相继应市，如A263a、A643等。A263a转轮是HL263转轮的替代产品，赋石水库电站以此改造了水轮机，机组的出力、效率、稳定性均有大幅度提高，空蚀性能亦佳，取得了较好的经济效益。A643是A263a转轮基础上的最新研究成果，该转轮的特点是效率高，最优效率达到93.02%，流量大(出力大)，在高水头试验台上完成了各项性能试验，各项性能优良。
将几个转轮在水头分别为40m、48m时的效率随出力的变化进行比较后，可以得到以下结论。
1)当水头40m时，A643转轮几乎在整个运行范围内效率比其它转轮高；在水轮机出力小于1900kW时，A112效率与A643相近，当水轮机出力超过1900kW后，A643效率高且随着出力的增加效率提高得越多；当水轮机出力达到2400kW时，效率提高了近4%。同时在水头40m时换A643转轮，水轮机出力可达到2700kW，而A112和HL263分别只能达到2400kW左右。
2)当水头48m时，在水轮机出力为2450kW～3350kW范围内，A643效率又有2%以上的提高。A643与A112和HL163比较有效率高且有随着出力的增加效率提高得越多的优点，当水轮机出力达到3000kW时，效率提高了近4%。在水头48m时，A643转轮的水轮机最大出力可达到3500kW，而A12和HL263分别只能达到3000kW左右。
根据以上分析，里石门水电站改用哈尔滨电机厂推荐的A643转轮的方案是可行的。
3.2 发电机
在现在基坑限制条件下，对1号、2号发电机增容至2500kW。
1)取消原发电机定子副绕组，以增大主线圈线径，并采用F级绝缘线规。
2)改进发电机定子通风结构，提高发电机散热性能。
3)原定子副绕组提供的励磁电源，采用在发电机出线侧并联干式环氧变压器代替。
3.3 相应一、二次改造
更换原汇流排及电流互感器等等。
4 效益分析
此次1号、2号机的增容改造，可增加装机容量2×500kW，经估算改造增容总费用约180万元。
根据里石门水电站多年的生产实践，由于机组装机增大，调峰能力增强，年可增加发电量36万kW．h；新型转轮效率可提高3%～6%，按4%年可增发电量65万kW．h，每年共可多发电101万kW．h，年多创直接经济效益40万元以上，效益十分显著，里石门水电站增容改造是可行的。
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