小型水電站技術改造規(guī)范

PAGEPAGE1PAGE1UDC備案號中華人民共和國國家標準GBXXXX—20XX替代SL140—97小型水電站技術改造規(guī)范TechnicaltransformationcodeforSmallhydropowerstation（征求意見稿）20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施中華人民共和國國家標準小型水電站技術改造規(guī)范TechnicaltransformationcodeforSmallhydropowerstationGBXXXX—XXXX主編部門：批準部門：施行日期：20XX年X月X日住房和城鄉(xiāng)建設部關于發(fā)布國家標準《小型水電站技術改造規(guī)范》的公告第XX號前言本標準的附錄A為規(guī)范性附錄，附錄B為資料性附錄。本標準由建設部負責對強制性條文的解釋，由水利部負責日常管理工作，由水利部農村水電及電氣化發(fā)展局負責具體技術內容的解釋工作。在本標準執(zhí)行過程中，希望各單位結合工程實踐，認真總結經驗，注意積累資料，如發(fā)現本標準需要修補和不充之處請將意見和有關資料寄往：水利部農村水電及電氣化發(fā)展局(郵編：；傳真：)以供今后修訂時參考。主編單位和主要起草人：主編單位：主要起草人：目次TOC\o"1-1"\h\z\u1總則 12術語與符號 23現狀分析與評價 54性能測試 65技術改造 75.1一般規(guī)定 75.2引水系統及水工建筑物 75.3水輪機及其附屬設備 95.4輔助設備 115.5發(fā)電機及其他電氣設備 115.6自動化 135.7暖通與消防 146技術經濟指標 157工程驗收 16附錄A規(guī)范用詞說明 17附錄B規(guī)范引用標準 18附：條文說明Contents1General…………12Terminologyandnomenclature………………23Analysisandevaluationofactuality…54Performancetests…………65Technicaltransformation…………………75.1Generalspecification………………75.2WaterdiversionworksandhydraulicStructures…75.3Turbinesandancillaryequipments………………95.4Auxiliaryequipments…………………115.5HydrogeneratorandotherelectricalEquipments…115.6Automation………………135.7Heatingandventilationandfireproof…………146Technicaleconomicindexes…………………157Acceptanceofproject………16Explanationforstandardwords………………17Referencestandards……………18Addition:Explanationofprovisions………1總則1.0.1為保障我國小型水電站（下稱水電站）的運行安全，充分發(fā)揮水電站的經濟效益，挖掘其發(fā)電潛力，加強對水電站技術改造工作的管理，特制定本規(guī)范。1.0.2本規(guī)范適用于總裝機容量為0.5MW～50MW水電站的技術改造。1.0.3水電站技術改造前，應做好基礎資料收集、整理與分析，并做好可行性研究、安全和環(huán)境影響評估等準備工作。1.0.4水電站技術改造應滿足安全、節(jié)能、環(huán)保要求，從實際出發(fā)，充分利用水電站原有設備和設施，積極采用成熟的新技術、新工藝、新材料，嚴禁使用淘汰產品。水電站改造應提高設備和設施的技術先進性，改善運行條件，恢復或提高水電站的發(fā)電能力，保證發(fā)電系統、引水系統及水工建筑物的安全可靠性。1.0.5水電站技術改造，應采用無人值班、少人值守的技術。1.0.6水電站技術改造項目的經濟評價，宜結合電站改造的實際情況，可參照SL16《小水電建設項目經濟評價規(guī)程》執(zhí)行。2術語與符號TerminologyandNomenclatureGB/T21717-2008確立的以及下列術語與符號適用于本規(guī)范。2.0.1技術改造technicaltransformatiom采取技術措施，對水電站設備或設施進行改進、更換或改建，以提高其安全可靠性、經濟性、合理性和先進性，稱作技術改造。2.0.2更新改造transformatiombyrenewalofequipments對機組設備全部或局部更換新設備，裝機容量不變，由于性能改善、效率和安全可靠性提高使年發(fā)電量增加，稱作更新改造。2.0.3增容改造transformatiomforincreasinginstalledcapacity對機組設備全部或局部進行技術改造，裝機容量增大，由于容量增大和性能改善、效率和安全可靠性提高使年發(fā)電量增加，稱作增容改造。擴裝機組也是增容改造的方式之一。2.0.4減容改造transformatiomfordecreasinginstalledcapacity對機組設備全部或局部進行技術改造，裝機容量減少，由于機組性能改善，運行區(qū)優(yōu)化，使得效率和安全可靠性提高，稱作減容改造。2.0.5輸出功率（或稱出力）outputpower指水輪機主軸輸出的機械功率,符號:Pout，單位：kW?；虬l(fā)電機出線端輸出的電功率,符號:P，單位：kW。2.0.6額定功率ratedpower在額定水頭和額定轉速下，由設計或合同規(guī)定的銘牌功率。符號：Pr，單位：kW。2.0.7額定水頭ratedhead水輪機在額定轉速下，機組輸出額定功率時所需的最小凈水頭。符號：Hr，單位：m。2.0.8額定轉速ratedspeed設計時選定的穩(wěn)態(tài)轉速。符號：nr，單位：r/min。2.0.9飛逸轉速runawayspeed水輪機處于失控狀態(tài)，軸端負荷為零時的穩(wěn)態(tài)轉速。符號：nrun，單位：r/min。2.0.10額定流量rateddischarge水輪機在額定水頭和額定轉速下，輸出額定功率時的流量。符號：Qr，單位：m3/s。2.0.11水輪機轉輪公稱直徑turbinerunnerdiameter在轉輪上指定部位測定的直徑,作為水輪機的有代表性的尺寸。符號：D1，單位：m。2.0.12通流部件componentsalongflowpassage從水輪機引水室（鋼管、蝸殼）進口到泄水部件（尾水管）出口凡有水流通過的部件均屬通流部件。2.0.13空化cavitation在流道中水流局部壓力下降到臨界壓力（一般接近汽化壓力）時,水中氣核發(fā)展成長為氣泡，是氣泡的積聚、流動、分裂、潰滅過程的總稱。2.0.14空蝕cavitationerosion由于空化造成的通流部件表面的材料損壞。2.0.15磨損sanderosion含沙水流對水輪機通流部件表面所造成的材料損失。2.0.16磨蝕combinedcavitationerosionandabrasion水輪機在含沙水流中運轉,通流部件表面由空蝕和泥沙磨損聯合作用所造成的材料損失。2.0.17空化系數cavitationcoefficient表征水輪機空化發(fā)生條件和性能的無量綱系數。符號:σ。2.0.18裝機吸出高度staticsuctionhead水輪機規(guī)定的空化基準面至設計尾水位的高度。符號：Hs，單位：m。3現狀分析與評價3.0.1資料收集與整理1水文資料，主要包括降雨量、徑流、入庫流量、水位、泄洪棄水、泥沙等；2設施、設備的運行資料（包括實際工作水頭、功率、發(fā)電量，特別是曾發(fā)生故障與事故的情況以及檢修維護記錄）；3竣工資料及其它。3.0.2安全分析與評價依據安全檢測的結果以及運行資料對水工、水機、電氣、金屬結構等設施進行安全分析與評價，從安全角度出發(fā)作出必須要改造的內容或報廢重建的評價。3.0.3資源利用分析與評價1有無可能引水增加流量或提高工作水頭的條件；2有無可以利用的泄洪棄水；3有無減少水頭損失和流量損失條件；4從資源利用的角度出發(fā)，提出有否增容或減容的必要條件。3.0.4環(huán)境衛(wèi)生評價1對水電站漏油、噪聲等方面評價，是否存在問題；2從環(huán)境衛(wèi)生角度出發(fā)作出必需改造的內容。3.0.5性能評價主要依據性能測試結果對設備或設施作出性能評價。4性能測試4.0.1單機容量10MW及以上的水輪發(fā)電機組，技術改造前后應進行現場性能對比測試。4.0.2水電站主機設備的性能測試（包括機組輸出功率、效率、運行穩(wěn)定性等）應由具有水利水電系統計量認證資格的檢測機構完成。4.0.3水輪機現場試驗可根據各水電站的具體條件，可參照GB/T22140《小型水輪機現場驗收試驗規(guī)程》或參照GB/T20043《水輪機、蓄能泵和水泵水輪機水力性能現場驗收試驗規(guī)程》規(guī)定的標準和方法進行。4.0.4水電站主要電氣設備的性能測試，改造前可利用預防性試驗成果，改造后應按交接試驗標準進行測試和驗收。5技術改造5.1一般規(guī)定5.1.1水電站的技術改造應積極采用成熟的現代科學技術成果。5.1.2有下列情況之一的設備和設施，應進行技術改造：1存在安全隱患的，不滿足安全運行要求，不符合小水電有關規(guī)范；2水資源利用不充分，上游水情發(fā)生較大變化；3環(huán)境衛(wèi)生存在問題的；4超過使用年限；5技術性能落后；6設計不合理；7施工（包括設備制造和安裝）質量差；8可以提高效益或其他需要改造的情況。5.1.3對于原機組設備的可利用部件，應經強度和剛度校核計算，并作必要的加工處理后采用。5.1.4對存在嚴重缺陷或多次修理仍不能消除安全隱患，應全部或局部報廢重建。5.2引水系統及水工建筑物5.2.1為擴大庫容，增加發(fā)電量，可采取以下技術改造措施：1區(qū)間引水；2加高大壩；3溢洪道增設控制閘門或橡膠壩等設備；4引水式水電站增大調節(jié)池。5.2.2非汛期棄水較多的水電站，可增容改造或擴大裝機；有較大調節(jié)庫容的水電站也可增容改造。5.2.3改善引水系統條件，減少水頭和流量損失，增加發(fā)電輸出功率，可采取下列技術改造措施：1加裝清污設備、改進攔污柵結構并確保其柵條和主梁的穩(wěn)定性或增設攔污、排冰設施；2攔污柵前后應裝設水位壓差計；3引水渠首或機組進水口前增設沖沙或排污閘；4隧洞襯砌；5渠道防滲；6尾水清障；7改善進水口和尾水渠水流流態(tài)；8嚴寒地區(qū)應增設或改進水工建筑物和金屬結構設備的抗冰凍措施。5.2.4采取增容改造的水電站，其引水系統的設計引用流量、水頭損失和結構強度以及大壩的穩(wěn)定性應進行校核計算。5.2.5有壓引水隧洞，當水頭發(fā)生較大變化時，應進行隧洞襯砌結構或圍巖穩(wěn)定（包括隧洞埋深）復核計算。5.2.6引水壓力管道水壓增高后，其結構強度和穩(wěn)定性應進行驗算。5.2.7應配置或完善水庫大壩安全監(jiān)測系統。5.2.8腐蝕或漏水嚴重的各類閘門和運轉不靈活的啟閉設備應予改造或更新；對引水系統改造或大壩加高的水電站，其原有的閘門和啟閉機還應進行校驗或加固。對工作閘門和事故閘門，如啟閉力過大，可改進閘門的支承形式或采用新型支承材料。5.2.9對機組進水口事故檢修閘門和尾水檢修閘門，應有可靠的充水平壓設施，嚴禁尾水閘門采用上游充水平壓。5.2.10泄洪閘門啟閉機應有可靠的備用動力。5.2.11對漏水嚴重并已老化的伸縮節(jié)止水圈應進行更換。對不均勻沉降的鎮(zhèn)、支墩應進行調整處理。對鋼管應按防腐規(guī)范進行防腐。對老化嚴重的水泥管應更換。5.2.12地震多發(fā)地區(qū)的水電站，應采取必要的防震措施。5.2.13對增容改造的水電站應進行洪水校核，保證廠房滿足防洪要求。5.2.14對庫容變化較大的水電站，應論證正常蓄水位和裝機容量的選擇。5.3水輪機及其附屬設備5.3.1水輪機技術改造的原則：1應優(yōu)先選用能量指標較先進、空化特性較優(yōu)良、運行穩(wěn)定性好的水輪機模型轉輪，保證技術改造的先進性。2改造方案選定的水輪機主要參數（Hr、D1、nr和Pout）,既要考慮到原水電站的引水系統和水輪機流道尺寸及發(fā)電機同步轉速等限制條件，又應使水輪機在高效區(qū)運行。同時復核吸出高度，保證水輪機不易發(fā)生空蝕。3改造方案應能改善水輪機運行工況、提高效率、增加年發(fā)電量，以保證技術改造的經濟性。4對于多泥沙水電站，水輪機技術改造應與采取抗磨蝕措施相結合，以延長水輪機大修間隔時間和使用壽命。5.3.2水輪機改造方式：1對于水頭、來水量與原設計變化不大，而水輪機設備陳舊、性能落后的水電站，應采取更新改造方式。更換新型高效轉輪或改進通流部件型線與結構，提高水輪機運行效率和增加功率。2對于水頭、來水量比原設計減少了的水電站，宜采取減容改造方式。降低額定水頭，減少額定輸出功率，重新設計或選擇適用的新轉輪，或改進通流部件型線與結構，并保證水輪機在較優(yōu)工況區(qū)運行。3對于水頭、來水量比原設計增大了的水電站，應采取增容改造方式。提高額定水頭，加大額定輸出功率，選用新型高效轉輪，應保證水輪機在較優(yōu)工況區(qū)運行。4對于多泥沙水電站，水輪機不能按清水設計，應根據過機含沙量的大小和泥沙特性，適當降低水輪機轉速等主要參數，降低流速，改進水力和結構設計，采用抗磨蝕材料和保護涂層，提高加工工藝和制造質量，保證水輪機能長期安全運行，延長大修周期和使用壽命。5.3.3水輪機進水閥漏水量超過標準規(guī)定值時，應改進進水閥的密封型式或更換新型進水閥。5.3.4鐵餅型蝶閥應改成偏心型蝶閥。5.3.5閥門應設保護裝置。5.3.6調速系統1對改造電站應根據水輪機的參數復核調速功的容量。2改造后的調速器應滿足開停機、自動并網、增減負荷、事故自動停機的要求。3調速設備改造應采用微機全自動調速器或自身具有蓄能裝置的操作器。嚴禁使用沒有安全措施的手動、電動操作器。4調速器的改造宜優(yōu)先進行電氣部分改造，更新改造的調速設備可為自動剎車裝置提供可靠的壓力油源。5機組如有無電源開機的要求，調速設備應設置純手動操作裝置。5.3.7機組增容改造設計必須對機組和壓力引水系統的調節(jié)保證參數進行校核計算。5.3.8根據機組設備技術改造的要求，應對水力機械輔助設備系統作相應的校核或改造。5.4輔助設備5.4.1檢修后仍不能保證安全運行的橋式起重機，應予報廢重建。5.4.2機組增容改造設計，應按機組最重件的吊重對廠內橋式起重機及其支撐機構進行復核，對超過起重機額定起重量的，應進行加固或更新。5.4.3對汽車吊能滿足機組最重件吊重的，不宜設置廠內橋式起重機。5.4.4不能滿足安全運行要求的油、氣、水輔助系統及其設備應予更新改造。5.5發(fā)電機及其他電氣設備5.5.1發(fā)電機的技術改造應考慮與水輪機及其他電氣設備在容量上的相匹配。5.5.2發(fā)電機的增、減容改造，應采用新材料、新結構和新工藝，選定合理的改造方式和范圍：1冷卻系統；2更換定子繞組和轉子磁極線圈；3發(fā)電機的絕緣等級宜選擇B級以上；4重新設計制造符合增、減容要求的發(fā)電機。5.5.3改造電站應采用具有自動調節(jié)功能的勵磁裝置。勵磁系統宜采用自并勵或無刷勵磁方式。5.5.4推力軸承1對推力軸承瓦溫過高經常發(fā)生燒瓦事故者，應根據具體情況改進結構形式，加強冷卻效果，也可考慮采用彈性金屬塑料推力瓦；2機組增容設計應對機組最大軸向推力和推力軸承的承載能力進行校核計算。5.5.5主變壓器1主變壓器額定容量應不小于改造后的發(fā)電機額定容量；2主變壓器應更換為低耗能型變壓器；3以配電變壓器作主變壓器的水電站應將其更換或改造為升壓型變壓器。5.5.6其他高壓電氣設備1接在主電路中的高壓電氣設備，均應滿足各種運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求和動、熱穩(wěn)定要求。增容改造設計還應校核斷路器的開斷電流；2高壓斷路器應選擇無油設備；3應選擇滿足“五防”要求的輕型封閉式高壓開關柜，低壓開關柜應選擇通過3C論證的設備；4電氣設備應選擇無毒、節(jié)能、環(huán)保型產品，嚴禁使用高能耗和可能對環(huán)境產生污染的設備；5改造電站宜將電纜設置電纜架敷設或穿管布置取消電纜溝；若保留電纜溝，應將溝內積水集中收集，嚴禁直接排入河道；6發(fā)電機的增容改造要充分考慮電站原有的輸變電設備的容量。確定合理的改造方案。5.5.7操作電源1水電站應配置可靠的操作電源；2操作電源宜選擇無污染的產品和方式。5.5.8沒有事故照明的水電站（1MW以上）應增加事故照明。5.6自動化5.6.1水電站自動化技術改造應符合SL229《小型水力發(fā)電站自動化設計規(guī)定》的要求；5.6.2按無人值班標準改造的水電站，保護裝置動作時應作用停機和關閉進水閥門并向遠方發(fā)信號。5.6.3無人值班水電站應具備遠方操作功能； 5.6.4改造電站應設置或完善自動化元件。5.6.5改造電站應設置自動剎車裝置，嚴禁使用木棍剎車。5.6.6無人值班電站的微機監(jiān)控系統，應具有ON—CALL功能。5.6.7改造電站監(jiān)控系統應按取消水機值班設計，現地不宜過多設置重復操作功能。5.6.8二次電纜應選擇無毒、無污染的產品。5.6.9改造電站應設置閘門監(jiān)控和大壩監(jiān)測。5.6.10改造電站應配備有可靠的通信設備。5.6.11按無人值班標準改造的水電站，應裝設視頻監(jiān)視設備并具有自動記錄功能。5.6.12低壓機組電站控制設備改造，宜采用數字式一體化控制、保護、勵磁屏。5.6.13低壓機組無人值班水電站應裝設防盜報警裝置。5.6.14二次屏柜的防護標準不得低于IP40,并應達到3C標準。5.7暖通與消防5.7.1對于通風不良、溫度過高、濕度過大的水電站廠房應予改造。5.7.2噪音超標的廠房可采用吸音或隔音減噪措施，改善運行環(huán)境。5.7.3危及人身安全的場所均應設置安全標志。5.7.4消防不滿足要求的水電站，應按照SDJ278《水利水電工程設計防火規(guī)范》要求，完備各項消防設施。5.7.5充油變壓器的消防措施：1屋外布置的充油變壓器之間的距離不滿足防火要求時，應在其間修筑防火墻；2屋外單臺變壓器油量超過1000kg時，應在變壓器下方增設貯油坑；3屋內布置的充油變壓器應符合SDJ278《水利水電工程設計防火規(guī)范》要求，完備各項消防措施。5.7.6對配電裝置長度大于7m而只有一個出口的配電裝置室，應增開安全疏散出口。5.7.7電纜線路應按防火規(guī)范要求采取分隔和封堵措施。5.7.8對設在室內的油罐室應參照防火規(guī)范要求，完善防火墻、安全出口、擋油、集油等設施。6技術經濟指標6.0.1改造后機組功率和機組的綜合效率應達到以下指標：1機組輸出功率達到或超過技術改造預期值。2額定工況下機組的綜合效率宜達到以下指標：1）單機容量小于0.5MW：78%；2）單機容量0.5～3MW：83%； 3）單機容量3MW以上：88%。雙擊式和斜擊式水輪機的機組綜合效率可適當降低。6.0.2機電設備配套合理，改造部分的設備完好率達到100%。6.0.3改造后的機組（n＜1000r/min），噪音不應超過85dB（A），高轉速機組(n≥1000r/min)的噪音不宜超過90dB(A)。6.0.4多泥沙水電站水輪機的大修間隔時間不少于2年。6.0.5更新后導水葉的漏水量應符合GB/T15468《水輪機基本技術條件》的規(guī)定。6.0.6水輪機進水閥的漏水量可參照GB/T14478《大中型水輪機進水閥門基本技術條件》規(guī)定的標準。6.0.7油、水、氣等輔助設備系統的安裝質量應符合GB8564《水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范》規(guī)定的標準。6.0.8水輪發(fā)電機組旋轉部分應有完善的安全防護措施。7工程驗收7.0.1電站改造完成后，應進行驗收。7.0.2電站改造驗收可根據改造的內容，結合電站改造的實際情況，參照SL168《小型水電站建設工程驗收規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行。7.0.3對于局部改造的項目，其試生產運行期限可根據改造項目的范圍和內容適當縮短，適當簡化驗收程序。附錄A用詞說明對執(zhí)行本規(guī)范嚴格程度的用詞，采用下列寫法：1表示很嚴格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴禁”。2表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的：正面詞采用“應”；反面詞采用“不應”或“不得”。3表示允許有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：正面詞采用“宜”或“可”；反面詞采用“不宜”。條文中指定應按其他有關標準、規(guī)范執(zhí)行時，寫法為“應符合……的規(guī)定”或“應按……執(zhí)行”或“可參照……執(zhí)行”。附錄B引用標準《水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范》GB/T8564《大中型水輪機進水閥門基本技術條件》GB/T14478《水輪機基本技術條件》GB/T15468《水輪機、蓄能泵和水泵水輪機水力性能現場驗收試驗規(guī)程》GB/T20043《小型水輪機型式參數及性能技術規(guī)定》GB/T21717《小型水輪機現場驗收試驗規(guī)程》GB/T22140《小型水力發(fā)電站設計規(guī)范》GB50071《小水電建設項目經濟評價規(guī)范》SL16《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》SL74《小型水電站建設工程驗收規(guī)程》SL168《水利水電建設工程驗收規(guī)程》SL223《小型水力發(fā)電站自動化設計規(guī)定》SL229《水利水電工程設計防火規(guī)范》SDJ278PAGE中華人民共和國國家標準小型水電站技術改造規(guī)范GBXXXX—XXXX條文說明（征求意見稿）

目次TOC\o"1-2"\h\z\u1總則 222術語與符號 253現狀分析與評價 264性能測試 275技術改造 296技術經濟指標 417工程驗收 42PAGE231總則1.0.1本條是對制訂《小型水電站技術改造規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）目的和必要性之說明。我國小水電資源豐富，據2006年全國農村水能資源調查，技術可開發(fā)量為12.8萬MW。新中國成立以來，特別是改革開放30年來，我國小水電建設取得了巨大成績。通過三批653個農村初級電氣化縣和409個水電農村電氣化縣的建設以及小水電代燃料工程建設，大大加快了農業(yè)經濟的發(fā)展和農村面貌的改變。到2008年底，全國已建成小型水電站4.5萬余座，總裝機容量達5.127萬MW，占全國水電裝機容量的30%。年發(fā)電量1628億kWh，占全國水電總發(fā)電量的1/3。小型水電站已遍布1600多個縣(市)，全國1/2地域、1/3的縣、1/4的人口主要靠小水電供電，解決了三億多無電人口的用電問題。對我國農村尤其是老、少、邊、窮地區(qū)國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，促進各民族和諧共處發(fā)揮了巨大作用。據統計，1995年以前建成的小型水電站有2.6萬座，大多需要進行技術改造，為加強和規(guī)范小型水電站技術改造工作，促進節(jié)能減排，保障安全生產，提高經濟效益，推進社會主義新農村建設，使技術改造工作管理規(guī)范化，特制定本規(guī)范。1.0.2本條是對《規(guī)范》適用范圍的規(guī)定。據調查，我國單機容量為0.8MW以下的低壓機組的水電站占全國農村水電站總量的80%，而且這些電站大都是上世紀80年代以前建成的，是小型水電站技術改造的主體。所以本條將使用范圍定在電站裝機容量0.5MW至50MW，單機容量15MW以下，出線電壓等級不超過110kV的水電站的技術改造。裝機容量小于0.5MW的水電站的技術改造，可參照執(zhí)行。1.0.3本條要求做好技術改造前的準備工作，除基礎資料收集、整理與分析外，還應對原有設備和設施進行安全評估和編制技術改造規(guī)劃與可行性研究報告等。合理提出改造方案、工程預算和施工計劃等。1可行性研究報告除包括改造工程的技術可行性和經濟效益分析的內容外，還應論述下列問題，并與相關部門（當地電網管理部門、水行政主管部門、環(huán)保部門和民政部門等）進行聯系協商。1)小型水電站改造一定要把安全放在第一位，因此必須對原有的設備或設施進行安全性評估；2)水電站擴裝機組或機組增容較多時，對所接入的電力系統和當地水資源的影響；3)采取大壩加高等措施對淹沒土地、林木和移民的影響；4)區(qū)間引水對河流生態(tài)用水和當地農業(yè)灌溉及居民生活用水以及對環(huán)境的影響；5)水電站技術改造后上網電價的測算；6)其它對外界和環(huán)境有影響的問題；對增容改造的項目，應編制水資源論證報告，并（根據需要）辦理相關的取水許可申請。2由于各個水電站的具體情況如水頭、機型、過機含沙量、機電設備制造與安裝質量、運行、檢修及管理水平和財力等條件差異較大，因此，各個水電站可根據具體情況制訂技術改造的規(guī)劃和預期目標。通常一次改造實現一個或幾個目標，也可制定總目標，分期實施。小型水電站的技術改造一般有如下目標：1)用先進的設備替換陳舊（淘汰或落后）設備，恢復或增大設計發(fā)電能力和安全運行可靠性幷延長使用壽命；2)用參數合理匹配的設備代替參數偏離穩(wěn)定運行區(qū)的設備，改善機組運行工況，增加年發(fā)電量；3)合理改造（加固、加高）水工建筑物，提高水頭或多蓄水，增加調蓄能力和水資源利用率；4)合理改造廠房和設備，提高機組和電站的自動化水平，改善運行條件；5)地震多發(fā)地區(qū)應采取必要的防震抗震措施，確保運行安全；6)優(yōu)化機組運行方式，增加年發(fā)電量，提高發(fā)電和灌溉效益。1.0.4本條要求技術改造應從水電站的實際出發(fā)，充分利用原有設備和設施，積極采用新技術成果，提高改造電站的技術水平和先進性，確保安全運行，滿足節(jié)能、環(huán)保要求和不得使用淘汰產品。這既是我國的基本國策也是以人為本的具體體現。隨著科學技術的飛速發(fā)展，特別是改革開放以來，國內外先進技術和科研成果大量涌現。因此，技術改造時應積極穩(wěn)妥地采用新技術、新工藝、新材料和先進設備。例如新型號轉輪、低耗能型變壓器、微機高油壓調速器（10~16MPa）、新型導葉控制機構、無功補償屏、DZK系列低壓機組自動化設備、微機勵磁裝置、計算機監(jiān)控系統、彈性金屬塑料瓦、新型號斷路器、新型調壓閥、重錘式蝶閥、智能數顯表、ZDP系列自動盤車裝置、微機安全保護裝置、新型閉式啟閉機、增力式耙斗清污機、回轉（或移動）式格柵清污機、加壓式清污提柵門機以及金屬與非金屬抗磨蝕防護層等等。經過技術改造后的小型水電站應當做到適當超前在10~15年內仍有較好的經濟效益和較高的安全運行可靠性。1.0.5根據水利部農村水電及電氣化發(fā)展局2003年水電[2003]170號提出的《農村水電技術現代化指導意見》要求，對水電站自動化技術改造提出應達到無人值班、少人值守的要求。目前，我國新建的農村水電站都能實現這個要求。

2術語與符號TerminologyandNomenclature2.0.14空蝕cavitationerosion過去稱作“氣蝕損壞”。2.0.17空化系數cavitationcoefficient過去稱作“氣蝕系數”。2.0.18裝機吸出高度staticsuctionhead目前國內有關標準中對“裝機吸出高度”有兩種表述，即“staticsuctionheight”或“staticsuctionhead”。工程中應用的“HS”是表示水頭，故本規(guī)范中采用“staticsuctionhead”表示。

3現狀分析與評價3.0.1資料收集與整理對水電站技術改造方案的論證十分重要。包括水文泥沙資料，特別是上游來水、來沙變化情況；電站工程設計及施工的竣工資料和歷年來設施及設備檢修維護資料以及事故記錄等。泥沙資料對于多泥沙水電站的設計和機組安全運行十分重要，一定要引起高度重視，否則，后果嚴重。例如，修建在陜西省涇陽縣涇河上的文涇水電站，裝機容量4.8萬kW（3X16000），最大水頭110m，多年平均含沙量145.9kg/m3，2009年汛期實測最大含沙量達647kg/m3，2009年8月3臺機在進行72h試運行期間，水輪機過水部件即遭嚴重磨損破壞（導水葉、頂蓋、座環(huán)以及蝶閥、旁通閥、電磁閥和主軸密封等）目前正在進行包括樞紐排沙方案在內的全面改造，經濟損失巨大。3.0.2水電站運行，安全第一。因此，水電站技術改造前對設施和設備進行安全檢測是非常必要的。根據檢測結果，從安全角度對水電站的設施和設備作出改造與否的評價。3.0.3本條從水能資源利用角度出發(fā)對水電站是否進行增容或減容改造提出評價。3.0.4本條從環(huán)境保護角度（如機電設備漏油、噪聲、粉塵、有毒和廠房溫、濕度等）出發(fā)，對是否需要進行技術改造作出評價。

4性能測試4.0.1本條規(guī)定單機容量10MW及以上的水輪發(fā)電機組應做現場性能測試。技術改造前后主要機電設備的性能測試工作是水電站技術改造的重要環(huán)節(jié)，測試數據是考核水電站技術改造成效和經濟指標的重要依據。單機容量10MW以下的機組，有條件時也應做設備的性能測試工作?？紤]到測試條件對測試準確性的影響，推薦用同一方法和同一套儀器、儀表在改造前后做相對比較測試。4.0.2水電站主機設備的性能測試主要指機組出力、效率及影響安全運行的機組穩(wěn)定性（振動、擺度、壓力脈動）和電氣設備絕緣性能等。應委托水利水電系統計量認證合格，具有質檢資格的單位進行測試，并出具測試報告。4.0.3效率測量的難點是流量測量，水輪機流量測量的方法很多，如流速儀法、超聲波法、壓力差法等，各個水電站可根據機型和水輪機引水系統布置形式等不同特點，分別選用。流速儀法可在電站進口閘門槽或引水鋼管內布設一定數量的流速儀進行測量，測流精度為±1.5~±3%（一般均能達到）；超聲波法測流，測量精度高，但對換能器（探頭）的安裝精度要求也比較高。單機容量較小的水輪機，也可將換能器安裝于壓力鋼管外表面上進行超聲波法測流，可不停機測量，其測量精度為±0.5~±1.5%；蝸殼壓力差法比較簡單，主要做相對效率試驗，為水電站必備測流裝置。由于水流流態(tài)復雜，且產生壓差的部件制作工藝及安裝條件的差異，難以采用理論計算的方法確定差壓與流量的關系，可采用公認的測量技術對該差壓測流系統進行原位標定，計算出差壓裝置的流量系數，測流精度也能滿足工程要求。經過自動化改造，單機容量10MW以上的機組，宜設置有一定精度的（誤差小于等于±3%）的流量、效率在線監(jiān)測裝置，并定期（如一年一次）對該裝置進行校核標定，逐步過渡到以效率下降或相對效率下降值決定水輪機大修間隔時間，以提高大修決策水平。4.0.4電氣設備性能測試的內容、方法與標準，參考有關預防性試驗的規(guī)定執(zhí)行。改造前可利用最近的預防性試驗結果，改造后應按新設備交接試驗標準進行試驗和驗收。全部性能測試結果，應由項目主管部門審定或由主管部門邀請專家審定，作為確定水電站技術改造的必要性、改造規(guī)模與時機以及考核技術改造成效的依據。

5技術改造5.1一般規(guī)定5.1.1小型水電站的技術改造，應積極采用成熟實用新技術成果，加大科技含量，大力推廣低成本自動化技術，以最少的資金投入，獲得最佳的經濟效益和社會效益。最大限度的提高設備的安全可靠性和使用壽命，努力提高設備和水電站的自動化水平。5.1.3為節(jié)省技術改造投資，對原有機電設備中還可繼續(xù)利用的部件，應與制造廠家協商，予以充分利用。但必須對部件的強度、剛度和安全系數進行詳細的校核計算并做必要的加工處理后采用。例如，浙江省東陽市橫錦水庫一級電站，2×3600kW機組報廢更新為2×4000kW，原機組的大軸，上下機架經校核加工處理后，用在新機上。5.2引水系統及水工建筑物5.2.1為擴大庫容，擴機增容或提高水電站的年最大負荷利用小時數，或調峰運行，可根據實際情況采取以下技術改造措施：1區(qū)間引水，在滿足生態(tài)流量的前提下，可采用開渠、修建隧洞等辦法，將相鄰小流域（該流域不適宜于建設電站）或同流域不同區(qū)間的水引入水庫。例如廣東省河源市紅星水電站，裝機容量3200kW（3×800+2×400），在電站上游興建了一座36萬m3的調節(jié)水庫，年平均增加發(fā)電量775萬kWh。又如廣東省樂昌縣三溪水電站，原裝機容量1×500kW，引用流量15m3/s，增開了一條引水隧洞，引用流量30m2原設計標準偏低，結合防洪或其他綜合利用要求，加高加固大壩（大壩只加高或加高也加寬），在盡量不影響或少影響淹沒的前提下，相應提高發(fā)電水頭和調節(jié)庫容。例如浙江省諸暨市石壁水庫電站，裝機容量1460kW（2×630+1×200），結合保壩工程（土壩加高7.5m，增設溢洪道），提高了機組運行水頭，故將水輪機增容改造，630kW機增容到800kW，200kW機增容到360kW，相應發(fā)電機定、轉子提高絕緣等級。電站總裝機容量由1460kW提高到1920kW，增幅達31%。3在溢洪道上增設控制閘門或橡膠壩，在不影響汛期泄洪的前提下，結合水情預報，可在汛末下閘蓄水，增加發(fā)電量。例如廣東省懷集縣水下電站，裝機容量4×3000kW，在壩段修建了高8m寬6m的重力翻版閘門，增加了日調節(jié)庫容，每年可增發(fā)電量300多萬kWh。4引水式水電站的引水隧洞及調節(jié)池，有條件者應予改造成具有一定蓄水量（如幾萬立方米），以便實現調峰運行，從而適應峰谷電價制的需要，以提高水電站的經濟效益。例如，云南省元江縣小河底一級渠道引水式水電站，2008年技術改造時，將前池容積擴大2倍，以利調峰運行，提高了水電站的經濟效益。5.2.2有些小型水電站，非汛期棄水較多，應考慮充分利用棄水擴大裝機容量，增加年發(fā)電量。對于具有較大調節(jié)庫容的水電站，也可適當擴大裝機，增加峰電，提高水電站的容量效益。例如，江西省吉安市螺灘水電站（日調節(jié)徑流引水式中型水電工程），裝機容量4×1600kW，由于裝機容量偏小，每年汛期要大量棄水，1994年擴機2臺（2×2500kW，新建廠房），同時大壩加高2.5m，引水渠相應加高，總引用流量由原44m3/s增至80m3/s。2003年~2006年結合機組大修對4臺5.2.3不少小型水電站引水系統設施不完善，尤其是攔污柵，洪水季節(jié)經常被雜草等污物堵塞，加大了水頭損失，減少了發(fā)電出力，有的則使攔污柵柵條和主梁失穩(wěn)破壞，可采取以下技術改造措施：1在進水閘前根據建筑物布置增設浮筒式攔污排，可在攔污排前進行清污。加裝清污設備（如回轉式攔污柵、增力式耙斗清污機、加壓式清污提柵門機等）或在引水渠道出口處增加一道攔污柵，如海南省臨高縣加來水電站（裝機容量2×800kW），在前池入口處增加了一道攔污柵，汛期用人工簡易清污，效果較好，年增發(fā)電量40萬kWh?；蜻m當調整攔污柵柵條間距，改進攔污柵結構和柵條形狀，以減少雜草堵塞。按環(huán)保要求，不得將清出的污物倒入下游。2當攔污柵前后水位差超過設定值時，即時發(fā)出警報信號，以便采取措施，避免壓垮攔污柵。3引水渠道增設沖沙閘（孔）或排污閘，減少沙、草淤堵機組進水口。4有的引水式電站隧洞開挖后未加襯砌，水頭損失較大，使機組功率受阻，應加以襯砌。5渠道襯砌損壞，滲水嚴重，應予修復改善。6有的水電站，施工期間尾水渠內遺留的廢棄碴石雜物太多，造成尾水位雍高，降低了發(fā)電水頭，應設法清除，以提高水能利用率。例如，廣西容縣容城電站（裝機容量3×1250kW），尾水堆渣達數千立方米，高出尾水面，經兩次清渣后，尾水位下降0.7m，發(fā)電水頭得以提高，發(fā)電量也有所增加。7小型水電站設計，應按GB/T50071《小型水力發(fā)電站設計規(guī)范》執(zhí)行。但有的小型水電站，進水口和尾水渠布置設計不合理，造成水流流態(tài)紊亂，影響機組出力，應予以改善。對引水系統（包括進水口與尾水渠）中不符合水流平順流動規(guī)律的水工建筑物的局部結構，應盡可能使之流線形化。8北方及高海拔地區(qū)（如青海、新疆、西藏等）的渠道引水式水電站，冬季運行經常遇到冰害，應增設防冰、排冰設施，如攔冰柵、攔冰排等。水工閘門應按SL74《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》要求采取防冰措施。閘門防冰包括兩類，一是使閘門與冰層隔開，以防閘門承受冰壓力；二是在冰凍期需要操作的閘門，應使閘門和門槽不致凍結。根據各水電站的具體情況，可采取不同的措施。通常用壓氣吹氣泡或潛水泵法，當防冰線不長、冰層厚度不大時，亦可用人工定期破冰或定期噴蒸汽、澆熱水等方法使閘門與冰層隔開。對閘門和門槽之間結冰問題，如冬季不需啟閉的閘門，可任其凍結，若啟閉閘門次數不多，可采用定期加熱，若啟閉頻繁，則可采用連續(xù)加熱（如電熱）、流動熱介質（如熱油），噴射蒸汽、設置暖棚等方法。5.2.4對于采取增容改造方式的水電站，尤其是引水式水電站，進行改造設計時，除對水能參數和機組參數進行設計計算外，還應對引水系統的設計引用流量、水頭損失、結構強度等進行校核計算，尤其對一管多機的引水式壓力輸水系統的水力和調節(jié)保證參數進行核算，以達到增容改造的預期目標。例如，廣東省臺山大隆洞水電站，原裝1臺2000kW軸流轉漿式水輪發(fā)電機。為利用洪水期棄水量，在原壓力引水管上接分岔管，擴裝2臺800kW軸流轉漿式水輪發(fā)電機。改造后發(fā)電試驗表明，單機運行時均可達到額定功率，3臺機同時運行，導葉開度100%時，2000kW機只能發(fā)1150kW，2臺800kW機只能發(fā)550kW和600kW，遠遠達不到增容1600kW的目標，顯然是受壓力引水管過流量和水頭損失的限制，這是改造失誤的實例。5.2.7為維護大壩安全，確保下游人民群眾生命財產安全，應完善水庫大壩安全監(jiān)測系統，并提高測量精度和自動化水平。5.2.8對陳舊、運行不靈活、腐蝕嚴重、漏水量大影響安全的閘門，攔污設備，應加強防腐保護或更換零部件或整體改造。5.2.9機組尾水閘門的平壓，宜利用機組排水系統從下游沖水。5.2.10本條是為了確保啟閉機能可靠運行5.3水輪機及其附屬設備5.3.1水輪機技術改造的要求，就是在技術改造工程實施過程中，正確貫徹先進性、合理性、經濟性和特殊性的四性原則。先進性就是要擇優(yōu)選用性能先進、技術成熟的好轉輪，選型設計時應向研制單位和制造廠盡可能多收集各種型號轉輪（一般不少于3個）進行比較優(yōu)選；合理性就是要緊密結合和妥善處理本電站的不可變更或不宜變更的制約條件；經濟性就是要盡力增加年發(fā)電量，提高水電站的經濟效益；特殊性就是針對運行于多泥沙等特殊水質條件下的水輪機，既要改善其運行工況，又應采取抗泥沙磨蝕的綜合治理措施，延長其大修周期和使用壽命，只有綜合考慮才能較好的達到先進性、合理性和經濟性。5.3.2水輪機技術改造應根據各個水電站的具體條件，因地制宜，采取下列不同的改造方式：1對于水頭、來水量與原設計變化不大的水電站，應采用該水頭段導葉相對高度ba相同或相近的新型轉輪。若無適用的新型轉輪，則應設計改型新轉輪，提高水輪機運行效率，增加年發(fā)電量。例如，北京西郊門頭溝軍莊水電站，裝有6臺ZD760-LM-100型機組，單機額定功率125kW，實發(fā)100kW，采用優(yōu)化設計的三葉片轉輪后，單機出力提高到180kW，比原設計提高44%。2對于水頭、來水量比原設計減小了的水電站，可根據水電站的實際運行水頭和來水量，降低額定水頭，減少額定輸出功率，選用合適的新型轉輪，或設計改型新轉輪，將水輪機調整到較優(yōu)工況區(qū)運行，從而提高水輪機的運行效率，增加年發(fā)電量。例如，山西省靈邱縣北泉水電站，裝機容量2×1250kW，水輪機設計水頭42m，額定流量3.62m3/s，電站枯水期（10月至次年5月）來水量少，平均流量僅2.3m3/s，一臺機也只能帶4003對于水頭、來水量比原設計增大了的水電站，應根據水頭、來水量增大的具體條件，提高額定水頭，加大額定輸出功率，選用合適的新型轉輪，或設計改型新轉輪，使水輪機在較高效率區(qū)運行，從而既加大單機容量，又提高水輪機運行效率，能較大幅度地增加年發(fā)電量。例如，廣東省樂昌市張灘水電站，裝機容量6010kW（3×1670+8×125），大壩先后加高2.2m，采用水力自控翻版閘門提高運行水頭，建成日調節(jié)庫容141萬m3，增加了調峰電量，年增加發(fā)電量286萬kWh。4對于多泥沙水電站，應根據水電站水輪機過機含沙量，泥沙中值粒徑d50及泥沙礦物成份和顆粒形狀等條件，選用單位轉速n11相接近、單位流量Q11略減小，模型空化系數δm適當降低，效率較高的轉輪；并合理加大導葉分布圓直徑Do，調整導葉型線，降低和勻化導葉區(qū)流速；同時采取其他抗磨蝕措施，延長大修周期和設備運行壽命，最終達到更新改造或增容改造的目的。例如，新疆喀什三級水電站，裝機容量2×3000kW，水輪機型號HL263-LJ-134，過機年平均含沙量10.3kg/m3，最大含沙量174kg/m35.4輔助設備5.4.3單機容量1MW以下，轉輪直徑0.6m以下（混流式）的低壓機組水電站，若起重設備能滿足最重件吊重時，不宜增、改廠內橋機。5.5發(fā)電機及其他電氣設備5.5.1發(fā)電機及其他電氣設備的技術改造，特別是增容改造，容量上應與水輪機相匹配，任何環(huán)節(jié)都不能存在卡脖子現象。對于有穿越功率的升壓變電站，主變和高壓設備還要計及穿越功率的影響。5.5.2發(fā)電機的技術改造，應采用新型絕緣材料、優(yōu)質高效硅鋼片以及定子和轉子的各種新結構和新工藝。其改造方式和改造范圍可根據具體情況確定：1改進通風系統：如改進、更換冷卻系統，調換轉子風扇，加強強迫通風等；2若定子、轉子繞組絕緣老化，應更換新繞組或同時采用更高一級的絕緣材料，如B級絕緣換成F級絕緣，以提高耐溫性能。發(fā)電機改造應根據設備實際情況與制造廠研究協商，選定合理的改造方式和范圍是十分必要的，盲目的改造只會造成不必要的經濟損失和改造周期的延長。據調查，不是所有的發(fā)電機增容改造都需要同時更換定子繞組和轉子磁極線圈的。也不是所有的發(fā)電機絕緣都需要選擇F級及以上的。3提高絕緣等級?？墒拱l(fā)電機增容，若增容幅度仍不滿足要求時，可增加定、轉子的鐵芯長度，以提高電磁功率。對于立式發(fā)電機，若鐵芯增長使定子超出主機室地面時，應以不影響轉子吊出機坑為限。注意有功功率增容時，無功功率也要跟上。否則，功率因數太高，不能滿足電網的要求。提高發(fā)電機的功率因數是目前的一種趨勢，首先可以減少很多投資，在0.85左右是可以接受的。4重新設計新發(fā)電機時，應充分利用原設備的基礎及埋件。其它部件如大軸、上機架、下機架，凡經加工仍可使用者均應利用，以節(jié)省改造費用。5.5.4本條是對推力軸承技術改造的規(guī)定。1當機組運行中推力軸承瓦溫過高，經常發(fā)生燒瓦事故者，可區(qū)別不同情況，改進軸瓦支撐方式，加強冷卻或采用彈性金屬塑料推力瓦。彈性金屬塑料推力瓦，摩阻小，不用刮瓦，運行事故少，應予推廣。2當機組最大軸向推力超過推力軸承設計允許的承載能力時，需改進軸承結構或更換推力軸承。5.5.5如結合機組增容改造需更換主變壓器，則選用低耗能變壓器。高耗能變壓器都應更換成低耗型變壓器。如原有變壓器容量足夠，結合技術改造，也可將舊變壓器改造為低耗能變壓器。屬淘汰序列的變壓器一定要更換掉。在