大河口水電站建于灤河上游，水庫總庫容 2 600萬 m3，總裝機容量為1 260 kW，是集發電、防洪、供水、灌溉、養魚、旅游為一體的水利樞紐工程，于 1993 年 8月開工建設，1996 年 8 月竣工?，F已運行近 20 年，為本地區的經濟發展發揮了巨大作用。

1 存在問題

1． 1 水輪發電機組問題

在當前小水電上網電價較低，小水電站經濟效益較差的情況下，電站很少有能力進行水輪機大修及水輪機轉輪的更新。機組運行長時間沒有經過大修，水輪機導葉間隙過大，在正常停機時漏水嚴重，使有限的水資源白白浪費，直接影響機組的發電量。發電機部分絕緣老化，轉子集電環磨損及碳刷接觸不良。大河口水電站兩發電機并網于 10 kV 農電網，在設計時并未考慮到 10 kV 電網電壓在 ±10 kV 的運行工況。在這種情況下，機組為了并網發電，勢必加大勵磁電流，使機端電壓升高，發電機定子鐵芯工作接近飽和狀態，電壓額定工作點接近或高于發電機空載特性曲線拐點，即使正常運行加大轉子勵磁電流，機組也很難發出額定無功功率，同時，由于加大了勵磁電流使發電機轉子發熱嚴重，損耗加大，加快了發電機的絕緣老化，從而使發電機的使用壽命大大縮短。

1． 2 水電站輔助設備部分存在的問題

\\( 1\\) 水輪機調速器問題: 大河口水電站水輪發電機組采用的是 YT 型機械液壓調速器，由于有機械杠桿間的配合，轉動套和針塞間隙的存在及主配壓閥搭接量的存在，致使其反應速度慢、靈敏度低，在開、停機及并網過程中時間較長，一般為 3 ～ 10 min 才能并網發電，同時，機組事故甩負荷后，機組易過速飛車，給水輪發電機組造成危害。
機械離心飛擺在工作中，由于轉動套間隙及主配壓閥搭接量的存在，即使調速器接力器不動，調速器處于動平衡狀態時，其工作油壓也要被消耗，工作油壓不降，工作壓油泵就得啟動，所以，在調速器不做任何調整時就消耗工作油壓，使壓油泵頻繁啟動，這也是該種機械離心飛擺式調速器固有的缺點，同時，也增加了設備的維護量及能源的消耗。針對此種調速器存在問題和缺點分析，有 3 個方面問題需要解決，一是壓油泵頻繁啟動問題; 二是機組失控飛車，開、停機及并網速度慢，機組事故甩負荷易飛車; 三是電站無法實現微機自動化控制。壓油泵頻繁啟動問題是此種調速器固有的缺點，是無法解決的。
油泵頻繁啟動，對電能的消耗，泵體的磨損以及電接點壓力表控制回路的可靠性等，都帶來極大的負作用。據統計，調速器壓油泵啟動最短的時間間隔為 15 min，最長的壓油泵啟動間隔為 30 min 左右。按照 15 min啟動 1 次，則 1 d 要啟動 96 次，對電站經濟效益以及設備的維護量等都產生極大的負效應。
\\( 2\\) 發電機勵磁系統存在問題: 大河口水電站發電機組采用的是半導體硅整流方式，即可控硅勵磁系統，其存在問題主要有兩個方面?？刂苿畲烹娏鞯拇笮∈怯伞笆D電位器”來完成控制的，該電位器經過長期運行磨損，滑頭經常接觸不良，造成機組開機過程中，勵磁系統啟勵建不了電壓，或者造成機組勵磁電流無法控制，同時，機組在開機時，發電機建電壓的空載點很難掌握，容易產生空載過電壓，該種勵磁設計有單調差環節，其缺點是無論怎樣改變接線，也不能作到勵磁調差環節只反應機組的無功分量，所以，當水頭波動變化，發電機的勵磁電流也跟著變化，使機組的無功不穩定，如果水頭發生大的變化時，勵磁電流增加很多時，發電機組易過負荷，造成機組甩負荷跳閘。若無調差環節，兩機組將爭搶無功功率，即某臺機組發很多無功，甚至造成過負荷，而另一臺機組則發很少的無功，甚至使機組進行相運行，不能很合理分配無功功率，造成整個系統不穩定。
此種勵磁方式以模擬信號來完成測量、比較、放大、移相等等一系列控制，沒有計算機通訊接口，電站不能實現完全的微機自動化，同時其檢修及維護工作量較大。

1． 3 電站電氣設備所存在的問題

\\( 1\\) 變壓器存在的問題: 大河口水電站 2 臺主變及 2 臺廠 S7 變壓器，與現階段生產的 S9 － S10 系列變壓器相差很多。①由于變壓器鐵芯材質導磁率較低，渦流損耗較大，造成空載損耗較大，發電運行噪聲很大，同時其直流電阻較大，致使變壓器負載損耗較大。②由于變壓器的設計及制造工藝問題，使變壓器多處漏油。③經多年溫度較高運行，使線圈絕緣老化較快，介質損失試驗逐年增大。
\\( 2\\) 電氣設備開關存在的問題: ①大河口水電站高壓開關采用的是 SN。系列高壓少油斷路器，其開關的操作機構為 CD 型系列，其缺點如下: 維護量大，開關每年都得檢修且密封性能差，經常漏 45#絕緣油，規范規定油開關滿負荷跳閘 3 次，要求停電檢修換油，否則，45#絕緣油變黑碳化后，造成開關爆炸，同時，在開關合閘時，電磁鐵的動作電流，對電站的直流系統有較大的沖擊，影響電站整體的安全運行。②大河口水電站低壓開關多采用 DW10 系列，其合閘機構不靈活，容易發卡，在機構發卡時經常燒毀合閘線圈，其維護量較大。

2 建議和思考

2． 1 水輪發電機組的大修

首先在機組運行過程中盡量避免水輪機導葉在小開度下運行，在開機過程中應加快并網時間，機組并入電網后，導葉開度應在 70% 以上開度運行，當機組出力明顯下降時，要及時檢查水輪機的氣蝕情況，如水輪機氣蝕嚴重，在枯水季節安排機組進行大修。
發電機的集電環運行過程中，如果磁刷打火，說明集電環不平，碳刷接觸不好，或碳刷彈簧壓緊度不夠，應及時進行處理和和調整。同時，要及時清理碳刷粉末及油污，以防止碳刷打火造成引線等燃燒。

2． 2 水電站輔助部分的建議

\\( 1\\) 采用微機調速器替代以前的 YT 型機械液壓調速器。
\\( 2\\) 勵磁系統技術改造及發展方向: 目前，發電機勵磁系統較為先進的均為可控硅微機勵磁系統。①有恒電壓/恒電流/恒 COSΦ/恒無功運行方式 4 種選擇功能。②有自動調差功能。③有空載過電壓保護功能。④有甩負荷自動穩壓功能。⑤有低頻過勵限制功能。⑥有低轉速自動截止勵磁電流功能。⑦有逆變環節及勵磁系統在≤15% 機組額定電壓下，就可以自勵閉環運行。⑧有計算機控制功能。

3 水電站電氣設備技術改造及發展方向

3． 1 變電力變壓器

目前，新建電站的變壓器均選擇了 S9 － S10 系列變壓器。此系列變壓器有如下特點: ①變壓器鐵芯選擇了高導磁材料，線圈選擇較大的導線截面積以及先進的生產工藝，使變壓器空載及負載損耗均較小。②變壓器的電氣絕緣較高，達到“E 級”以上。③變壓器體積及噪音小，甚至采用全密封結構等。

3． 2 電氣開關設備

針對 10 KV 以下高壓少油斷路器，建議選用高壓真空開關。此開關機械使用壽命 10 000 次，適用于頻繁操作，開關整機體積小，操作合閘機構為彈簧儲能機構，操作功率小，使用壽命長等優點。對于低壓開關，建議選用 ME 或 CW17 開關，該開關克服了 DW10 空氣開關所有缺點。