本站原创李家峡水电站位于青海省尖扎县与化隆县交界的李家峡峡谷中段,是黄河上游规划建设的第三座大型梯级电站.电站安装了4台混流式水轮发电机组,单机容量40万kW,总装机160万kW,年均发电量59亿kW·h,是中国首次采用双排机布置的水电站,也是世界上最大的双排机水电站.和国内各大中型水电站一样,都存在诸如主要性能参数与实际运行参数不符等多方面的不足,因此必须认真总结,根据实际情况,优化设计,进行技术改造.
一、水轮发电机组的技术改造
为提高机组效率和安全可靠性,延长设备使用寿命,采用新技术、新工艺,对运行多年的水轮发电机组进行的技术改造.调速器换型和励磁装置改造等,选择性能先进、稳定性好的徽机型控制设备.20世纪90年代以前,机组技术改造只针对单个设备进行,现在已发展为以水轮发电机组作为一个单元,进行技术改造,不仅对主设备,而且还改造机组的附属设备、自动化元件等,统筹安排.使改造后的机组更加安全稳定可靠,自动化程度高,逐渐满足少人职守,向电站“无人值班”的要求迈进.
经过多年的运行,电站已积累了丰富的运行检修方面的宝贵资料,但由于多方面的原因,许多图纸（设计及设备）残缺不齐,甚至机组上的标牌都已丢失,因此,技术改造前原始资料（包括水文、工程设计、设备及机组运行检修记录等）的收集、分析总结十分重要,这是做好技术改造工作的前提,因此,必须认真总结,摸清问题所在.早期建成的水电站,机组运行中主要存在以下问题：
1.水轮机性能落后,技术陈旧,制造质量差.有些小型水电站的水轮机加工质量差,缺陷多,久修不愈,长期带病运行,出力不足,安全可靠性差；
2.多泥沙河流上的水轮机磨蚀破坏严重,有的甚至难以正常开、停机；
3.有些水轮发电机运行年代长,定子、转子的绝缘已严重老化,容易引发接地故障,威胁机组安全运行.由于制造或安装质量较差,水轮发电机的推力轴承可靠性低,常导致烧瓦事故；
4.水轮机与电气设备不配套.因此,在进行技术改造前,必须查清存在哪些问题,包括实际运行时的水头、来水量、弃水量、机电设备状况、水工建筑物及金属结构运行状况等,只有彻底摸清问题,才能有针对性地进行技术改造,取得实实在在的改造成果.
对现有水轮发电机组进行技术改造,必须坚持贯彻先进性、合理性、经济性、特殊性的原则,针对实际情况,因地制宜,进行优化设计.对于水头、流量与原设计变化不大,而水轮机设备陈旧、性能落后的水电站,可采用更新改造或增容改造方式；而对于水头、流量比原设计减少了的水电站,宜采取减容改造方式.即根据实际运行水头和流量,降低水轮机的额定水头,减小额定输出功率,选用合适的新型转轮或重新设计转轮,将水轮机调整到最优或较优工况区运行,以提高其运行效率,增加年发电量,反之对于水头和流量比原设计大的宜采用增容改造方法；对于多泥沙水电站,应考虑泥沙磨损问题,采用与抗磨措施相结合的改造方法.
由于水轮机和发电机技术发展阶段不同,水轮机在水轮发电机组中处于原动机的地位,故水轮机运行效率高低影响显著；水轮机的选型技术难度较大,影响参数也多,在水电站实际运行中出现的问题也比较多.因此,要求在增容改造中,必须分清主次,首先要抓住水轮机的改造,从而带动水轮发电机和整个水电站机电设备及水工金属结构的技术改造,这是应当遵循的原则.同时做好技术改造前后性能对比测试,为保证技改工程质量,一定要做机组起动验收,起动验收合格后才能进行试生产运行.只有经过试生产运行合格并且遗留问题都已处理完毕,才能最终进行改造工程的竣工验收,确保长期高效安全运行.
二、水轮发电机组的检修
为保证机电设备安全、经济运行,提高机电设备可用系数,对机电设备进行的预防性试验、内部分解检查和修理.检修方式有计划检修和状态检修.长久以来水电厂机组的检修一直实行以“预防为主,计划检修”的方针.检修内容①对设备内部进行分解检查,检查内部情况有无异常.螺栓有无松动,并进行清扫.②检查水轮机叶片有无裂纹、空性和磨损.必要时进行补焊处理.③电气设备作预防性试验(见水电站机电设备运行管理),包括水轮发电机绝缘电阻、漏泄电流、绝缘耐压试验,变压器绝缘的介质损耗因数、绝缘油耐压、绝缘油色谱分析等内容.计划检修发达国家一般10～15年进行1次大修,小修则每年1次或2年1次,也有的按累计发电运行小时数来确定的.中国的一些河流属多泥沙流域,因此水轮发电机组的大修间隔,按多泥沙和非多泥沙水电站分别规定：多泥沙水电站为3～4年,非多泥沙水电站为4～6年,小修则每年2次；主变压器根据运行情况和试验结果确定,一般为10年.中国《发电厂检修规程》(sD23o～87)规定:“对技术状态较好的设备,为充分发挥设备潜力、降低检修费用,应积极采取措施逐步延长检修间隔,但必须经过技术鉴定,并报主管局批准,方可超过上述的规定”；“为防止设备失修,确保设备健康,凡设备技术状况不好的,经过鉴定并报主管局批准其检修间隔可低于上述的规定”.20世纪80年代以来,一些水电站开始按照规定原则,对照具体设备实际,在延长检修间隔和减少检修次数上进行尝试和实现.丰满水电厂有些机组最长的大修间隔达10年以上,累计运行50O00h以上才进行大修.状态检修建立生产管理信息系统(或监测和诊断系统),在统计了大量的运行数据的基础上.分析变化趋势,进行技术和经济等综合论证后,根据设备运行状况、费用支出以及电损失分析、预侧设备的发展趋势和结果,确定该设备是否延迟或提前以及具体检修项目等,达到检修有的放矢.
随着计算机技术的不断进步,水轮发电机组及辅助设备制造技术的不断进步,尤其是自动化元件制造技术的提高,为今后水轮发电机组进行状态检修及制定相应的标准提供了更加科学的依据.