淺議農村小水電建設及改進

摘要：本文以我國農村小水電的現狀為基礎，著力對供水系統、排水系統、大壩泄洪排水閘門止水、水庫水位調度廠用電系統經濟運行以及小水電站的設計改進問題展開探討。

關鍵詞：農村小水電站 供排水系統 廠用電 水電站設計

0 引言

農村水電是指由地方組織實施的各種所有制經濟主體通過開發農村水能資源形成的中小水電站及其配套電網，是農村重要的基礎設施和公共設施，主要為農村經濟社會發展服務、為縣域經濟社會發展服務。就我國的農村小水電來說，小水電是我國加快農村地區經濟發展、提高農民生活水平的重要途徑。溫家寶同志指出：發展農村水電、加快農村電氣化建設，是實現農業和農村現代化的重要條件。近年來，隨著經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，對電力的需求日益迫切，各地都在大力發展小水電，將其作為促進當地經濟發展的增長點，因此人們對農村小水電的發展也倍加關注。在水利水電領域，水電廠是一種生產型的企業，電廠的一切設備都是服務于生產，但是小水電存在工程造價持續上升，建設成本不斷增高，電站本身規模較小，電量生產有限，生產成本偏高等問題。如果與大規模生產的常規能源實行競價上網，小水電和其他可再生能源將會受到巨大沖擊。此外，現在的小水電自身在供、排水系統，大壩泄洪、排水閘門止水、水庫水位調度以及廠內用電等方面都存在一些問題。國務院已經決定，繼續實施積極的財政政策，加強西部大開發和基礎設施建設。其中，加大對水利、水電建設和水利系統的農網改造投入是這一政策的重要內容。由此我們可以看到，在中國國情的基礎上發展農村小水電是一項非常有前途的事業。本文以此為出發點，以我國農村小水電的發展現狀為研究對象，來探討我國農村小水電自身系統改進問題，以期為我國農村小水電建設提供點建議。

1 排水系統的改進

1.1供水系統的現狀及改進 在我國，節電節水的潛力非常大。據有關國際組織發表的資料顯示：中國的單位國民經濟總產值所消耗的電是美國、德國等的4倍左右，消耗的水是他們的2倍左右。我國的大量用電設備中，風機和泵類電機的耗電量占全國發電量的50％左右，若推廣新型電機調速技術，可節電40％左右，即可以節約全國發電量的1/5，由于我國人均占有水、電資源相對于別國又少很多，因此，在我國一方面水電供應緊張，而另一方面，水電的浪費又十分驚人，節電節水，不僅潛力巨大，而且意義深遠。應采用一定高度一定容量供水池，半水期利用山體引水，枯水期采用壩后取水，自動抽水，低水位信號。二臺水泵相互備用，維護簡單，投資省。

1.2排水系統的現狀及改進 廠內集水井排水可采用自動排水即安裝一個比正常庫水高些的自排管進行排水，備用水泵在半水期時自動啟動排水，當來水量較小時，自動排水可節省廠用電。

1.3大壩泄洪、排水閘門止水問題 我國和世界上約三分之一的大壩失事，是洪水漫壩所造成的，因此，正確地對大壩防洪安全進行評估和校核，具有十分重要的意義，攔河閘壩是水利樞紐工程中必不可少的主體建筑物之一，它擔負著水電廠的發電、流域的防洪、水庫的灌溉等重要的任務。因目前河水雜質較多，特別是半水期大壩泄洪時山體雜物較多，有可能引起閘門閘不密而漏水，有時出現2～3cm間隙，從而造成安全隱患。對此可采用在閘門上游倒些河卵石和粗砂子，不僅有阻滯這些雜物的作用還能起到堵漏的效果。

1.4水庫水位調度 小水電以往通常采用水位自動測報系統，這樣不僅投資大，而且維護不便，特別是目前水質大都較差，自動測報系統常會誤發信號給正常的運行及管理造成不便。現在可采用視頻直觀監控監視電廠各設備的運行狀態，這樣不僅能夠減輕現場人員的勞動量和勞動強度，及時發現各種危險狀況，制止事故的發生，而且隨著我國許多水電站及變電站實現了“無人值班、少人值守”的運行管理模式，在較少運行人員的情況下，為有效地保障電站安全可靠的運行，也使得運行管理人員借助計算機監控系統能夠觀看遠方穩定而清晰的現場圖像信息的愿望更為迫切。另外，增設視頻監控系統的同時，還可以在廠房值班室安裝電視機，可增加值班工人的娛樂，不會使上班過于枯燥無味。隨時切換視頻，可直觀大壩水位，提高勞動生產率，更方便的對全廠重點部位的實時情況進行準確了解。現場圖像經過分控計算機處理，通過光纜及網絡傳輸到監控中心，監控中心對接收的視頻數據和監控數據，進行監控、存儲、管理，值班人員能夠及時了解現場情況。提高了系統安全性、穩定性，在改造后期的運行過程中也減少了運行和維護人員，提高了電站經濟效益。

2 廠用電問題

廠用電系統設備的經濟運行及改進措施：①在現有的廠用電變壓器容量的情況下，采用明備用方式，并將備用變壓器處于冷備用狀態，以減少備用變壓器的空載損耗。②全廠照明回路采用聲、光、觸摸、感應等控制方式，如路燈采用聲光控結合。③盡量采用節能燈具。④有條件的可將技術供水聯絡運行，以減少技術供水泵運行臺數。⑤注意空調等大宗廠用電負荷的及時投切。⑥減少油、水、氣系統的跑、冒、滴、漏，以減少各系統電動機的起動次數等。

另外，因電站受豐、枯水期影響，電壓波動比較大，特別是豐水期，廠內照明燈極易燒壞，廠內電腦也常因電壓過高而損壞，照明燈可采用串聯燈泡加斷路開關，即電壓高時2個燈泡串聯。電壓低時斷路開關將其中一盞燈短路，其他系統可裝個3KVA的手動調壓器，這樣既節省了投資，維護起來也方便，一般廠用電除水泵空壓機外，不會超過3KVA(主要用于電腦微機，傳真機，監控器等)總之，廠用電系統在水電站具有重要作用。在運行中采用各種方式節電，以實現經濟運行。

3 小水電站的設計改進

3.1水輪機的選擇 水輪機是水電站一個十分重要的設備，水流的動能和勢能轉換成機械能就是通過水輪機來實現的。水輪機選擇合理與否，直接影響到機組的效率和運行的安全性、經濟性。①機組臺數的選擇農村小水電站機組臺數與電站的投資、運行維護費用、發電效益以及運行人員的組織管理等有著密切的關系。通過多年設計和運行經驗表明：農村小水電站機組臺數一般為1～4臺，且型號應盡量相同，以利于零部件通用和維修管理方便，其中每座電站2臺機組居多。②水輪機型號的選擇水輪機型號的選擇合理與否，直接影響到水輪機的運行效率、汽蝕和振動等。選擇型號時，既要考慮水輪機生產廠家的技術水平和運輸的方便程度，又要確保水輪機常處于較優的運行工況，即盡量處于水輪機運轉特性曲線圖的高效區。尤其是機組運行時，水頭的變化不要超過水輪機性能表的水頭范圍，否則會加劇水輪機汽蝕和振動，降低水輪機效率。③機組安裝高程的確定水輪機的安裝高程不能超過水輪機允許的最大吸出高度，否則會引起水輪機轉輪的汽蝕、振動等不良現象，因而縮短機組的運行壽命。

3.2保護裝置 農村小水電站主保護裝置的配置應在滿足繼電保護基本要求的前提下，力求簡單可行、維護檢修方便、造價低及運行人員容易掌握等。①過電流保護單機800KW以下的機組，可以采用自動空氣斷路器的過電流脫扣器作為過流及短路保護，其動作整定值可以通過調整銜鐵彈簧拉力來整定，整定值一般為發電機額定電流的1.35～1.7倍。為了提高保護的可靠性，還可采用過流繼電器配合空氣斷路器欠壓脫扣器作過流及短路保護，繼電器線圈電源取自發電機中性點的1組(3只)電流互感器，繼電器動作值亦按發電機額定電流的1.35～1.7倍整定。原理：當發電機出現短路故障時，通過過流繼電器線圈的電流超過其動作值，過流繼電器常閉接點斷開，空氣斷路器失壓線圈失電而釋放，跳開空氣斷路器主觸頭，切除故障元件—發電機。②欠壓保護當電網停電時，由于線路上的用電負荷大于發電機容量，此時電壓大幅度降低，空氣斷路器欠壓線圈欠壓而釋放，跳開空氣斷路器，以防電網來電造成非同期并列。③水阻保護當發電機因某種原因(如短路、長期過載、電網停電等)突然甩負荷后，機組轉速會迅速升高，這種現象叫飛逸。如果不及時關閉調速器和勵磁，可能造成事故。一般未采用電動調速的農村小水電站可利用三相水阻器作為該保護的負荷。

4 結語

總之，在農村小水電建設中，應本著“經濟，資源，生態”三大補償機制，促進農村經濟發展，加快資源配置市場化，如何更好的進行水資源保護利用和采取更有效的工程補償措施，是一項長期而艱巨的任務。