淺析陳田水庫水電站增效擴容改造

陳榮昌

摘 要：國家出臺了農村水電增效擴容改造優惠政策，為老舊水電站創造了生機活力，在此政策的惠及下，惠安縣陳田水庫一、二級水電站（以下簡稱為陳田電站）列入全國第二批增效擴容改造項目，該項目改造后可充分發揮水資源的利用率，消除安全隱患，提高運行質量，將帶來環保、生態、節能、社會、經濟等多重效益，有效促進電站健康發展。

關鍵詞：水電站；增效擴容；技術改造

引言

陳田水庫位于泉州市泉港區菱溪上游5公里處，壩址截菱溪上游陳田以上流域徑流，是一座以灌溉為主、結合防洪發電的多年調節綜合利用的中型水庫，流域集雨面積29.2km2，總庫容2563萬m3，興利庫容1742萬m3，水庫壩后和下游分別開發三座梯級水電站，其中一級電站位于陳田水庫壩后，于1984年建成投產發電，裝機容量2×400kw，設計水頭29m，流量2.54m3/s，多年平均發電量150kwh；二級電站位于陳田水庫下游3.5公里處的山坡，于1978年建成投產發電，裝機容量2×800kw，設計水頭89m，流量2.35m3/s，多年平均發電量350kwh，以上兩座水電站歷經30多年的運行，而今已是風燭殘年，設備老化不堪，運行效率低下，故障頻繁。

2011年國家出臺農村水電增效擴容改造優惠政策和資金補助辦法，2013年正式啟動第二批農村水電增效改造項目，猶如一場及時雨使得陳田水電站“枯木逢春”，從此陳田水電站拉開了增效擴容改造的序幕。以下針對陳田一、二級水電站存在問題、增效擴容改造的必要性、機電設備先型，技術改造帶來的經濟效益必將有力促進電站健康和諧發展。

1 陳田電站存在的主要問題

陳田電站運行30多年來，主要設備嚴重老化，機械性能逐年衰減，經濟效益越來越差，造成單位無經濟實力進行設備改造，使得電站機電設備存在的問題猶顯突出，一級電站2臺水輪機因當初選型錯誤，主要性能參數與發電機的主要性能參數不匹配，形成“小馬拉大車”，出力不足，效率低下，水輪機調速采用手動操作機構，靈敏度較差，水輪機開度打開至60%時主軸就會出現漏水現象，勵磁機經常出現火花，故障頻繁，長期以來負荷只能達到70%，且設計流量與二級電站不匹配。二級電站2臺水輪機的轉輪嚴重氣蝕，導水葉間隙偏大，嚴重漏水，發電機絕緣老化，每次機組要啟動時，都必須進行短路烘干數天或長時間上電爐烘干，造成絕緣老化加劇，且浪費能源，高壓開關柜及配電裝置均屬于國家淘汰產品，性能差，繼電保護裝置均為電磁式繼電器保護方式，為獨立單元保護，已不能滿足快速、靈敏、選擇性的要求，且維護量大，需經常停運檢修，調速器另部件嚴重磨損，漏氣、漏油、自動化失靈，不能適應當前水電站的安全運行的要求；推力和中導軸承溫度偏高，整體效率低下，負荷率只能達到90%，巡視檢查強度大，運行人員多，消耗了大量運行成本，電站的更新改造是當務之急。如何充分利用增效擴容的良好時機來增強電站持續穩定健康發展？已是擺在這二座運行30多年的老舊電站面前不容回避的問題。

2 增效擴容改造的必要性

陳田電站增效擴容改造的必要性主要體現以下幾個方面：

2.1 充分利用水能資源的需要。通過對電站的改造，發揮潛力，能提升水資源利用率，符合當前建設資源節約型社會的要求。通過更新改造，可提高機組效率，增加可再生的清潔能源，推進生態文明建設有積極意義。

2.2 實施陳田電站增效擴容改造，確保電站持續健康發展。陳田電站增效擴容改造后，有利于提高本區域的電能質量，促進本區域工農業生產發展，推動社會主義新農村建設意義重大。

2.3 提高應急救災能力的需要。陳田電站作為陳田水庫防汛和搶險救災的應急備用電源，在應急救災中將具有重要作用，同時可有效解決周邊部分群眾用電難的問題。

2.4 維護公共安全的需要。陳田電站投建于上世紀70-80年代，由于當時的設計安裝技術水平低、制造水平及材料限制、產品質量差、因陋就簡，造成先天的安全性能不高。同時，重建輕管，重索取輕投入，正常的維修養護不能保證，經長期運行，設備老化，設施陳舊的現象普遍，存在安全隱患。因此，實施增效擴容改造，對消除公共安全隱患很有必要。

3 增效擴容改造，機電設備選型至關重要

合理、科學選用設備型號是確保技改成功的前提。陳田電站這次機電設備選型依據水利部制定的《農村水電增效擴容改造項目機電設備選用指導意見》要求，同時結合電站的實際情況，經專家論證后確定選型方案如下：

3.1 水輪發電機組

3.1.1 一級電站：水輪機型號選用HL240-WJ-50；設計水頭29m，流量1.67m3/s，額定轉速750r/min，額定出力407.2kw，發電機型號采用SFW400-8，額定容量400kw，額定電壓0.4kv，功率因數0.8（滯后），頻率50HZ，相數三相，額定電流721.7A，額定轉速750r/min。

3.1.2 二級電站原發電機容量為2*800kw，現根據實際校核及水能的最佳利用，可擴容至2*1000kw，水輪機型號選用HLJF2058-WJ-60；設計水頭89.1m，設計流量1.38m3/s，額定轉速1000r/min，額定出力1088kw，發電機型號采用SFW1000-6，額定容量為1000kw，額定電壓6.3kv，功率因數0.8（滯后），頻率50HZ，相數三相，額定電流114.6A，額定轉速1000r/min。

3.2 調速器：一級電站選用CYWT-300，二級電站選用CYWT-600，調速器均采用儲能型水輪機操作器，具有手動及自動開停機、增減負荷及帶負荷運行等功能，并網后能根據永態轉差與頻差自動調整出力，可無條件、無擾動地進行自動和手的相互切換，具備如下功能：（1）具有PID調節規律的可編程微機液壓調速器，調速功為1000kg.m，額定操作油壓為16.0Mpa。調速系統由可編程控器、電液隨動系統和油壓裝置三部分構成，結構型式為分離式。機械控制采用全數字液壓系統，電氣部分采用單元組合及插件標準化系統結構，由可編程控制器實現，采用囊蓄能式油壓裝置，具有無需補氣。油壓裝置、調速器電氣、機械液壓部分組合成一體。（2）調速器采用可編程控制器作為調節控制核心，并配備液晶觸摸顯示屏作為人機對話接口。通過它可顯示：機組頻率、頻率給定、電網頻率、導葉給定、頻率模式、開度模式、功率模式、手動運行、自動運行、機頻故障、網頻故障、導葉位移傳感器故障、A/D模塊故障、DL位置狀態、鎖定投入和退出信號等。同時可以通過觸摸屏修改參數和調節參數，對調速器進行操作。（3）調速器系統配備與計算機監控系統接口的硬件和軟件，便于機組監控系統通訊，實現機組的全自動控制。

3.3 進水閘閥：一級電站采用D941X-10DN800；二級電站采用D941H-16DN600，閘閥在機組正常停機或事故停機時，應可靠關閉，漏水量應滿足相關規范要求，應能手動和自動操作，并具有現場和遠程監控功能，應設機械限位保護裝置。

3.4 主變壓器：選用S11-2500/11/6.3節能型變壓器，技術參數應符合GB/76541規范要求。

3.5 控制、保護、勵磁設備

采用“經濟實用、簡單可靠、技術先進、便于擴展”的計算機監控系統，達到少人值守的要求。系統采用先進成熟的計算機硬件、軟件及網絡技術，與勵磁、調速器、保護等廠內智能設備進行通信、并預留遠方調度接口，采用開放式網絡結構，具有數據采集與處理，運行監視與事故報警、控制與調節、統計與制表、系統通信、自診斷與冗余切換、培訓仿真系統等基本功能。

一級電站低壓機組控制單元采用簡單的緊湊式一體化結構，將二次測量、控制、保護設備與一次電氣設備同組一屏，做到一機一屏。

二級電站繼電保護裝置采用微機保護，滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。系統實時性好，抗干擾能力強，軟硬件安全可靠，能適應電站現場各種環境的要求。發電機保護、變壓器保護、線路保護等配置應滿足國家標準規定的要求。

勵磁裝置采用可控硅勵磁，智能型調節器。

4 抓住增效擴容改造契機，促進陳田電站全面健康和諧發展

4.1 增效擴容改造必將有力促進陳田電站三個和諧層面全面提升

4.1.1 增效擴容改造必將促進電站的人與人和諧。發電企業健康和諧發展，人是第一因素，隨著增效擴容改造工程的實施，自動化程度的提高，有些崗位將實行無人值班或少人值守，電站的管理工作重心也將由運行管理轉化為維護管理，這必將倒逼電站對運行人員的崗位和職責進行重新定崗定職，也必須進一步理順運行人員各崗位的關系，進一步明確各崗位職責，建立安全運行數字化管理模式，使電站的每位員工在崗位職責上是個獨立的個體，在全站安全生產方面又是相輔相成的整體，達到人與人之間和諧相處。

4.1.2 增效擴容改造必須促進電站的人與設備和諧。增效擴容改造后，電站的機電設備科技含量大幅度提高，管理人員和運行人員的技術業務素質必須隨之提升。熟練掌握機電設備操作是電站員工的基本技能，是杜絕違章操作和誤操作的前提，在人與設備的關系中，人是決定因素。電站增效擴容改造、設備更新不單是為了追求經濟效益，同時也要滿足人和設備安全可靠性的要求，這次改造將融入大量新設備、新技術、新材料、新工藝，將大幅度提高電站自動化程度，這必將倒逼電站員工主動學習新知識、新技術、牢牢掌握新設備的性能。因此，機電設備廠家必須對電站人員進行技術培訓，全面提升電站員工的技術業務素質，達到全員具備駕馭新設備安全運行的能力，實現人與設備和諧。

4.1.3 增效擴容改造必將促進電站設備與設備和諧。水電站運行只有按規范的程序操作才能保證安全生產，各類機電設備只有相互匹配，才能充分發揮應有效能，如果一個環節失調或一個設備故障，都有可能導致全站停產，只有設備的性能達到最佳狀態，才是電站安全生產的堅實基礎，夯實這個基礎就是增效擴容改造工程的前期論證和方案的編制，必須認真對電站原老舊設備的各個環節進行梳理，針對存在問題和歷年來積累的經驗，努力把現代電力生產中的新工藝、新材料、新技術、新設備融入到改造的全過程，則必將事半功倍。隨著增效擴容改造工程的精心組織與實施，可以預見其必將大大地促進陳田電站設備與設備的和諧、必將大幅度提高電站運行安全性和可靠性，必將推進電站全面健康發展。

4.2 增效擴容改造必將有力促進陳田電站效益型電站的建設

發電企業追求單位經濟效益的同時也帶來了社會效益，一個經濟效益和社會效益具優的電站才是電站自身生存與發展的要求，經過改造后的陳田一級電站裝機容量為2*400kw，容量不增加，但效率可提高10%以上；二級電站裝機容量為2*1000kw，增容25%。改造后的二座電站年平均發電量可增加100萬kwh，增長20%，年均增加經濟收入30萬元，可預見改造后電站將更具有持續健康發展，同時為社會效益發揮積極作用。

4.3 增效擴容改造必將有力促進陳田電站安全型電站的建設

改造老舊電站、淘汰落后設備，采用新技術、新材料、新工藝，全面提升自動化程度，本身就是解決存在問題和消除安全隱患的過程，安全就是企業的生命線，安全就是效益，效益必須依靠安全。本次增效擴容改造不但沒有改變電站原來的工程特性，對生態和環境保護有促進作用，而且能充分利用水能資源轉化為清潔能源，大幅度提高設備的效率，提升電站安全生產等級和自動化程度，有力地保證電站的安全運行和可持續發展。

參考文獻

[1]陳田水庫水電站增效擴容改造工程初步設計報告[Z].

[2]福建省農村水電增效擴容改造文件匯編[Z].