小型水電站增效擴容電氣設計問題研究

王建鑫（甘肅省水利水電工程局安裝公司，甘肅　蘭州　730046）

小型水電站增效擴容電氣設計問題研究

王建鑫
（甘肅省水利水電工程局安裝公司，甘肅蘭州730046）

水電站在我國水利工程建設中占有很大比重，現階段我國眾多區域都在積極進行小型水電站建設，小型水電站建設數量也在不斷增加。但是對我國小型水電站建設進行深入調查發現，其中存在著很多不良不良，對我國小型水電站建設發展造成了非常不良影響，其中較為關鍵的就是增效擴容電氣設計問題。相關工作人員需要不斷加強研究力度，對老化小型水電站建設中存在的問題進行深入分析，找尋有效措施對其進行科學性的改造，為我國水利水電工程建設增加新的生命力。

小型水電站；增效擴容；電氣設計；問題

經濟發展水平不斷提高，科學技術也在不斷進度，促使我國小型水電站建設具有良好的資金和技術保障，甚至小型水電站已經成為我國區域的支柱型產業，對于促進區域經濟發展有著積極影響。但是對我國早期建設的小型水電站運行進行深入調查發現，其中存在著較多不良問題。因為早期缺乏先進科學技術支持，水文資料不夠健全，小型水電站規劃設計合理性較差，設備與小型水電站建設實際需求存在較大差異。但是不能忽視的是我國小型水電站還具備較大的發展潛力，對小型水電站中增效擴容電氣設計問題進行研究是具有現實意義的，下面就對相關內容進行詳細闡述。

一、老化小型水電站技改存在問題分析

（一）信息數據不夠全面，資料缺失嚴重

我國眾多小型水電站運行時間較長，很多水電站運行時間已經超過了而時間，受到眾多不良因素影響，導致圖紙信息資料缺失嚴重，甚至一些機組設備上存在的銘牌都已經丟失，機組性能參數與機組運行實際參數存在較大差異。只是注重小型水利電站建設，對后期管理并沒有給與相應的重視程度。沒有注重對電站運行相關信息資料進行收集和整理，決策工作開展缺乏水文資料支持，致使選著水輪機與電站運行需求不符合，機組運行效率較低，對水利能源造成了極大浪費，而且運行噪音較大，電力能源損耗較多，大幅度降低了設備應用年限。

（二）機組性能過于落后

對以往建設的小型水電站運行進行深入調查發現，很多小型水電站應用的水輪機都是上世紀五六十年代生產的，這些水輪機設備不僅科學性、先進性較差，而且還存在著較多的質量問題，在加上小型水電站對設備運行維護不夠重視，導致眾多設備都處于帶病運行狀態中，設備運行質量和運行效率較大。一些水輪機設備腐蝕情況較為嚴重，經常會發現故障問題，道水葉和進水閥存在不良滲漏問題，一些葉片存在嚴重的裂縫問題，甚至葉面已經殘缺，設備運行安全不能得到良好保障，設備不能正常的進行開機、關機處理。因為設備安裝或者制造存在不良質量問題，水輪機推力軸承運行可靠性較差，電機組絕緣性降低，常有不良問題產生，其中較為嚴重的就是接地故障問題，降低了機組運行的安全性。水輪機與電氣設備匹配程度較差，致使“大車拉小馬”問題產生。小型水電站設計不夠科學、合理，運行過程中經常會產生不良棄水問題，不僅對設備容量造成了極大浪費，同時也增強了設備的運行損耗。

二、根據小型水電站運行實際情況，對其進行科學改造

小型水電站水頭高度和實際流量沒有發生較大變化，如果小型水電站水輪機設備過于陳舊，運行性能較差，小型水電站管理人員可以考慮對設備進行更新處理，或者是原有設備進行科學化改造，最終滿足增效的實際需求。技術人員對水輪機運行功率確定后，需要對相關配套設施進行檢驗，同時還需要對輔助設備配置花費進行核算，對其經濟性進行進行審核，最終考慮是否對其進行更換處理。如果水頭高度和水流實際流量與原設計相比較少了很少，小型水電站改造需要進行減容改造，具體闡述就是以現階段實際水頭和流量為基礎，對水輪機的輸出功率進行減少，選擇合理的轉輪設備，或者管理人員考慮對轉輪重新進行設計，這樣舉措的目的在于將水輪機調整到最佳運行狀態，增強小型水電站運行效率。還有一種情況就是水頭與流量要比原設計高出很多，需要采取擴容改造方式。也就是增強額定輸出功率，保證水輪機的高效率運行。

三、電氣主接線及短路電流的計算復核

（一）電氣主接線

對小型水電站進行擴容改造是促進我國小型水電站實現可持續發展的重要途徑，因為水電站運行時間較差，送出工程與系統連接點已經基本確定，對其進行變更的可能性較低，技術人員不需要在對小型水電站的接入可行性進行論證，所以只要當前主接線較為合理，就不需要在對主接線方案進行更改，工作人員只需要遵循相關規范，對機組容量進行審核，選擇適合應用的設備就可以了。因為一些小型水電站進行了較多次數的改造，使得員設計的接線形式發生了較大轉變，增多或者減少了一些設備，傳統布置情況發生了較大變化，最終形成了一種合理性、科學性較差的接線方式，最終導致重復容量較大，能源消耗較高。工作人員需要對主線設計方案進行綜合比對，了解輸出容量和電壓降是否滿足擴容需求。

（二）短路電流

要根據目前電力系統的參數，或今后5～10年電力系統發展規劃和改造后機組的參數，對短路電流進行重新復核計算，依據復核計算結果來復核現有電氣設備的開斷能力，或重新選擇電氣設備的型式和參數。提高電站運行的安全性，減少維護工作量，增加電站經濟效益，保證新更新的電氣設備能適應電力系統的發展和長期安全穩定運行。

（三）電氣設備的選擇與布置

1995以前的中小型水電站，由于受當時技術水平和建設資金的限制，電氣設備存在性能較差、安全性不符合現要求、維護工作量大以及備品備件難以購買等問題。電氣設備的選擇應按照安全可靠、技術先進、維護簡單方便和經濟合理的原則進行，并應適應農村水電站的特點。對電氣設備應根據增效擴容后的參數和短路電流計算結果來選取，而不應延用舊設備的參數來確定新設備的參數，這樣可保證更換的電氣設備能適應目前和將來系統發展的要求。

綜上，小型水電站在增效擴容設計和實施過程中，對水輪發電機和電氣設備的改造要同水輪機改造一樣予以重視。這不僅關系到增效擴容后電站的綜合效益，也關系到今后運行過程中人身和設備的安全。

［1］劉建新.小型水電站設備運行管理中存在的問題及完善措施［J］.科技經濟導刊，2016，（07）.

［2］蔡廣林.自動化控制在小型水電站中的應用［J］.科技創新與應用，2016，（19）.

［3］陳波.小型水電站的組織管理［J］.農村電工，2011，（11）.

（編輯：魏翔）

TV734

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1673-9019（2016）20-0046-02

2016-08-03

王建鑫（1987-），男，甘肅會寧人，助理工程師，主要從事電氣安裝工作。