水電站增效擴容改造過程中常見問題分析

文科輝

摘 要：隨著我國經濟和科技的迅速發展，人們對于生活質量的要求更加嚴格，為了更好的提升節能減排的成效，水電站的水能資源開發是其中非常重要的一個方面。由于我國大多數水電站在建設初期由于技術含量低且時間悠久，就需要對水電站進行擴容改造，不然很難實現高效節能的要求。當然，在改造過程中也會出現各種各樣的實施問題，需要根據不同情況展開分析。本文結合洙津電站，對水電站增效擴容改造中存在的常見問題進行分析討論，并提出參考性的建議。

關鍵詞：水電站；增效擴容；改造；常見問題

中圖分類號：TV738 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）15-0151-02

1 水電站發展現狀

水電站就是通過集中天然水流的落差而形成的水頭，經過水輪機和發電機的運轉把集中的水能轉化為電能，再經過升壓變壓器、輸電線路成為人們生活中可以用的電。與煤炭發電不同，水力發電是無污染的，而且水作為可再生能源，能夠降低運行成本。同時，水電站還具備控制洪水、提供灌溉用水的作用，甚至對旅游業和養殖業都有很大的幫助。

我國水電站建設在具備良好發展前景的同時，也存在很多現實問題。早期建設的水電站，特別是小型水電站，由于建設時間久遠，早期投入低、起點低，早期技術設備相對落后，長時間運行以后，設備已經陳舊不堪、隱患叢生，出力不斷下降、效益低下，急需進行改造。如座落于湖南省湘鄉市山棗鎮漣水河畔的洙津電站，于1974年6月由湖南省水利工程局編制計劃任務書，1975年編制工程概要，1975年10月開始興建，1978年建成投產，目前累計發電約10億千瓦時。該電站初建時起點并不低，但與現在的科技水平相比，是差距很大的。而且，在運行了這么長時間以后，現有機電設備普遍磨損、銹蝕、老化，效率下降，大部分設備按現在的標準來衡量，已經屬于淘汰產品，已超過使用壽命，故障率高，運行維護成本高，全面更新改造很有必要。

增效擴容改造主要是指更新水電站的機電設備以及水工建筑物、機電金屬結構等會對水電站產生影響的工程進行改造，從而達到實現水電站綜合能效和安全性能的全面提高的目的，能夠更加合理的利用水資源，在生態環境安全健康的基礎上，實現水資源的高利用率。這也是改變當前水電站開發水資源利用率的最好的途徑之一，能為水電行業帶來更大的經濟效益與社會效益。

2 水電站增效擴容改造的原因

2.1 能夠提高社會安全性能

增效擴容改造能夠在一定程度上解決水電站在運行中的安全問題，在各個方面提高安全性能。從水電站的運行人員和發電職工的角度看，增效擴容改造能夠改善他們的工作條件，并且減輕他們的工作壓力和工作強度，一旦水電站的經濟效益有所提高，那么職工的經濟收入也就得到了保障。從社會公眾的角度來看，增效擴容的技術改造能夠避免因發電職工失業所帶來的社會不穩定，也對防洪、防旱有著重要的作用，保證了水電站的公共安全，減少安全事故。

2.2 能夠提高水電行業的經濟效益

水電站在進行增效擴容改造后能夠實現機器設備還有其他各個方面的升級更新，機組的能量轉換效率將大大提升。在水電站進行改造之后，發電量會實現大幅度的提升，提高了水資源利用率還有機組的運行效率。如洙津電站改造前裝機容量為3750kw，改造后裝機容量達到4950kw。而發電量的增加相應的也會增加其經濟收入，而且在清潔高效的情況下實現了發電經濟收入的增加，提高了水電行業的經濟效益，也促進了社會的總體經濟效益。

2.3 能夠改善生態環境

水資源是一種清潔的可再生的能源，發電站將水能轉化為電能不僅不會浪費水資源，而且還能夠節省更多的生產成本，減少煤炭、礦石等不可再生資源的使用，對于環境保護來說具有頗多益處。因此，水電站在增效擴容改造后能夠進一步提升水資源的利用率，加大電量輸出，改善能源的分配結構，能夠減輕水電站開發對于生態環境的破壞程度，而且增效擴容改造是建立在不破壞生態環境的基礎上進行的，不但不會破壞環境資源，而且對生態環境來說有著長遠的益處，能夠同時兼顧經濟效益與生態環境保護。

3 水電站增效擴容改造中所存在的問題

水電站的增效擴容改造雖然能夠帶來巨大的好處，但是也會產生各種問題，影響到水電站的運行效率。以下針對水電站運行的存在問題，提出增效擴容改造中會面臨的問題。

3.1 水資源的利用率低

過去建造的水電站由于當時的設計水平比較低，各種設備都比較欠缺，沒有辦法達到最好的運行效果，最終導致水輪機組的選型不夠恰當，效率基本保持在80%以下，不僅運行損耗嚴重而且能源利用效率低下。而且當時的經濟水平有限，電站裝機容量很小，水資源浪費嚴重。水電站也不能很好的利用汛期流量，只能通過其他方式直接下瀉到下游，既是水資源的浪費，也限制了電能的增長。

3.2 水能與機組選型不匹配

中國不同地區的水文條件都不一樣，不同的水文條件對于水電站的建設方法有著很大的影響。因此，在選擇機組時也要根據地區的水文條件進行考慮。由于過去經濟條件有限，用電量沒有現在大，采用的大多是一機一網的形式，所以在機組選型方面沒有過于考慮。機組選型不當，造成運行效率不高，就出現水能與機組選型不匹配的情況。這種情況也會導致大量的水被浪費掉。現在隨著人們越來越離不開電，這種方式無法滿足用電量的現狀，水電站的裝機容量也需要進一步提升，通過增效擴容實現水電站的水能開發。

3.3 環境條件對機組造成影響

有的地區由于自身偏遠，加上環境條件可能并不是很好，就會對水輪機組的運行產生很大的影響。據調查，因環境條件造成的發電量下降達到15%左右。自然條件會對水輪機組的內部結構、定子或者是轉子等結構產生磨損，時間越長，其磨損程度就越嚴重。因此，自然環境條件對水電站機組的影響是不能忽視的，最終會造成水電站運行成本的提高，不利于經濟效益的提高。

3.4 存在過多的安全隱患

受到過去的設計水平、施工技術的制約，大多數水電站的建設質量并不是很高，加上長年累月的運行沒有進行改造升級，其壓力管道、引水設施、擋水設施等都會存在老化磨損的現象。一旦天氣狀況不好，受到暴雨等惡劣天氣的影響，水電站很容易發生安全事故。此外，水電站的水輪機的材質較差，經過泥沙的侵蝕很容易發生葉片變形等不良現象，直接導致水電站水能利用下降，甚至連最基本的安全運行都無法保證。

4 對水電站增效擴容改造過程中的建議

4.1 對老化設備進行更新改造

首先是水輪機的改造。轉輪是水輪機能量轉換的重要部件，水輪機的性能、水能的利用率都與轉輪的性能有關系，要根據水電站的級別選擇最為合適的機組。如洙津電站的原裝水輪機為HL23型水輪機，該款水輪機效率偏低、單位流量低小、空化性能差，后更新改造為XFCJ-35型號，水輪機的額定出力與對應的發電機出力均得到明顯提升。

其次是電氣設備。將原來的電氣設備都換成新型的，開關、變壓器也要換成最先進的。對于電站的測量和保護可以用新型的計算機監控系統來代替職工，能夠及時發現水電站出現的故障和監控實時情況，減少職員的工作強度，保證水電站的安全運行。如洙津電站通過采用計算機監控系統，對于電站的測量和保護更加精準，運行班人員得到了大幅度精減。

再者就是調速器。更新后的調速器應具有與計算機監控系統的接點和通信接口。可以改造成YWY—600調速器，它采用了新的理念和技術，能夠更好的對水輪機導水葉進行二段關閉，對其拐點還有速度都可以更好的調節。

4.2 更換整機設備

前面所提到的設備更新是設備的局部更換，由于老水電站在過去對于水文資料的收集不全面，以及經過長久的運行，設備磨損問題很嚴重，造成水資源的嚴重浪費。這種情況下，機組局部的配件更換已經無法起到作用，只有通過整機更換才能夠解決水電站的問題。在更換整機設備時，要再次收集當地水文條件的資料并進行充分研究分析，選擇最適合當地環境的新型水輪發電機組。雖然這樣改造成本會有所提高，但是能夠讓水電站充分的利用水資源，提升機組的運行效率，經濟效率隨之也就提高，不能夠因小失大。

4.3 增加水電站容量

有的水電站可能存在著有多余水量、平時棄水多、利用汛期棄水發電、調峰運行的情況，就需要進行增容改造。如洙津電站做為渠道引水型電站，在非灌溉期，大量渠水未得到有效利用。增效擴容后，渠水利用效率得到明顯提升，非灌溉期渠水基本得到充分利用。這個方面的改造要根據實際情況做出具體分析，設計出最佳的增容方案，才能夠有效的利用豐水期的水能，避免水資源浪費的現象出現，保證增容工作給水電站運行效率所帶來的好處。

4.4 重視水工設施

在水工設施中，輸水建筑物與水電站有著密不可分的聯系，影響極大。水電站盡量使用自流輸水的方式，能夠減少運行能耗，降低運行成本。這就需要水電站選擇一個合適的取水高度，以及合適的引水渠道縱坡，盡可能的將水頭損失還有工程量降到最低。提高水工設施的能效，對水電站的能效也有所幫助。

4.5 重視后期的維護

維護階段在水電站的增效擴容改造中扮演著十分重要的角色。前期的設備更換等技術層面上的措施是水電站改造的一部分，注重的是改造的功能性問題。在這個階段結束以后，需要工作人員進行后期的維修養護，初步觀察改造后的運行情況。同時也要安排值班人員定期的對水電站的內部系統還有機組進行維護，在發現問題后要及時進行處理解決，盡可能的延長機組的運行壽命，對機組本身還有經濟效益來說都是有益的，在增容改造的后期也要對水輪機組進行綜合整改。但是在改造后，往往很多水電站都不愿意再花費過多精力進行后期維護，缺少后期維護階段，那么增效擴容的改造只會得到事倍功半的效果，不利于機組長遠的運行。

5 結語

綜上所述，水電站的增效擴容改造，能夠保證水資源的利用率，從而提高水電站的運行效率。隨著國民經濟的提高，環境資源的問題也越來越突出，實現水電站的增效擴容也是根據當前的實際情況出發而做出的判斷。重視水電站對于節能環保的重要性，真正做到清潔能源的使用。在水電站的增效擴容改造中，也需要注意現實問題，做到具體問題具體分析，確保工程安全，促進節能增效。

參考文獻

[1] 田中興.總結分析試點經驗和成效助推增效擴容改造全面實施[J].中國水能及電氣化，2013（Z1）：13-16.

[2] 姚澤，黃青松，徐廣文，闞偉民.楓樹壩電廠增容改造后機組振動故障處理[J].水電能源科學，2010，28（02）：137-140

[3] 陳曉健.浙江省農村水電增效擴容改造試點項目管理探討[J].中國農村水利水電，2013（4）：118-120.