小水電增效擴容自動化改造常見問題

文/高新國，永州市金洞場油榨鋪電站

1 引言

在我國水力發電領域，小型水電站是其主要組成部分，在河流蘊藏量較低的分支河流、小型河流發電工作中發揮重要作用，在我國水力發電總體發電量中占據較大比重。我國小型水電站大多建設于上世紀，受限于當時的經濟技術水平，目前大多小型水電站都存在一定的設備設施陳舊、技術條件欠缺、效率逐年遞減及安全隱患日益突出等問題。為此，我國“十三五”規劃針對農村中小型水電站存在問題提出增效擴容改建水電站的各項政策，將改造范圍擴大至包括2000年及以前投產水電站，其目的就是通過增效擴容改造，提高可再生能源供給水平，保障河道生態流量，消除電站安全隱患，提升水庫防洪、灌溉、供水能力。

2 水電站增效擴容改造目標

2.1 環境目標

水電站改造后，減少有害氣體排放量，提升空氣質量，改善生態環境，避免對河流生物生存產生不良影響，滿足我國主張的綠色環保發展觀。

2.2 社會目標

水電站改造最主要的目標就是為了滿足廣大群眾對水電資源的需求，讓更多的民眾受益，因此，增效擴充改造后應提升水電站的防洪抗旱效果，提高水電站的灌溉能力。

2.3 技術目標

建筑與結構滿足水電站的基本運行要求。為了滿足水電站的現代化發展目標，增效擴充改造需要提升發電機組的技術先進性，如發電機組效率與設備完善率分別需要控制在86%、98%以上。其次，利用科學的改造技術，降低運行成本。

2.4 經濟目標

在對水電站原有發電能力鞏固的基礎上，利用改造技術達到增效與擴容的目標，通過對現階段的水電經營實際情況加以分析，在此基礎上制定針對性的改善措施，發揮出資源的最大價值，以提升人們的經濟收入。

3 農村小水電增效擴容自動化改造常見問題

3.1 技術問題

水電站發電機組中存在的技術問題主要體現在能量轉換技術方面，想要發揮增效擴充的效果，就需要具備轉換各種能源的專業技術能力。而傳統的水電站因技術水平與調控技術滯后，發電機組的發電效率低，已經無法滿足現階段我國水電站運行的各項技術指標，增加了水資源的損耗量，難以有效保障水電站企業的經濟效益，因此，需要注重技術上的改造。

3.2 選型問題

水文條件與地域環境具有一定的聯系，在不同區域建設水電站，應根據該地區的水文條件科學選取發電機組的類型，才能保障機組運行效率。老舊水電站建設時格局一般都是一機一網，因當時的電網規模與用電量并不大，并且企業數量不多。

4 工程概述

該水電站建于1966年，原為水輪泵站，后改為發電站，左岸廠房裝機容量475kW(3×125kW+l×100kW)。1981年右岸擴建廠房，裝機容量375kW(3×125kW)。為提高水能資源利用效率，對該水電站進行改造。本次改造屬于增效擴容改造，內容主要包括：右岸廠房重建；更改水輪發電機組，右岸廠房裝機容量由375kW增容到1600kW，整體更新水輪機發電機組；送出線路等。

該水電站增效擴容自動化改造設計如下：

4.1 水輪發電機組

水輪機型號為貫流式GD008—WZ—250，發電機型號為SFW800—36—2600。其中，水輪機葉輪直徑2.50m，額定水頭4.2m，額定流量25.10m3/s，額定效率91%，額定出力867.9kW。配套發電機型號SFW800—36/2600，額定容量800kW/1000kVA，額定電壓6.3kV，額定電流91.65A，功率因數0.80(滯后)，額定效率94.0%，額定轉速166.7r/min，絕緣等級F/F。

4.2 附屬設備系統

電站為地面廠房，主機間為單層布置，安裝2臺臥式貫流式水輪發電機組，主機間長17m，寬15.935m。主廠房右側為安裝場，長18.6m，寬9m。設置1臺電動單梁橋式起重機，起重量20t/3.2t，跨度10.0m。調速器采用自動化程度高的可編程微機型電液調速器WZT—3000—4.0，該調速器能實現對機組的自動和手動啟動、停機或緊急停機。技術供水采用2臺ISG100—160管道式離心泵為2臺機組供應冷卻用水(Q=93.5m3/h，H=28m，N=11kW)。

4.3 電氣一次系統

裝機容量為2×800kW，電站地理位置未變，仍以1回35kV架空線路接入電網。采用兩機一變擴大單元接線，經1臺2000kVA的主變壓器升壓至35kV，電站出線電壓為35kV。主變型號S11—2000/35，電壓變比為38.5±2×2.5%/6.3kV。

電站廠用電主要為廠區及管理區用電，廠用電電源自35kV升壓站引取一回路，經1臺160kVA變壓器降壓至0.4kV供至廠區及管理區等用電負荷。

4.4 電氣二次系統

本次改造將原常規控制系統改造為計算機監控系統，勵磁系統更換為可控硅自并勵設備保護系統，將電站原電磁式保護裝置改造為微機型保護裝置。二次電源系統采用一體化電源系統為中央控制室上位機及網絡系統設備、控制設備、保護裝置等供電。新增1套圖像監視系統。電站通信設計包括系統通信、站內通信和對外通信，對外通訊增設光纖電纜。

5 結束語

綜上所述可知，傳統農村小水電的運行效率與水庫容量已經難以滿足現代化的發展需求，增效擴容改造技術的運用，就是為了提升農村小水電的現代化發展，在改造后，克服傳統水電站運行中的不良因素，減少水電站的故障發生，提高機組運行效率，減少維修費用，調節機組轉速，改善水電站系統中的各項性能，以滿足人們生產、生活的用電需求，具有重要的意義。