地方電力企業(yè)農(nóng)村電網(wǎng)和小水電站改造效益淺析

龍曉紅

(貴州省黔東南州地方電力總公司，貴州 凱里 556000)

1現(xiàn)狀

地方電力企業(yè)是通過就地建設(shè)農(nóng)村小水電站、就近成網(wǎng)、就近供電所形成的獨有的發(fā)電、供電一體的區(qū)域性發(fā)供電企業(yè)，經(jīng)過多年的運(yùn)行，農(nóng)村電網(wǎng)和小水電站存在設(shè)備老化、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和負(fù)荷發(fā)展的需要等問題。

1.1　農(nóng)村電網(wǎng)設(shè)備老化，供電安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性不高

地方電力企業(yè)的農(nóng)村電網(wǎng)主要為多年前敷設(shè)的35 kV及10、6.3 kV的電力線路網(wǎng)絡(luò)，目前主要存在設(shè)備老化、損耗嚴(yán)重、供電半徑長、供電的安全性可靠性不夠等問題。

首先，在供電線路方面，線路因多年前設(shè)計，經(jīng)過數(shù)年后，用電負(fù)荷容量增加，導(dǎo)線截面過小，已不能滿足負(fù)荷增長的需要。其次，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要為輻射型供電線路結(jié)構(gòu)，供電半徑大，線路損耗大，供電可靠性不高；同時在雷雨季節(jié)電網(wǎng)防雷擊能力較低，極易受到雷雨天氣影響而跳閘，造成全網(wǎng)失壓。雪凝災(zāi)害天氣時，原設(shè)計線路、桿塔抗冰性能不強(qiáng)。

農(nóng)村電網(wǎng)變電站的變壓器容載比低，有部分主變?nèi)萘颗渲貌缓侠恚€有部分變壓器使用國家明令淘汰的S9及以下的高耗能變壓器設(shè)備，變壓器損耗大；開關(guān)設(shè)備老化，備品備件難以購買；部分無功補(bǔ)償就地補(bǔ)償不足，導(dǎo)致無功損耗大和功率因數(shù)不滿足聯(lián)網(wǎng)點上網(wǎng)考核，造成地方電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2　農(nóng)村小水電站機(jī)組設(shè)備老化、存在安全隱患

由于大多數(shù)農(nóng)村小水電站的建設(shè)年代久遠(yuǎn)，經(jīng)過多年的運(yùn)行，不僅存在設(shè)備老化等安全隱患，還存在電站的發(fā)電能力和電能質(zhì)量下降，水能資源浪費等問題。

水輪機(jī)設(shè)備嚴(yán)重老化，表面銹蝕、氣蝕嚴(yán)重，轉(zhuǎn)輪空蝕后經(jīng)反復(fù)補(bǔ)焊打磨，導(dǎo)致過流面變形受損，密封間隙增大，存在漏水和漏油現(xiàn)象，效益明顯下降。發(fā)電機(jī)經(jīng)多年運(yùn)行，定子絕緣存在漏膠現(xiàn)象，不得不提前大修，造成水資源的浪費。

主要電氣設(shè)備性能老化，銹蝕嚴(yán)重，安全隱患大，損耗高，出口開關(guān)柜不具備完善的五防功能，高壓側(cè)采用戶內(nèi)式敞開布置設(shè)備，給電站運(yùn)行帶來安全風(fēng)險。

自動化程度不高，調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)和綜合自動化設(shè)備是10多年前的產(chǎn)品，功能擴(kuò)展性差，模塊不具有通用性，備器備件得不到保證。

2對策和思路

2011年中央一號文件的出臺和中央水利工作會議的召開，開啟了農(nóng)村小水電和農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的新時代，農(nóng)村電網(wǎng)和小水電站改造應(yīng)抓住國家對農(nóng)網(wǎng)全面升級改造和小水電站增效擴(kuò)容技改的機(jī)遇，要求電力企業(yè)要合理規(guī)劃農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和小水電站改造，促進(jìn)農(nóng)村水電健康發(fā)展。

2.1　合理規(guī)劃改造農(nóng)村電網(wǎng)，保證供電的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性

農(nóng)村電網(wǎng)改造首先要合理規(guī)劃農(nóng)村電網(wǎng)，充分考慮到未來電源的布點、負(fù)荷的性質(zhì)、預(yù)測和分布，改造老化的電力設(shè)施和設(shè)備，通過合理的實施農(nóng)村電網(wǎng)改造來達(dá)到提高供電可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性的目的。

在供電線路改造方面，一是改變導(dǎo)線型號?？紤]未來地區(qū)負(fù)荷的增長，選取適合型號/線徑的架空絕緣線代替原來的線路主干線，提高農(nóng)網(wǎng)供電能力。二是改變供電半徑。對于供電線路過長，超過對應(yīng)供電半徑的規(guī)定，考慮負(fù)荷增長，合理多布點建變電站或開關(guān)站，縮短供電半徑，對比改造前后，可減少線路損耗。三是推廣不平衡絕緣防雷技術(shù)。利用并聯(lián)間隙絕緣子的方法，研究采用防雷新技術(shù)，對線路易擊斷、易擊桿塔采取針對性防雷措施，提高線路絕緣水平，降低線路雷擊跳閘率。

在變電站(開關(guān)站)改造方面，一是安裝可消諧的無功補(bǔ)償裝置，實現(xiàn)無功就地平衡，降低線路無功損耗，同時保證聯(lián)網(wǎng)點上網(wǎng)的功率因數(shù)的考核，可有效提高發(fā)電機(jī)組有功出力，消除運(yùn)行中的高次諧波。二是選擇合適的低能耗變壓器?？紤]地區(qū)負(fù)荷增長，將型號為S9及以下的變壓器更換為S11及以上的變壓器;對變電站容載比低的情況，一般要求達(dá)到容載比1.6以上，合理調(diào)整各站主變?nèi)萘浚岣咦冸娬镜娜葺d比。三是盡可能采用免維護(hù)或少維護(hù)設(shè)備，延長設(shè)備檢修周期。如真空斷路器、SF6斷路器、柱上負(fù)荷開關(guān)、金屬氧化鋅避雷器、交聯(lián)電纜等，減少因設(shè)備質(zhì)量和老化問題造成的停電。四是進(jìn)行綜合自動化改造，簡化變電站二次接線，提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

2.2　增效擴(kuò)容改造的主要內(nèi)容

主要針對運(yùn)行年代久遠(yuǎn)、機(jī)電設(shè)備老化落后、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差、水輪機(jī)效率低下、安全問題突出的農(nóng)村小水電站進(jìn)行合理增效擴(kuò)容改造，對電站的機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、送出工程等進(jìn)行更新改造。

隨著水輪機(jī)設(shè)計、制造技術(shù)的發(fā)展，目前水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪效率有了很大提高，通過更換高效率的優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)輪，選擇具備模型效率高、過流能力大、轉(zhuǎn)輪效率高、氣蝕性能好等優(yōu)良性能條件的水輪機(jī)，將其調(diào)整到最優(yōu)工況區(qū)運(yùn)行，可極大提高運(yùn)行效率，平均增效可達(dá)到20%以上。

更換發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子，提高發(fā)電機(jī)的耐壓性能和耐溫性能，采用先進(jìn)的工藝填充線圈和鐵芯間空隙，增加發(fā)電機(jī)的絕緣、散熱效率；采用高導(dǎo)磁材料的定子鐵芯，提高迭裝系數(shù)，減少鐵芯損耗，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率；改進(jìn)發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)，降低熱風(fēng)溫度，減小風(fēng)摩損耗，提高發(fā)電機(jī)出力和使用壽命。

改造調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，提高水電站自動化水平。建立一個綜合調(diào)速器、勵磁、保護(hù)、自動準(zhǔn)同期系統(tǒng)和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，按標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)方式集成的發(fā)電綜合自動化裝置可達(dá)到簡捷、安全、經(jīng)濟(jì)、便于管理的目的。

根據(jù)電站實際運(yùn)行情況和增容情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、可靠、安全等因素，優(yōu)先選用節(jié)能型變壓器、無油型高壓斷路器等新型電氣設(shè)備，保證供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便。

3效益分析

3.1　提高地方電力企業(yè)的社會效益

(1)保障供電可靠性和電能質(zhì)量。通過農(nóng)村電網(wǎng)改造和農(nóng)村小水電站增效擴(kuò)容改造，減少了設(shè)備的事故率，有效保證了發(fā)電、供電的可靠性，提高了電能質(zhì)量。

(2)保障職工安全和健康。農(nóng)網(wǎng)改造和農(nóng)村小水電站增效擴(kuò)容后，提高了運(yùn)行的安全可靠性，降低了電站噪音，減輕了職工勞動強(qiáng)度，保障了職工的安全和身心健康。

3.2　提高地方電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

(1)降低電網(wǎng)損耗。農(nóng)村電網(wǎng)改造將提高電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)損耗，保證聯(lián)網(wǎng)點上網(wǎng)的功率因數(shù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核，達(dá)到提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

(2)增加發(fā)電能力。農(nóng)村小水電站增效擴(kuò)容改造，降低了單位電度耗水量，提高了水輪機(jī)出力和年利用小時數(shù)、年發(fā)電量，提高了水電站的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3　提高地方電力企業(yè)的生態(tài)效益

(1)對當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)也會起到一定的推動作用。電站發(fā)電后的水量可滿足生態(tài)用水的要求，有利于改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，提高植被覆蓋率，保護(hù)和修復(fù)山區(qū)自然生態(tài)環(huán)境。

(2)減少了溫室氣體和其他有害氣體的排放。減少二氧化碳的排放量，減少二氧化硫及氮氧化合物的排放量，促進(jìn)了節(jié)能減排，實現(xiàn)了以電護(hù)林、以林涵水、以水發(fā)電的良性循環(huán)。

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責(zé)任編輯吳昊

作者簡介：龍曉紅(1976-)，女，工程師，主要從事小水電站生產(chǎn)技術(shù)管理工作。E_mail:5148287@qq.com

收稿日期：2015-06-23