白紅然

石家莊市小水電站現(xiàn)狀與技術(shù)改造淺析

白紅然

（石家莊市水電及農(nóng)村電氣化發(fā)展處，河北石家莊050021）

石家莊市小水電站主要分布在西部6個(gè)山區(qū)縣中，大多數(shù)建于20世紀(jì)七八十年代，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，普遍存在設(shè)備超期服役、技術(shù)落后、發(fā)電效率低等問題。針對(duì)這些問題，在先進(jìn)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性和特殊性的原則下，通過科學(xué)調(diào)度、提高水電站自動(dòng)化水平、增容等一系列措施對(duì)現(xiàn)有水電站進(jìn)行技術(shù)改造，有利于保證水電站安全生產(chǎn)和降低檢修費(fèi)用，同時(shí)也是提高水電站經(jīng)濟(jì)效益的一種有效途徑。

小水電；技術(shù)改造；安全生產(chǎn)；措施

石家莊市位于河北省中南部，境內(nèi)地勢(shì)西高東低，水能資源主要分布在滹沱河干流、冶河、甘陶河、綿河、磁河上，理論蘊(yùn)藏量為35萬kW，可開發(fā)量為19萬kW，已開發(fā)量為10萬kW。截至2013年底，已建成農(nóng)村水電站49座，總裝機(jī)容量29488kW，年平均發(fā)電量5800萬kW?h。

1 存在問題

石家莊市小水電站大部分建于20世紀(jì)七八十年代，普遍存在設(shè)備老化、絕緣性差、控制保護(hù)方式落后、機(jī)組振動(dòng)及噪音大等問題，嚴(yán)重威脅著電站職工的身心健康和水電站的安全運(yùn)行，亟需進(jìn)行技術(shù)改造。

1.1 設(shè)備老化，年久失修，機(jī)組出力不足

經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，這些小水電站機(jī)電設(shè)備已經(jīng)嚴(yán)重老化，發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)各主要部件損壞嚴(yán)重，定子、轉(zhuǎn)子的絕緣已嚴(yán)重老化，容易引發(fā)故障，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。有的老機(jī)組生產(chǎn)廠家已不存在，無備品備件，機(jī)組帶病運(yùn)行，達(dá)不到機(jī)組銘牌出力。1.2 小水電站效益受季節(jié)影響大

大多數(shù)水電站無法進(jìn)行水力調(diào)節(jié)，水力發(fā)電受季節(jié)、氣候等因素的影響較大，機(jī)組在豐水季節(jié)經(jīng)常處于滿負(fù)荷運(yùn)行，而枯水季節(jié)多數(shù)處于50%出力以下運(yùn)行，不僅發(fā)電效率低，而且機(jī)組會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)大、氣蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備加速老化。

1.3 廠房噪音過大

早年投入運(yùn)行的機(jī)組往往多考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在廠家生產(chǎn)制造和電站設(shè)計(jì)安裝的過程中，很少考慮機(jī)組噪聲的問題，因此，小型水輪發(fā)電機(jī)組的噪音普遍較大，該類電站的職工長(zhǎng)期在噪音嚴(yán)重的機(jī)組旁值守，其身心健康受到嚴(yán)重影響。

1.4 保護(hù)裝置比較落后，自動(dòng)化水平不高

早期建成的小水電站由于當(dāng)時(shí)二次保護(hù)發(fā)展的技術(shù)水平限制和資金的不足，電站運(yùn)行管理、監(jiān)控、操作、記錄等均需人工進(jìn)行，當(dāng)機(jī)組發(fā)生異常時(shí)，難以及時(shí)報(bào)警，常出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的現(xiàn)象；這對(duì)安全生產(chǎn)造成極大威脅，有時(shí)還會(huì)損壞設(shè)備，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 技術(shù)改造

水電站的技術(shù)改造，必須貫徹先進(jìn)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性和特殊性原則，應(yīng)該針對(duì)各水電站的具體情況，因地制宜，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。所謂先進(jìn)性就是要擇優(yōu)選用性能先進(jìn)、技術(shù)成熟的好轉(zhuǎn)輪主設(shè)備和配套性能先進(jìn)、運(yùn)行可靠的輔助設(shè)備；合理性就是要緊密結(jié)合和妥善處理水電站的不可變更或不宜變更的制約條件；經(jīng)濟(jì)性就是要在有限的投資情況下，盡量增加年發(fā)電量，提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益；特殊性就是特殊問題用特殊辦法處理［1］。

2.1 對(duì)老化電站進(jìn)行技改，提高機(jī)組出力

石家莊市農(nóng)村水電站大多可采用更新改造或增容改造方式，達(dá)到增容、增加年發(fā)電量的目的。對(duì)于要技改的水電站，進(jìn)行總體規(guī)劃、總體設(shè)計(jì)，通過更換高效抗氣蝕抗磨損轉(zhuǎn)輪，提高發(fā)電機(jī)絕緣等級(jí)，改善機(jī)組冷卻條件，采用靜止可控硅勵(lì)磁或無刷勵(lì)磁技術(shù)、塑料瓦等途徑提高機(jī)組出力、提高機(jī)組效率、延長(zhǎng)機(jī)組壽命。對(duì)超過使用年限且經(jīng)技術(shù)改造認(rèn)證仍達(dá)不到要求的發(fā)電機(jī)組，要求電站報(bào)廢重建或強(qiáng)行淘汰。石家莊市水電及農(nóng)村電氣化發(fā)展處對(duì)需要更新改造的電站進(jìn)行摸底調(diào)查，優(yōu)先考慮花錢少、改造效益好的電站列入“十三五”規(guī)劃，最終篩選出13座水電站列入“十三五”規(guī)劃技改項(xiàng)目，改造后新增裝機(jī)1325kW，新增發(fā)電量23.94萬kW?h。

2.2 科學(xué)調(diào)度，提高水電站經(jīng)濟(jì)效益

由于大多數(shù)水電站無法進(jìn)行水力調(diào)節(jié)，豐水期造成系統(tǒng)電力有余，大量棄水，枯水期則造成電網(wǎng)缺電。對(duì)此，電站技術(shù)負(fù)責(zé)人必須加強(qiáng)與氣象部門的聯(lián)系，根據(jù)來水量、棄水量、實(shí)際運(yùn)行的水頭范圍、機(jī)電設(shè)備狀況進(jìn)行科學(xué)調(diào)度。對(duì)于水庫電站，按照電站滿負(fù)荷發(fā)電所需流量考慮泄洪流量，最大限度地減少棄水，實(shí)現(xiàn)效益最大化；對(duì)于梯級(jí)電站，充分利用調(diào)節(jié)池，科學(xué)調(diào)度下泄流量，使梯級(jí)電站整體效益最佳。

2.3 提高電站自動(dòng)化水平，改善運(yùn)行環(huán)境

石家莊市老舊電站普遍存在的問題是自動(dòng)化水平比較低，大多采用整步表監(jiān)測(cè)法手動(dòng)操作并網(wǎng)，不僅并網(wǎng)時(shí)間長(zhǎng)、空載水的消耗大，而且容易導(dǎo)致非同期的并網(wǎng)，給電網(wǎng)和電站的安全帶來很大的危機(jī)。為了確保電站安全生產(chǎn)，有效降低空載水耗，減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，2013年4月，石家莊市水電及農(nóng)村電氣化發(fā)展處組織開展了農(nóng)村水電先進(jìn)技術(shù)推廣年活動(dòng)，積極推廣自動(dòng)并網(wǎng)技術(shù)，先在平山縣小覺水電站、十里坪水電站進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，后逐步在全市推廣，深受電站管理者和值班員的好評(píng)。對(duì)于總裝機(jī)大于1000kW的電站應(yīng)盡量采用自動(dòng)化程度較高的微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，并且不斷地提高運(yùn)行人員的技術(shù)水平；對(duì)于總裝機(jī)小于1000kW的電站就采用可靠易維修的繼電保護(hù)裝置。如張河灣水電站采用河北北恒科技有限公司研制的TH2000水電站微機(jī)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)，通過對(duì)電站各設(shè)備信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并提示故障原因；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作，保證了電站設(shè)備運(yùn)行的可靠性。該電站還將水庫安裝的水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置與微機(jī)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)相結(jié)合，微機(jī)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)能自動(dòng)給機(jī)組分配有功和無功功率，確保機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了電站優(yōu)化運(yùn)行。微機(jī)控制室與廠房機(jī)組隔離，極大地改善了運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)了“無人值班（少人值守）［2］”，提高了電站運(yùn)行的自動(dòng)化管理水平，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大改善了工作人員的工作環(huán)境；這也是農(nóng)村水電站自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。

3 結(jié) 語

對(duì)水電站進(jìn)行技術(shù)改造，有利于保證水電站安全生產(chǎn)、降低檢修費(fèi)用，同時(shí)也是提高水電站經(jīng)濟(jì)性的一種有效途徑。根據(jù)我市目前小水電站的實(shí)際情況，因地制宜地進(jìn)行技術(shù)改造，可以確保農(nóng)村小水電站機(jī)組的高性能、高質(zhì)量和安全可靠運(yùn)行。

［1］ GB／T50700—2011，小型水電站技術(shù)改造規(guī)范［S］．

［2］ 崔 明，變電站與水電站綜合自動(dòng)化［M］．北京：中國(guó)水利水電出版社，2005．

責(zé)任編輯 吳 昊

2014－12－12

白紅然（1983－），女，助理工程師，主要從事農(nóng)村水電站建設(shè)、運(yùn)行、管理等工作。

E_mail：bhr831230＠sina.com