肖景賢，朱萬(wàn)清

(黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河 164300)

?

西溝水電站增效擴(kuò)容改造效果分析

肖景賢，朱萬(wàn)清

(黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河 164300)

摘要：西溝水電站水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)多年運(yùn)行后出現(xiàn)設(shè)備老化、效率明顯下降，安全隱患日益突出。隨著農(nóng)村增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目實(shí)施，改造以提高綜合能效和安全性能為目的，以水電站機(jī)電設(shè)備和配套設(shè)施改造為重點(diǎn)，綜合考慮流域水能資源，合理確定改造方案，改造后不僅使整個(gè)流域水能資源得到有效利用，消除病險(xiǎn)隱患，增加發(fā)電效益，又保護(hù)了流域生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效減排的目的。

關(guān)鍵詞：西溝水電站；增效擴(kuò)容改造；改造內(nèi)容；效果；建議

1基本概況

西溝水電站位于黑河市愛(ài)輝區(qū)西崗子鎮(zhèn)西溝村境內(nèi)公別拉河中游上，距西溝村5 km。是一座以發(fā)電為主的混合式開(kāi)發(fā)的水力發(fā)電工程。水電站樞紐工程由瀝青混凝土心墻堆石壩、岸坡開(kāi)敞式溢洪道、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、尾水渠、升壓站等組成。水庫(kù)具有發(fā)電、防洪、旅游、養(yǎng)殖等多種功能。原電站安裝HLA194—LJ—140水輪機(jī)2臺(tái)，配套SF18—10/3000型發(fā)電機(jī)2臺(tái)，JDT—100調(diào)速器2臺(tái)，發(fā)電機(jī)出口電壓6.3 kV,并網(wǎng)電壓11 kV。水電站設(shè)計(jì)水頭154.6 m，屬東北地區(qū)高水頭的水電站。電站原設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量3.6 萬(wàn) kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量8 635 萬(wàn) kW·h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)2 725 h。增效擴(kuò)容改造后電站裝機(jī)，增容到4.2 萬(wàn) kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量11 536 萬(wàn) kW·h。

2存在問(wèn)題

西溝水電站建于20世紀(jì)80年代末，經(jīng)過(guò)20多年的運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組及配套設(shè)備老化嚴(yán)重，近幾年運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，影響電站的正常發(fā)電和效益。主要問(wèn)題有：

2.1流量不匹配

由于建設(shè)時(shí)采用的水文資料不完整，設(shè)計(jì)裝機(jī)較小，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中年利用小時(shí)不均衡。當(dāng)汛限水位運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)流量得不到充分發(fā)揮，造成機(jī)組出力受限；在小流量、低水頭情況下甚至不能發(fā)電，流域內(nèi)3座水庫(kù)水量調(diào)度不協(xié)調(diào)，水能資源得不到充分利用造成水資源浪費(fèi)。

2.2水工建筑物失修

引水隧洞內(nèi)淤積嚴(yán)重，廠房部分結(jié)構(gòu)老化，尾水渠淤積嚴(yán)重，尾水閘門銹蝕嚴(yán)重，升壓站地面、電纜廊道內(nèi)混凝土嚴(yán)重破損，交通橋墩混凝土受凍害影響，鋼筋祼露等。

2.3水輪發(fā)電機(jī)組效率低

經(jīng)過(guò)20多年運(yùn)行 ，機(jī)組運(yùn)行工況發(fā)生了較大變化，因受水輪機(jī)參數(shù)和加工工藝影響，隨著運(yùn)行年限的不斷增加，水輪機(jī)空蝕、泥沙磨損和振動(dòng)等運(yùn)行問(wèn)題頻頻發(fā)生，零部件磨損嚴(yán)重、發(fā)生變形，機(jī)組出力和效率大幅降低。發(fā)電機(jī)運(yùn)行噪聲、振動(dòng)增大，定子線圈繞組絕緣棒磨損，機(jī)組運(yùn)行存在安全隱患。調(diào)速器、勵(lì)磁設(shè)備零部件磨損老化嚴(yán)重，靈敏度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性下降，不能滿足“無(wú)人值班、少人值守”的要求。進(jìn)水閥漏水嚴(yán)重，其他輔助設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全系數(shù)不同程度降低，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

2.4電氣設(shè)備功耗大

2臺(tái)主變和1臺(tái)廠用變壓器運(yùn)行工況差、聲響異常、空載損耗大，直流系統(tǒng)、控制保護(hù)盤柜、開(kāi)關(guān)設(shè)備都已嚴(yán)重老化動(dòng)作靈敏度、準(zhǔn)確度下降，安全穩(wěn)定性較差，日常的維護(hù)檢修工作量大。電氣一次設(shè)備多為屬于國(guó)家明令淘汰產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)2000年投產(chǎn)使用，系統(tǒng)配置低、響應(yīng)速度慢，設(shè)備缺陷頻出，監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足黑河調(diào)度中心層、電站監(jiān)控層及其現(xiàn)地控制單元層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)交換和遠(yuǎn)程調(diào)度需求。

3改造內(nèi)容

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，根據(jù)國(guó)家《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目管理指導(dǎo)意見(jiàn)》等關(guān)文件的要求，在原水工建筑物不變的情況下，進(jìn)行水電站增效擴(kuò)容改造，科學(xué)合理確定改造方案，以提高機(jī)組綜合能效和安全性能為目標(biāo)，充分分析并依所水電廠實(shí)際情況，不增加機(jī)組臺(tái)數(shù)，不新增移民和永久占地，以機(jī)電設(shè)備更新為重點(diǎn)，選用技術(shù)先進(jìn)、安全適用、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理的機(jī)電設(shè)備，徹底解決安全生產(chǎn)各種隱患，提高電廠安全運(yùn)行水平，充分發(fā)揮電站的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1水輪發(fā)電機(jī)組及附屬設(shè)備、自動(dòng)化元件改造

改造將2臺(tái)水輪機(jī)HL194A型轉(zhuǎn)輪更換為JFHL2061型轉(zhuǎn)輪；2臺(tái)發(fā)電機(jī)改造為SF21—10/3000型發(fā)電機(jī)，絕緣等級(jí)由B級(jí)升級(jí)為F級(jí)，單機(jī)容量由18 000 kW增加至21 000 kW；將2套CVT-IC型調(diào)速器更換為YEFT-7500-16.0型數(shù)字調(diào)速器；更換2套勵(lì)磁裝置；自動(dòng)化元件升級(jí)改造等。

3.2變電設(shè)備改造

將1號(hào)主變壓器由SFS7—25000/110更換為SFS11—25000/110新型節(jié)能變壓器，將2號(hào)主變壓器由SF7—25000/110更換為SF11—25000/110新型節(jié)能變壓器；更換2臺(tái)廠用變壓器和1臺(tái)壩區(qū)配電變壓器。

3.3高低壓設(shè)備改造

更換27面高低壓開(kāi)關(guān)柜以及戶外開(kāi)關(guān)站110 kV、35 kV配電裝置；將6.3 kV鋁母線改造為GGMII—10/3150型管型母線。

3.4保護(hù)、控制、直流和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備改造

更換保護(hù)、控制、直流、監(jiān)控屏柜21面；增設(shè)集控中心LCD大屏幕，現(xiàn)地中控室模擬屏改造為L(zhǎng)CD大屏幕；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)更新改造。

3.5進(jìn)水球閥及附屬設(shè)備改造

將進(jìn)水球閥更換為QF176—WY—160型球閥，油壓裝置、控制系統(tǒng)隨主閥配套改造。

3.6廠房、開(kāi)關(guān)站等水工建筑物改造

主、副廠房?jī)?nèi)、外墻體粉刷裝飾保溫，室內(nèi)地面由大理石地面改為鋪設(shè)地坪漆；更換廠房門窗?，F(xiàn)地中控室，集控中心和機(jī)房裝修裝飾。開(kāi)關(guān)站及廠區(qū)地面處理，尾水渠護(hù)坡修整，尾水隔墩混凝土凍害修復(fù)，交通橋維修等。

3.7光纜架設(shè)

黑河集控中心至西溝水電站現(xiàn)場(chǎng)光纜架設(shè)，線路全長(zhǎng)90 km。

4改造效果

4.1合理調(diào)配水能資源

改造后實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)富地營(yíng)子、西溝、哈拉臺(tái)3水庫(kù)水量統(tǒng)一調(diào)度，增加水能資源利用率，同時(shí)減少棄水，控制下泄基流量，疏竣整治了下游河道，改善了流域生態(tài)環(huán)境。

4.2發(fā)電效益顯著提高

電站機(jī)組增效擴(kuò)容改造后總裝機(jī)容量由36000kW提高到42000kW，增加6000kW，增幅16.67%；經(jīng)試運(yùn)行，改造后機(jī)組綜合效率92.12%，與改造前相比機(jī)組綜合效率提高11.2%。多年平均發(fā)電量由8635×104kW·h提高到11536×104kW·h，年均增加發(fā)電量2901×104kW·h，增加發(fā)電收入1280萬(wàn)元。

4.3自動(dòng)化水平得到大幅度提高

西溝水電站通過(guò)增效擴(kuò)容改造自動(dòng)化程度和水平有了較大幅度的提高，全面實(shí)行了機(jī)組運(yùn)行自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班、少人值守、遠(yuǎn)方監(jiān)控”運(yùn)行模式，減少通勤車輛和運(yùn)行人員。

4.4節(jié)能降耗消除電站安全隱患

更換水輪發(fā)電機(jī)主軸、新型調(diào)速器、勵(lì)磁等設(shè)備，大幅降低設(shè)備運(yùn)行噪音及磨損，節(jié)省設(shè)備占用空間；更換新型節(jié)能主變壓器大幅降低空載損耗，經(jīng)測(cè)算，損耗電量由年均300萬(wàn)kWh降到 150 萬(wàn)kWh。年可節(jié)約資金60萬(wàn)元。更新電氣設(shè)備、保護(hù)、開(kāi)關(guān)等系統(tǒng)，消除發(fā)電生產(chǎn)安全隱患。

5幾點(diǎn)建議

1)建議國(guó)家繼續(xù)農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目補(bǔ)助政策。西溝水電站實(shí)施增效擴(kuò)容改造后，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。工程投資6000多萬(wàn)元，使水電站在經(jīng)濟(jì)、安全、效益、生態(tài)保護(hù)等多方面得到提高，同時(shí)新增裝機(jī)容量6000kW。目前在我市新建一座裝機(jī)6000kW水電站，初步估算需要投資約3.0～3.5個(gè)億，僅水庫(kù)淹沒(méi)與移民安置費(fèi)用就占工程投資一半。而且新建工程在建設(shè)期、運(yùn)行期不同程度對(duì)流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境造成影響。增效擴(kuò)容改造老舊水電站不需要移民和水庫(kù)淹沒(méi)，不增加環(huán)境負(fù)擔(dān)，不僅提高水能資源利用效率，促進(jìn)節(jié)能減排，保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境，還能消除公共安全隱患，讓當(dāng)?shù)厝罕姷玫礁鄬?shí)惠，是一項(xiàng)費(fèi)省效宏、一舉多得，利國(guó)惠民的民生工程。

2)建議在投資政策上，要因地制宜給予支持。目前國(guó)家是采用按水電站裝機(jī)每千瓦補(bǔ)助1000元的標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)助水電站增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目。從實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)助投資對(duì)裝機(jī)<1 000 kW以下的水電站，國(guó)家補(bǔ)助部分偏低，企業(yè)籌資部分過(guò)高，因水電站裝機(jī)偏小、效益差，自籌資金籌措難。出現(xiàn)改造標(biāo)準(zhǔn)不高、改造不徹底的問(wèn)題。

3)建議加強(qiáng)重點(diǎn)流域內(nèi)農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容統(tǒng)一改造。我市庫(kù)爾濱流域內(nèi)目前建成4座梯級(jí)開(kāi)發(fā)水電站。計(jì)劃“十三五“期間，流域內(nèi)3座水電站統(tǒng)一增效擴(kuò)容改造，改造時(shí)優(yōu)先考慮河流生態(tài)環(huán)境和下游群眾生產(chǎn)生活用水，設(shè)計(jì)時(shí)增設(shè)生態(tài)流量泄放設(shè)施，優(yōu)化梯級(jí)電站運(yùn)行調(diào)度，有效改善整條河流生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人水和諧。

6結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造，需要研究探討問(wèn)題較多，采用先進(jìn)技術(shù)和更換新電氣設(shè)備，通過(guò)一次技術(shù)改造，不但可以消除病險(xiǎn)安全隱患，全面提高水電站自動(dòng)化水平，而且還達(dá)到機(jī)組擴(kuò)容增效，增加效益的目標(biāo)。同時(shí)統(tǒng)籌考慮流域內(nèi)上、下游水電站用水需求，使流域水能資源有效利用，同時(shí)改善河流生態(tài)環(huán)境，保障農(nóng)村用電需要，促進(jìn)農(nóng)村水電持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]西溝水電站增效擴(kuò)容改造工程初步設(shè)計(jì)報(bào)[R]黑龍江水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2012(05)

[2]Sl193—1997小型水電站技術(shù)改造規(guī)程[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，1998.

[3]章旭偉.武義縣杉坑橋電站增效擴(kuò)容改造實(shí)踐[J].北京：中國(guó)水能及電氣化，2013.1.2

[4]馬秋海.隴縣段家峽水電站增效擴(kuò)容改造問(wèn)題研討[J].北京：中國(guó)水能及電氣化，2013.7

文章編號(hào)：1007-7596(2016)04-0188-03

[收稿日期]2016-03-10

[作者簡(jiǎn)介]肖景賢(1973-)，女，黑龍江黑河人，高級(jí)工程師，從事農(nóng)村水電技術(shù)與管理工作；朱萬(wàn)清(1965-)，男，黑龍江呼蘭人，教授級(jí)高級(jí)工程師，從水利水電管理工作，曾評(píng)為黑河市第四屆拔尖人才。

中圖分類號(hào)：TV73

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B