摘要：在早期水電站建設(shè)中，普遍存在技術(shù)落后、設(shè)備老化、發(fā)電效能低等問(wèn)題，不僅浪費(fèi)了大量水能資源，還存在著一些安全隱患，所以在以后工作中一定要逐步加大其增效擴(kuò)容改造力度，充分提高其工作效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益的最大化。

關(guān)鍵詞：水電站；增效擴(kuò)容；改造工程；水能資源；發(fā)電效能 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TV738 文章編號(hào)：1009-2374（2016）29-0026-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.011

恭城發(fā)電分公司所屬勢(shì)江水電站、峻山水電站、蘭洞水電站在2014～2015年進(jìn)行了農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容項(xiàng)目改造，現(xiàn)將改造的基本內(nèi)容、效果和經(jīng)驗(yàn)介紹如下。

1 改造基本內(nèi)容

1.1 改造前的基本情況

1.1.1 勢(shì)江水電站。勢(shì)江水電站位于恭城縣東南部蓮花鎮(zhèn)勢(shì)江村委附近，是恭城河支流勢(shì)江中下游河段開(kāi)發(fā)的電站，電站廠房離縣城18km。水電站樞紐建筑物包括引水?dāng)r河壩、引水明渠、前池、壓力管、發(fā)電廠房及升壓站、生活區(qū)等。勢(shì)江水電站屬引水式徑流電站，攔河引水壩位于蓮花鎮(zhèn)楊梅村委東頭田自然村東北角附近，壩址控制集雨面積255km2，占勢(shì)江流域面積的71.62%，發(fā)電廠房距攔河壩3.23km。電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量1×500+2×250=1000kW，現(xiàn)狀多年平均發(fā)電量601萬(wàn)kWh，年利用小時(shí)6010h。1972年7月并網(wǎng)運(yùn)行。

勢(shì)江水電站運(yùn)行至今已有40年，設(shè)備設(shè)施已陳舊老化，機(jī)組效率低，有的設(shè)備已被列入淘汰產(chǎn)品，在運(yùn)行中出現(xiàn)溫升過(guò)高，噪音刺耳，滲油漏水嚴(yán)重，監(jiān)控保護(hù)裝置經(jīng)常不能正常動(dòng)作，發(fā)電量呈逐年下降趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)效益下滑，嚴(yán)重影響電站設(shè)備設(shè)施及人身安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.1.2 峻山水電站。峻山電站位于恭城縣西嶺鄉(xiāng)峻山水庫(kù)下游，開(kāi)發(fā)河流為恭城河支流澄江河。峻山水庫(kù)現(xiàn)總庫(kù)容1.04億m2，壩址以上集雨面積320km2，峻山水庫(kù)在2010年已進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。峻山電站共有兩級(jí)，總裝機(jī)容量為9600kW。2007～2011年的平均發(fā)電量為2206萬(wàn)kWh（2010～2011年水庫(kù)除險(xiǎn)加固，影響電站正常發(fā)電）。

一級(jí)站位于峻山水庫(kù)灌溉輸水隧洞出口，是一座利用灌溉流量發(fā)電的引水式電站，共有3臺(tái)立式混流式機(jī)組，1號(hào)機(jī)組（1600kW）于1979年5月投入運(yùn)行，2號(hào)3號(hào)機(jī)組分別于1980年5月、1981年5月投入運(yùn)行，其中1#機(jī)組于2009年完成技改，裝機(jī)容量由原來(lái)的1600kW改造增容為2000kW，一級(jí)站裝機(jī)容量8400kW（1×2000+2×3200），機(jī)組設(shè)計(jì)引用流量約為35.5m3/s，發(fā)電機(jī)端電壓為6.3kV，送出電壓為35kV。

二級(jí)站距一級(jí)站0.6km，是渠道跌水電站，利用灌溉余水發(fā)電，共3臺(tái)臥式混流式機(jī)組，于1985年11月動(dòng)工建設(shè)，1987年12月建成投產(chǎn)發(fā)電，裝機(jī)容量1200kW（3×400），設(shè)計(jì)利用水頭16m，機(jī)組設(shè)計(jì)引用流量約為10.2m3/s，發(fā)電機(jī)端電壓為0.4kV，送出電壓為35kV。

峻山水電站自投產(chǎn)以來(lái)，機(jī)組電氣設(shè)備運(yùn)行已超過(guò)30多年，機(jī)組設(shè)備陳舊老化、運(yùn)行不穩(wěn)定、故障率高，存在安全隱患，原控制保護(hù)設(shè)備為常規(guī)機(jī)電式繼電保護(hù)設(shè)備，不滿足自動(dòng)化要求。

1.1.3 蘭洞水電站。蘭洞水電站樞紐工程位于廣西壯族自治區(qū)桂林市恭城瑤族自治縣蓮花鎮(zhèn)境內(nèi)恭城河的支流蓮花河上游，由引洪工程、蓄水工程、發(fā)電工程三部分組成。引洪工程包括桑源、坪沖、羅塘三條引洪渠，蓄水工程為蘭洞水庫(kù)，蘭洞水庫(kù)總庫(kù)容3808萬(wàn)m?，有效庫(kù)容3050萬(wàn)m?，在2010年蘭洞水庫(kù)已進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。發(fā)電工程包括蘭洞一級(jí)站和蘭洞二級(jí)站，總裝機(jī)9920kW，改造前年平均發(fā)電量2668萬(wàn)kW·h。

一級(jí)電站為壩后電站，位于主壩外坡腳，在泄洪隧洞出口弧形閘前安裝壓力鋼管引水到廠房發(fā)電，原設(shè)計(jì)裝機(jī)2×320kW臥式混流式機(jī)組（目前實(shí)際只裝一臺(tái)320kW機(jī)組），發(fā)電尾水引往二級(jí)電站前池。

前池至二級(jí)站廠房壓力管道全長(zhǎng)1221.08m、上段長(zhǎng)270.98m、內(nèi)徑1.06m的鋼筋砼預(yù)制管，下段長(zhǎng)950.10m、內(nèi)徑1m的鋼管，過(guò)水流量3m3/s。蘭洞二級(jí)電站位于蓮花鎮(zhèn)祟嶺村委孔里村附近，距蘭洞水庫(kù)主壩7.2km，電站裝機(jī)3×3200=9600kW，屬?zèng)_擊式機(jī)組，設(shè)計(jì)水頭415m。1#、2#機(jī)組1975年正式投產(chǎn)，3號(hào)機(jī)組于1977年12月正式投產(chǎn)。

蘭洞水電站自投入運(yùn)行以來(lái)，機(jī)電設(shè)備均已超過(guò)使用年限。設(shè)備陳舊老化，維修困難，且廠家已不再生產(chǎn)，有關(guān)器件難以配齊，控制保護(hù)及二次電氣設(shè)備為常規(guī)型式系統(tǒng)落后，遠(yuǎn)不能適應(yīng)目前監(jiān)控保護(hù)綜合自動(dòng)化管理的發(fā)展要求，出現(xiàn)了機(jī)組出力不能達(dá)到額定值，出力系數(shù)低，且故障率高，同時(shí)鋼筋砼預(yù)制壓力管近年來(lái)多處滲漏，存在安全隱患。

1.2 改造基本內(nèi)容

1.2.1 勢(shì)江水電站。工程主要改造內(nèi)容為更換鋼筋混凝土壓力管為壓力鋼管、前室拆除重建、前室閘門(mén)及啟閉機(jī)更換；主變、高壓開(kāi)關(guān)柜更換；將原控制保護(hù)設(shè)備更換為綜合一體化屏柜；將1#2#發(fā)電機(jī)組由250kW擴(kuò)容到500kW；將3#發(fā)電機(jī)組更換為低壓發(fā)電機(jī)組。改造后裝機(jī)容量為3×500=1500kW，年發(fā)電量796萬(wàn)kWh。

1.2.2 峻山水電站。

一級(jí)站：更換2#、3#水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子絕緣，提高絕緣等級(jí)至F級(jí)；更換2#、3#進(jìn)水閥及操作機(jī)構(gòu)；更換3臺(tái)調(diào)速器及勵(lì)磁；將原2臺(tái)35kV高耗能主變更換成節(jié)能降損的S11型主變；將原1臺(tái)6.3kV S7型廠用變更換為S11型并增設(shè)1臺(tái)35kV S11廠用變壓器；更換全部高壓開(kāi)關(guān)柜；將原常規(guī)機(jī)電式繼電保護(hù)設(shè)備更換為微機(jī)型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；將35kV多油開(kāi)關(guān)更換為真空開(kāi)關(guān)；更換35kV隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、電力電纜等電氣設(shè)備；將原升壓站全部舊框架更換為鍍鋅鋼架；照明系統(tǒng)更新改造等內(nèi)容。

二級(jí)站：更換3臺(tái)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子絕緣；將原2臺(tái)35kV高耗能主變更換成節(jié)能降損的S11型主變；更換3臺(tái)調(diào)速器及勵(lì)磁；將原控制保護(hù)屏更換為一體化新型綜合控制屏及微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；升壓站隔離開(kāi)關(guān)、避雷器及構(gòu)支架拆除換新；增設(shè)1基25m高避雷針；二級(jí)站起重機(jī)加裝電動(dòng)葫蘆；照明系統(tǒng)更換等內(nèi)容。

1.2.3 蘭洞水電站。

引洪渠道：閘門(mén)啟閉機(jī)更換。

一級(jí)站：更換發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子絕緣，提高絕緣等級(jí)至F級(jí)；調(diào)速器更換；3臺(tái)調(diào)速器更換；更換發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、保護(hù)裝置為新型綜合控制屏；更換主變及6.3kV開(kāi)關(guān)設(shè)備；更換廠用配電系統(tǒng)及電力電纜；廠房修繕等。

二級(jí)站：將鋼筋混凝土壓力管更換為壓力鋼管；更換2#、3#水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪；更換3臺(tái)主閥；更換發(fā)電機(jī)定子線圈和轉(zhuǎn)子絕緣，提高絕緣等級(jí)至F級(jí)；3臺(tái)調(diào)速器更換；勵(lì)磁系統(tǒng)更換；主變更換；高壓開(kāi)關(guān)柜更換；發(fā)電機(jī)端電流互感器、避雷器及升壓站開(kāi)關(guān)設(shè)備、互感器、避雷器等更換；避雷針更換；電力及照明系統(tǒng)更換；將原常規(guī)機(jī)電式繼電保護(hù)設(shè)備更換為微機(jī)型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；廠房修繕等內(nèi)容。

2 改造效果

勢(shì)江水電站于2014年12月完成改造，峻山水電站、蘭洞水電站于2015年4月完成改造，從運(yùn)行情況來(lái)看，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

勢(shì)江水電站從裝機(jī)1000kW增為1500kW，發(fā)電量年可增188萬(wàn)kWh；峻山水電站、蘭洞水電站雖未增容，但改造后機(jī)組出力效率增強(qiáng)，設(shè)備故障率停機(jī)率明顯減少，有效地提高了電站發(fā)電能力，兩電站分別年可增發(fā)電量515萬(wàn)kWh、1236萬(wàn)kWh。

2.2 安全保障

蘭洞電站、勢(shì)江電站鋼筋混凝土壓力管更換為壓力鋼管，蘭洞、峻山主閥更新，3個(gè)電站水輪發(fā)電機(jī)組全部或部分更新，機(jī)電、控制及輔助設(shè)備基本更新，水工設(shè)施引水能力增強(qiáng)，設(shè)備技術(shù)性能提高，故障率降低，停機(jī)維修率減少，改造后水工設(shè)施、機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性提高，同時(shí)改造后實(shí)行微機(jī)程序操作，可有效避免誤操作。

2.3 自動(dòng)化水平

改造后，機(jī)組實(shí)現(xiàn)微機(jī)程序操作和監(jiān)控，輔助設(shè)備采用PLC控制器監(jiān)控，自動(dòng)化水平提高，可實(shí)行少人值班，原3個(gè)電站分為水機(jī)室、中控室兩值班室，現(xiàn)集中在中控室值班，可減少50%值班人員。同時(shí)為遠(yuǎn)程監(jiān)控，少人值守創(chuàng)造了設(shè)備基礎(chǔ)條件。

2.4 社會(huì)效益

3個(gè)電站改造后，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，每年可增加發(fā)電量1939萬(wàn)kWh，按年平均利用小時(shí)4000計(jì)算，相當(dāng)于新建了一座4800kW的水電站，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。由于改造沒(méi)有對(duì)山地、河流等環(huán)境影響，又是清潔能源，對(duì)社會(huì)碳排放減少有一定貢獻(xiàn)。同時(shí)峻山、蘭洞水電站由于機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性提高了，農(nóng)田灌溉、水庫(kù)防洪能力都得到了相應(yīng)提高。

3 改造經(jīng)驗(yàn)

3.1 設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量決定改造效果

一是要選取資質(zhì)高、有改造經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位；二是要認(rèn)真配合設(shè)計(jì)單位調(diào)查清楚電站設(shè)備設(shè)施的技術(shù)性能、運(yùn)行、安全等狀況，越詳細(xì)越好；三是業(yè)主要與設(shè)計(jì)溝通一致，明確設(shè)計(jì)原則、目標(biāo)，確定改造項(xiàng)目，明確達(dá)到何種具體要求的自動(dòng)化水平；四是要組織認(rèn)真審核初步設(shè)計(jì)報(bào)告和施工圖，是否設(shè)計(jì)全面、合理、科學(xué)、實(shí)際，設(shè)計(jì)深度是否到位。

3.2 做好施工前期準(zhǔn)備工作

一是要做好立項(xiàng)目批復(fù)、初步設(shè)計(jì)批復(fù)、項(xiàng)目法人、施工許可、質(zhì)量監(jiān)督等行政審批工作；二是要提前做好招投標(biāo)工作，合理劃分標(biāo)段，認(rèn)真審核招標(biāo)文件，盡量招到技術(shù)強(qiáng)、有實(shí)力、社會(huì)信譽(yù)好的設(shè)計(jì)、監(jiān)理、設(shè)備廠商、施工單位，招來(lái)的單位如何，對(duì)施工實(shí)施影響極大；三是在施工前，一定要解決好土地、場(chǎng)地、倉(cāng)庫(kù)等問(wèn)題，按合同做好“四通一平”工作。

3.3 主業(yè)主動(dòng)做好監(jiān)管和協(xié)調(diào)工作

一是精心組織，制定方案，落實(shí)責(zé)任，制定了詳細(xì)的改造實(shí)施方案，明確各項(xiàng)目完成的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、責(zé)任領(lǐng)導(dǎo)、責(zé)任人，成立以總經(jīng)理為組長(zhǎng)的實(shí)施領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，下設(shè)財(cái)務(wù)、招標(biāo)、建設(shè)、安全、綜合五個(gè)小組，各負(fù)其職，分工合作；二是頒布改造管理制度，制定改造現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)施辦法和財(cái)務(wù)管理制度，規(guī)范施工、物質(zhì)和支付管理行為；三是分管領(lǐng)導(dǎo)、責(zé)任人靠前指揮，實(shí)時(shí)掌握改造現(xiàn)場(chǎng)情況，主動(dòng)協(xié)調(diào)和解決糾紛、配合、供貨、技術(shù)、變更、驗(yàn)收、質(zhì)量、安全等問(wèn)題；四是及時(shí)支付工程進(jìn)度款；五是安全監(jiān)管到位，與各施工方簽訂專(zhuān)門(mén)的安全管理協(xié)議，在施工前進(jìn)行安全培訓(xùn)和安全技術(shù)交底，每月進(jìn)行“四不兩直”的安全檢查；六是改造進(jìn)度與部門(mén)、電站工資績(jī)效掛鉤，壓力與動(dòng)力相結(jié)合。

3.4 做好改造資料管理

一是要監(jiān)督施工、監(jiān)理資料與施工進(jìn)度同步完成、同步整理，作為施工進(jìn)度款、監(jiān)理款支付條件；二是業(yè)主建設(shè)資料，要落實(shí)人員負(fù)責(zé)辦理、編寫(xiě)、收集、監(jiān)督，設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)建設(shè)、施工、監(jiān)理、合同、圖紙等資料整理、建檔。

3.5 做好試運(yùn)行準(zhǔn)備工作

一是在施工過(guò)程中抽取技術(shù)骨干跟班改造；二是在啟動(dòng)運(yùn)行前制定運(yùn)行操作規(guī)程和準(zhǔn)備好運(yùn)行記錄資料；三是提前購(gòu)買(mǎi)好啟動(dòng)運(yùn)行需業(yè)主準(zhǔn)備的工具、物質(zhì)；五是由安裝主、廠商培訓(xùn)員工，并在啟動(dòng)72小時(shí)運(yùn)行其間跟班培訓(xùn)，在72小時(shí)后由技術(shù)骨干負(fù)責(zé)培訓(xùn)；六是及時(shí)聯(lián)系和協(xié)調(diào)解決運(yùn)行中的設(shè)備設(shè)施故障、缺陷問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水電站增效擴(kuò)容改造中，要想取得良好的改造效果，就要重視施工前期準(zhǔn)備工作的落實(shí)，采取先進(jìn)、適合的改造技術(shù)，加強(qiáng)監(jiān)管與協(xié)調(diào)，重視改造資料管理，完善試運(yùn)行準(zhǔn)確工作，從而保證改造順利進(jìn)行，并且確保改造質(zhì)量符合預(yù)期設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，提高工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：蔣有祥（1967-），男，廣西桂林人，供職于廣西桂水電力股份有限公司恭城發(fā)電分公司，研究方向：水電技術(shù)和管理。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）