淺議農(nóng)村小水電建設(shè)及改進(jìn)

楊增榮

摘要：本文以我國農(nóng)村小水電的現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，著力對(duì)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、大壩泄洪排水閘門止水、水庫水位調(diào)度廠用電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及小水電站的設(shè)計(jì)改進(jìn)問題展開探討。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村小水電站供排水系統(tǒng)廠用電水電站設(shè)計(jì)

0引言

農(nóng)村水電是指由地方組織實(shí)施的各種所有制經(jīng)濟(jì)主體通過開發(fā)農(nóng)村水能資源形成的中小水電站及其配套電網(wǎng)，是農(nóng)村重要的基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施，主要為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)、為縣域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)。就我國的農(nóng)村小水電來說，小水電是我國加快農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高農(nóng)民生活水平的重要途徑。溫家寶同志指出：發(fā)展農(nóng)村水電、加快農(nóng)村電氣化建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村現(xiàn)代化的重要條件。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)電力的需求日益迫切，各地都在大力發(fā)展小水電，將其作為促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的增長點(diǎn)，因此人們對(duì)農(nóng)村小水電的發(fā)展也倍加關(guān)注。在水利水電領(lǐng)域，水電廠是一種生產(chǎn)型的企業(yè)，電廠的一切設(shè)備都是服務(wù)于生產(chǎn)，但是小水電存在工程造價(jià)持續(xù)上升，建設(shè)成本不斷增高，電站本身規(guī)模較小，電量生產(chǎn)有限，生產(chǎn)成本偏高等問題。如果與大規(guī)模生產(chǎn)的常規(guī)能源實(shí)行競價(jià)上網(wǎng)，小水電和其他可再生能源將會(huì)受到巨大沖擊。此外，現(xiàn)在的小水電自身在供、排水系統(tǒng)，大壩泄洪、排水閘門止水、水庫水位調(diào)度以及廠內(nèi)用電等方面都存在一些問題。國務(wù)院已經(jīng)決定，繼續(xù)實(shí)施積極的財(cái)政政策，加強(qiáng)西部大開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。其中，加大對(duì)水利、水電建設(shè)和水利系統(tǒng)的農(nóng)網(wǎng)改造投入是這一政策的重要內(nèi)容。由此我們可以看到，在中國國情的基礎(chǔ)上發(fā)展農(nóng)村小水電是一項(xiàng)非常有前途的事業(yè)。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，以我國農(nóng)村小水電的發(fā)展現(xiàn)狀為研究對(duì)象，來探討我國農(nóng)村小水電自身系統(tǒng)改進(jìn)問題，以期為我國農(nóng)村小水電建設(shè)提供點(diǎn)建議。

1排水系統(tǒng)的改進(jìn)

1.1供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改進(jìn)在我國，節(jié)電節(jié)水的潛力非常大。據(jù)有關(guān)國際組織發(fā)表的資料顯示：中國的單位國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值所消耗的電是美國、德國等的4倍左右，消耗的水是他們的2倍左右。我國的大量用電設(shè)備中，風(fēng)機(jī)和泵類電機(jī)的耗電量占全國發(fā)電量的50％左右，若推廣新型電機(jī)調(diào)速技術(shù)，可節(jié)電40％左右，即可以節(jié)約全國發(fā)電量的1/5，由于我國人均占有水、電資源相對(duì)于別國又少很多，因此，在我國一方面水電供應(yīng)緊張，而另一方面，水電的浪費(fèi)又十分驚人，節(jié)電節(jié)水，不僅潛力巨大，而且意義深遠(yuǎn)。應(yīng)采用一定高度一定容量供水池，半水期利用山體引水，枯水期采用壩后取水，自動(dòng)抽水，低水位信號(hào)。二臺(tái)水泵相互備用，維護(hù)簡單，投資省。

1.2排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改進(jìn)廠內(nèi)集水井排水可采用自動(dòng)排水即安裝一個(gè)比正常庫水高些的自排管進(jìn)行排水，備用水泵在半水期時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)排水，當(dāng)來水量較小時(shí)，自動(dòng)排水可節(jié)省廠用電。

1.3大壩泄洪、排水閘門止水問題我國和世界上約三分之一的大壩失事，是洪水漫壩所造成的，因此，正確地對(duì)大壩防洪安全進(jìn)行評(píng)估和校核，具有十分重要的意義，攔河閘壩是水利樞紐工程中必不可少的主體建筑物之一，它擔(dān)負(fù)著水電廠的發(fā)電、流域的防洪、水庫的灌溉等重要的任務(wù)。因目前河水雜質(zhì)較多，特別是半水期大壩泄洪時(shí)山體雜物較多，有可能引起閘門閘不密而漏水，有時(shí)出現(xiàn)2～3cm間隙，從而造成安全隱患。對(duì)此可采用在閘門上游倒些河卵石和粗砂子，不僅有阻滯這些雜物的作用還能起到堵漏的效果。

1.4水庫水位調(diào)度小水電以往通常采用水位自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)，這樣不僅投資大，而且維護(hù)不便，特別是目前水質(zhì)大都較差，自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)常會(huì)誤發(fā)信號(hào)給正常的運(yùn)行及管理造成不便?，F(xiàn)在可采用視頻直觀監(jiān)控監(jiān)視電廠各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，這樣不僅能夠減輕現(xiàn)場人員的勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種危險(xiǎn)狀況，制止事故的發(fā)生，而且隨著我國許多水電站及變電站實(shí)現(xiàn)了“無人值班、少人值守”的運(yùn)行管理模式，在較少運(yùn)行人員的情況下，為有效地保障電站安全可靠的運(yùn)行，也使得運(yùn)行管理人員借助計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠觀看遠(yuǎn)方穩(wěn)定而清晰的現(xiàn)場圖像信息的愿望更為迫切。另外，增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)，還可以在廠房值班室安裝電視機(jī)，可增加值班工人的娛樂，不會(huì)使上班過于枯燥無味。隨時(shí)切換視頻，可直觀大壩水位，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，更方便的對(duì)全廠重點(diǎn)部位的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行準(zhǔn)確了解。現(xiàn)場圖像經(jīng)過分控計(jì)算機(jī)處理，通過光纜及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心對(duì)接收的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)控、存儲(chǔ)、管理，值班人員能夠及時(shí)了解現(xiàn)場情況。提高了系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性，在改造后期的運(yùn)行過程中也減少了運(yùn)行和維護(hù)人員，提高了電站經(jīng)濟(jì)效益。

2廠用電問題

廠用電系統(tǒng)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及改進(jìn)措施：①在現(xiàn)有的廠用電變壓器容量的情況下，采用明備用方式，并將備用變壓器處于冷備用狀態(tài)，以減少備用變壓器的空載損耗。②全廠照明回路采用聲、光、觸摸、感應(yīng)等控制方式，如路燈采用聲光控結(jié)合。③盡量采用節(jié)能燈具。④有條件的可將技術(shù)供水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，以減少技術(shù)供水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)。⑤注意空調(diào)等大宗廠用電負(fù)荷的及時(shí)投切。⑥減少油、水、氣系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏，以減少各系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)次數(shù)等。

另外，因電站受豐、枯水期影響，電壓波動(dòng)比較大，特別是豐水期，廠內(nèi)照明燈極易燒壞，廠內(nèi)電腦也常因電壓過高而損壞，照明燈可采用串聯(lián)燈泡加斷路開關(guān)，即電壓高時(shí)2個(gè)燈泡串聯(lián)。電壓低時(shí)斷路開關(guān)將其中一盞燈短路，其他系統(tǒng)可裝個(gè)3KVA的手動(dòng)調(diào)壓器，這樣既節(jié)省了投資，維護(hù)起來也方便，一般廠用電除水泵空壓機(jī)外，不會(huì)超過3KVA(主要用于電腦微機(jī)，傳真機(jī)，監(jiān)控器等)總之，廠用電系統(tǒng)在水電站具有重要作用。在運(yùn)行中采用各種方式節(jié)電，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3小水電站的設(shè)計(jì)改進(jìn)

3.1水輪機(jī)的選擇水輪機(jī)是水電站一個(gè)十分重要的設(shè)備，水流的動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能就是通過水輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。水輪機(jī)選擇合理與否，直接影響到機(jī)組的效率和運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性。①機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇農(nóng)村小水電站機(jī)組臺(tái)數(shù)與電站的投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、發(fā)電效益以及運(yùn)行人員的組織管理等有著密切的關(guān)系。通過多年設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：農(nóng)村小水電站機(jī)組臺(tái)數(shù)一般為1～4臺(tái)，且型號(hào)應(yīng)盡量相同，以利于零部件通用和維修管理方便，其中每座電站2臺(tái)機(jī)組居多。②水輪機(jī)型號(hào)的選擇水輪機(jī)型號(hào)的選擇合理與否，直接影響到水輪機(jī)的運(yùn)行效率、汽蝕和振動(dòng)等。選擇型號(hào)時(shí)，既要考慮水輪機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平和運(yùn)輸?shù)姆奖愠潭龋忠_保水輪機(jī)常處于較優(yōu)的運(yùn)行工況，即盡量處于水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線圖的高效區(qū)。尤其是機(jī)組運(yùn)行時(shí)，水頭的變化不要超過水輪機(jī)性能表的水頭范圍，否則會(huì)加劇水輪機(jī)汽蝕和振動(dòng)，降低水輪機(jī)效率。③機(jī)組安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程不能超過水輪機(jī)允許的最大吸出高度，否則會(huì)引起水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的汽蝕、振動(dòng)等不良現(xiàn)象，因而縮短機(jī)組的運(yùn)行壽命。

3.2保護(hù)裝置農(nóng)村小水電站主保護(hù)裝置的配置應(yīng)在滿足繼電保護(hù)基本要求的前提下，力求簡單可行、維護(hù)檢修方便、造價(jià)低及運(yùn)行人員容易掌握等。①過電流保護(hù)單機(jī)800KW以下的機(jī)組，可以采用自動(dòng)空氣斷路器的過電流脫扣器作為過流及短路保護(hù)，其動(dòng)作整定值可以通過調(diào)整銜鐵彈簧拉力來整定，整定值一般為發(fā)電機(jī)額定電流的1.35～1.7倍。為了提高保護(hù)的可靠性，還可采用過流繼電器配合空氣斷路器欠壓脫扣器作過流及短路保護(hù)，繼電器線圈電源取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的1組(3只)電流互感器，繼電器動(dòng)作值亦按發(fā)電機(jī)額定電流的1.35～1.7倍整定。原理：當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)短路故障時(shí)，通過過流繼電器線圈的電流超過其動(dòng)作值，過流繼電器常閉接點(diǎn)斷開，空氣斷路器失壓線圈失電而釋放，跳開空氣斷路器主觸頭，切除故障元件—發(fā)電機(jī)。②欠壓保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，由于線路上的用電負(fù)荷大于發(fā)電機(jī)容量，此時(shí)電壓大幅度降低，空氣斷路器欠壓線圈欠壓而釋放，跳開空氣斷路器，以防電網(wǎng)來電造成非同期并列。③水阻保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)因某種原因(如短路、長期過載、電網(wǎng)停電等)突然甩負(fù)荷后，機(jī)組轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高，這種現(xiàn)象叫飛逸。如果不及時(shí)關(guān)閉調(diào)速器和勵(lì)磁，可能造成事故。一般未采用電動(dòng)調(diào)速的農(nóng)村小水電站可利用三相水阻器作為該保護(hù)的負(fù)荷。

4結(jié)語

總之，在農(nóng)村小水電建設(shè)中，應(yīng)本著“經(jīng)濟(jì)，資源，生態(tài)”三大補(bǔ)償機(jī)制，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快資源配置市場化，如何更好的進(jìn)行水資源保護(hù)利用和采取更有效的工程補(bǔ)償措施，是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。