武義縣杉坑橋電站增效擴容改造實踐

章旭偉

（浙江省武義縣小水電發(fā)展有限責任公司，321200）

1 工程概況

杉坑橋電站位于柳城鎮(zhèn)內(nèi)杉坑村，43省道上松線旁，截甌江水系宣平溪支流杉溪之水發(fā)電，集雨面積78.6km2，多年平均降雨量1750mm。電站建有9.5萬m3調(diào)節(jié)水庫一座。電站引水系統(tǒng)共長2.28km，其中隧洞5處長度1655m、引水明渠5處長度625m。采用10kV專線經(jīng)柳城變電站并入華東電網(wǎng)，線路總長為6.93km。該電站始建于1987年初，1989年1月竣工發(fā)電。電站設計水頭41.5米，原裝機2×320kW，后另設壓力管道、廠房，增容1×320kW，電站流量3.2m3/s，3臺機組平均年發(fā)電量為282萬kW·h。

2 改造必要性和迫切性

杉坑橋電站建設年代較早，限于當時歷史條件，建設中存有諸多安全隱患，而且經(jīng)過多年的運行，設備老化嚴重。主要問題有以下幾個方面：

1）部分渠段地質(zhì)條件較差，基礎處理不徹底，運行中明渠多次發(fā)生坍塌和沉陷事故，壓力前池底板開裂，漏水嚴重、直接影響電站的安全運行生產(chǎn)，對電站運行人員及附近村民的生命財產(chǎn)也構成極大的威脅。

2）機電設備老化，效率低下。電站1＃、2＃機組為80年代產(chǎn)品，已到報廢更新年限，市場上備品備件均已較難找到，只能帶病運行， 3＃機組也已將近運行了15年，存在嚴重安全隱患。電站二次設備均為舊型號，達不到部頒標準A類要求，不符合水利部《農(nóng)村水電技術現(xiàn)代化指導意見》提出的“在農(nóng)村水電站發(fā)電供電和經(jīng)營管理全面運用現(xiàn)代技術，實現(xiàn)無人值班、少人值守”的要求。

3）水資源浪費，經(jīng)濟效益差。電站建成后，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，二十多年來電站上游陸續(xù)共建了11座電站調(diào)節(jié)能力明顯增強，上游正常發(fā)電入庫流量為5.5m3/s， 杉坑橋電站發(fā)電流量為3.2m3/s，雖然電站建有庫容為9.5萬m3調(diào)節(jié)水庫，但因多年使用，淤積嚴重，調(diào)蓄能力下降，造成了水資源的嚴重浪費。由于國有企業(yè)招入員工較難、原運行人員配額不足，電站采用個人承包運行方式經(jīng)營，在技術上、管理上均難達到國家規(guī)范要求，存在嚴重安全隱患。由于電站建成年份較早，上網(wǎng)電價較低，峰谷比低，電站經(jīng)濟收益較差。

4）送出工程隱患嚴重。電站建成較早，10kV送出線路底下由于近年來農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對林地的開發(fā)利用加大，林木生長對線路危害次數(shù)明顯增多。線路在城鎮(zhèn)鏡內(nèi)路段部分，由于農(nóng)民生活生產(chǎn)建設，開發(fā)區(qū)的建設活動屢有危害事件發(fā)生。

3 實施情況

3.1 改造的原則

1）執(zhí)行水利部《農(nóng)村水電技術現(xiàn)代化指導意見》、浙江省地方標準DB33/T809-2010及其它相關標準。

2）消除安全隱患，保證可靠運行，盡量多利用水能，提高機組效率。電站規(guī)模小、能配置的運行人員少，盡量提高自動化水平，實現(xiàn)“無人”值班。

3）必須保證設備的技術水平，在保證安全可靠的前提下選擇技術水平高的設備，不要一味的要求價格及性價比。盡量利用原有可以再利用的設備和設施，減少投資。

3.2 取得的成效

電站于2011年10月正式動工改造，2012年5月投產(chǎn)試運行。改造具體的措施及取得的成效如下所述:

1）提高水能利用率，減少安全隱患。通過對引水系統(tǒng)中明渠底板破裂部分進行處理，對前池底板開裂部分進行破除，重新進行了加筋混凝土澆筑，消除電站引水系統(tǒng)中的安全隱患，阻止坍塌和沉陷事故的發(fā)生，保障了電站人員、設備及附近村民的生命財產(chǎn)安全。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，電站上游陸續(xù)新建了多座調(diào)節(jié)水庫，同時對杉坑橋電站水庫淤積進行清理，合理有效利用調(diào)節(jié)庫容。在合理有效利用原水工部分基礎上，盡量減少投資，經(jīng)多方案比較決定增容改造后裝機容量從原來3x320kW增至3x630kW，設計流量為6m3/s，年發(fā)電量可由原來的282.3kW·h增至350.3kW·h，大大提高了水資源的利用率。

2）提高信息化水平，實現(xiàn)遠程控制。改造后，電站實現(xiàn)了遠程控制，真正實現(xiàn)“無人”值班，少人值守。實現(xiàn)遠程控制，數(shù)據(jù)鏈路及通信系統(tǒng)建設是關鍵。目前小型水電站遠程自動控制需架設專用光纖，建立局域網(wǎng)來實現(xiàn)電站“無人”值班。就目前來看，遠程操作控制的數(shù)據(jù)通路方式政策處理難、施工復雜、投資大，很難實現(xiàn)。我們通過對電子市場上通信設備的調(diào)研，確定VPN通信設備滿足電站的改造需要。VPN設備目前已經(jīng)廣泛應用于各個行業(yè)，在大型企業(yè)的辦公及財務系統(tǒng)中使用效果很好，利用它的加密功能、建立多通道，在廣域網(wǎng)中建立點對多點的虛擬局域通道網(wǎng)絡，保證電站與遠程控制中心之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠，達到遠程操作控制對數(shù)據(jù)鏈路的要求，開創(chuàng)了小型水電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)男履Ｊ健?/p>

3）提高了上網(wǎng)電價，增加收入，解決了運行人員配置與規(guī)范管理之間的矛盾，實現(xiàn)了一定的經(jīng)濟效益。改造之前電站平均上網(wǎng)電價較低，原電站裝機容量偏小、電量峰谷比較低，改造后電站發(fā)電量增加、峰谷比大幅提高、上網(wǎng)電價上浮，電站電費收入增加。電站增效擴容改造后，采用了先進的監(jiān)控技術，實現(xiàn)了電站“無人”值班，機組遠程計算機監(jiān)控，將運行人員從常規(guī)配額中的8人減少至現(xiàn)在的3人運行（遠程控制中心），大大減少了運行人員數(shù)及運行人員的勞動強度。減少了5名運行人員的運行成本10余萬元（以2011年計算，2.3萬/年/人×5人），提高了電站的經(jīng)濟效益。

4）電站通過增效擴容改造，提高了整個電站上屬公司的整體技術水平、管理水平和裝備水平。公司在縣城建立了電站遠程運行控制中心，可以最終實現(xiàn)對公司下轄10個電站二十余套機組的遠程控制，各電站相關信息可以及時、準確地傳至公司，提高了運行的可靠性、安全性。同時也實現(xiàn)了以較少人員在遠程控制平臺管理多個電站運行，大大減少了現(xiàn)場運行強度及成本，提高經(jīng)濟效益，增強了安全保障。

4 改造的體會

通過杉坑橋電站的改造，我們住要有以下幾個心得體會。

1）必須收集整理好電站的歷史數(shù)據(jù)，詳細了解電站的實際運營情況，熟悉電站原有設備的狀況。我們調(diào)閱了電站近二十年來的相關運行和水文資料，通過整理計算，現(xiàn)場驗證保證了技改工作的準確性。檢查原有設備的狀況，合理有效利用原有的可以利用的部分設施，本著節(jié)約的原則，盡量減少浪費。例如引水鋼管部分的利用就節(jié)約了近六十余萬元。

2）必須明確改造目標。根據(jù)電站實際情況，我們確定了電站改造后最終要實現(xiàn)“無人值班”的目標。在此目標的指引下，我們參觀了多個改造過的相近情況的水電站，吸取他們的經(jīng)驗和教訓，總結出了在改造中需加強對通信系統(tǒng)、硬件配置、圖像清晰度等方面的工作。同時，組織多位專家和領導對相關的二十余家設備生產(chǎn)廠家進行考察，了解目前市場上水電設備產(chǎn)品的技術性能，為選定滿足改造目標的設備做好準備，從硬件上確保了改造的順利完成。

3）要制定步驟合理的實施計劃，并且明確分工、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。要充分了解各項工作的工藝特點和要求，在計劃制定中充分考慮（例如處理土建與機電安裝、機械安裝與電氣設備安裝、一次設備與二次設備等 關系）。

5 結語

杉坑橋電站增效擴容改造的實施，既消除了安全隱患又增加了一定的電站效益，成效顯著，達到了較高的綜合自動化水平，實現(xiàn)了電站“無人”值班、遠程控制，安全可靠性、技術先進性以及社會經(jīng)濟性都有明顯提高。同時，該電站改造為小水電站遠程中心控制，由一個控制中心同時控制多個小水電站，為此類項目提供了寶貴經(jīng)驗，建立了一種新的小水電運行發(fā)電、管理模式。