小型水電站增效擴(kuò)容電氣設(shè)計(jì)問題研究

王建鑫（甘肅省水利水電工程局安裝公司，甘肅　蘭州　730046）

小型水電站增效擴(kuò)容電氣設(shè)計(jì)問題研究

王建鑫
（甘肅省水利水電工程局安裝公司，甘肅蘭州730046）

水電站在我國(guó)水利工程建設(shè)中占有很大比重，現(xiàn)階段我國(guó)眾多區(qū)域都在積極進(jìn)行小型水電站建設(shè)，小型水電站建設(shè)數(shù)量也在不斷增加。但是對(duì)我國(guó)小型水電站建設(shè)進(jìn)行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中存在著很多不良不良，對(duì)我國(guó)小型水電站建設(shè)發(fā)展造成了非常不良影響，其中較為關(guān)鍵的就是增效擴(kuò)容電氣設(shè)計(jì)問題。相關(guān)工作人員需要不斷加強(qiáng)研究力度，對(duì)老化小型水電站建設(shè)中存在的問題進(jìn)行深入分析，找尋有效措施對(duì)其進(jìn)行科學(xué)性的改造，為我國(guó)水利水電工程建設(shè)增加新的生命力。

小型水電站；增效擴(kuò)容；電氣設(shè)計(jì)；問題

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)度，促使我國(guó)小型水電站建設(shè)具有良好的資金和技術(shù)保障，甚至小型水電站已經(jīng)成為我國(guó)區(qū)域的支柱型產(chǎn)業(yè)，對(duì)于促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極影響。但是對(duì)我國(guó)早期建設(shè)的小型水電站運(yùn)行進(jìn)行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中存在著較多不良問題。因?yàn)樵缙谌狈ο冗M(jìn)科學(xué)技術(shù)支持，水文資料不夠健全，小型水電站規(guī)劃設(shè)計(jì)合理性較差，設(shè)備與小型水電站建設(shè)實(shí)際需求存在較大差異。但是不能忽視的是我國(guó)小型水電站還具備較大的發(fā)展?jié)摿?，?duì)小型水電站中增效擴(kuò)容電氣設(shè)計(jì)問題進(jìn)行研究是具有現(xiàn)實(shí)意義的，下面就對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、老化小型水電站技改存在問題分析

（一）信息數(shù)據(jù)不夠全面，資料缺失嚴(yán)重

我國(guó)眾多小型水電站運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，很多水電站運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)超過了而時(shí)間，受到眾多不良因素影響，導(dǎo)致圖紙信息資料缺失嚴(yán)重，甚至一些機(jī)組設(shè)備上存在的銘牌都已經(jīng)丟失，機(jī)組性能參數(shù)與機(jī)組運(yùn)行實(shí)際參數(shù)存在較大差異。只是注重小型水利電站建設(shè)，對(duì)后期管理并沒有給與相應(yīng)的重視程度。沒有注重對(duì)電站運(yùn)行相關(guān)信息資料進(jìn)行收集和整理，決策工作開展缺乏水文資料支持，致使選著水輪機(jī)與電站運(yùn)行需求不符合，機(jī)組運(yùn)行效率較低，對(duì)水利能源造成了極大浪費(fèi)，而且運(yùn)行噪音較大，電力能源損耗較多，大幅度降低了設(shè)備應(yīng)用年限。

（二）機(jī)組性能過于落后

對(duì)以往建設(shè)的小型水電站運(yùn)行進(jìn)行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多小型水電站應(yīng)用的水輪機(jī)都是上世紀(jì)五六十年代生產(chǎn)的，這些水輪機(jī)設(shè)備不僅科學(xué)性、先進(jìn)性較差，而且還存在著較多的質(zhì)量問題，在加上小型水電站對(duì)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)不夠重視，導(dǎo)致眾多設(shè)備都處于帶病運(yùn)行狀態(tài)中，設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率較大。一些水輪機(jī)設(shè)備腐蝕情況較為嚴(yán)重，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)故障問題，道水葉和進(jìn)水閥存在不良滲漏問題，一些葉片存在嚴(yán)重的裂縫問題，甚至葉面已經(jīng)殘缺，設(shè)備運(yùn)行安全不能得到良好保障，設(shè)備不能正常的進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)處理。因?yàn)樵O(shè)備安裝或者制造存在不良質(zhì)量問題，水輪機(jī)推力軸承運(yùn)行可靠性較差，電機(jī)組絕緣性降低，常有不良問題產(chǎn)生，其中較為嚴(yán)重的就是接地故障問題，降低了機(jī)組運(yùn)行的安全性。水輪機(jī)與電氣設(shè)備匹配程度較差，致使“大車?yán)●R”問題產(chǎn)生。小型水電站設(shè)計(jì)不夠科學(xué)、合理，運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生不良棄水問題，不僅對(duì)設(shè)備容量造成了極大浪費(fèi)，同時(shí)也增強(qiáng)了設(shè)備的運(yùn)行損耗。

二、根據(jù)小型水電站運(yùn)行實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)改造

小型水電站水頭高度和實(shí)際流量沒有發(fā)生較大變化，如果小型水電站水輪機(jī)設(shè)備過于陳舊，運(yùn)行性能較差，小型水電站管理人員可以考慮對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新處理，或者是原有設(shè)備進(jìn)行科學(xué)化改造，最終滿足增效的實(shí)際需求。技術(shù)人員對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行功率確定后，需要對(duì)相關(guān)配套設(shè)施進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)還需要對(duì)輔助設(shè)備配置花費(fèi)進(jìn)行核算，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行進(jìn)行審核，最終考慮是否對(duì)其進(jìn)行更換處理。如果水頭高度和水流實(shí)際流量與原設(shè)計(jì)相比較少了很少，小型水電站改造需要進(jìn)行減容改造，具體闡述就是以現(xiàn)階段實(shí)際水頭和流量為基礎(chǔ)，對(duì)水輪機(jī)的輸出功率進(jìn)行減少，選擇合理的轉(zhuǎn)輪設(shè)備，或者管理人員考慮對(duì)轉(zhuǎn)輪重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣舉措的目的在于將水輪機(jī)調(diào)整到最佳運(yùn)行狀態(tài)，增強(qiáng)小型水電站運(yùn)行效率。還有一種情況就是水頭與流量要比原設(shè)計(jì)高出很多，需要采取擴(kuò)容改造方式。也就是增強(qiáng)額定輸出功率，保證水輪機(jī)的高效率運(yùn)行。

三、電氣主接線及短路電流的計(jì)算復(fù)核

（一）電氣主接線

對(duì)小型水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造是促進(jìn)我國(guó)小型水電站實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，因?yàn)樗娬具\(yùn)行時(shí)間較差，送出工程與系統(tǒng)連接點(diǎn)已經(jīng)基本確定，對(duì)其進(jìn)行變更的可能性較低，技術(shù)人員不需要在對(duì)小型水電站的接入可行性進(jìn)行論證，所以只要當(dāng)前主接線較為合理，就不需要在對(duì)主接線方案進(jìn)行更改，工作人員只需要遵循相關(guān)規(guī)范，對(duì)機(jī)組容量進(jìn)行審核，選擇適合應(yīng)用的設(shè)備就可以了。因?yàn)橐恍┬⌒退娬具M(jìn)行了較多次數(shù)的改造，使得員設(shè)計(jì)的接線形式發(fā)生了較大轉(zhuǎn)變，增多或者減少了一些設(shè)備，傳統(tǒng)布置情況發(fā)生了較大變化，最終形成了一種合理性、科學(xué)性較差的接線方式，最終導(dǎo)致重復(fù)容量較大，能源消耗較高。工作人員需要對(duì)主線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比對(duì)，了解輸出容量和電壓降是否滿足擴(kuò)容需求。

（二）短路電流

要根據(jù)目前電力系統(tǒng)的參數(shù)，或今后5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和改造后機(jī)組的參數(shù)，對(duì)短路電流進(jìn)行重新復(fù)核計(jì)算，依據(jù)復(fù)核計(jì)算結(jié)果來復(fù)核現(xiàn)有電氣設(shè)備的開斷能力，或重新選擇電氣設(shè)備的型式和參數(shù)。提高電站運(yùn)行的安全性，減少維護(hù)工作量，增加電站經(jīng)濟(jì)效益，保證新更新的電氣設(shè)備能適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展和長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）電氣設(shè)備的選擇與布置

1995以前的中小型水電站，由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和建設(shè)資金的限制，電氣設(shè)備存在性能較差、安全性不符合現(xiàn)要求、維護(hù)工作量大以及備品備件難以購(gòu)買等問題。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、維護(hù)簡(jiǎn)單方便和經(jīng)濟(jì)合理的原則進(jìn)行，并應(yīng)適應(yīng)農(nóng)村水電站的特點(diǎn)。對(duì)電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)增效擴(kuò)容后的參數(shù)和短路電流計(jì)算結(jié)果來選取，而不應(yīng)延用舊設(shè)備的參數(shù)來確定新設(shè)備的參數(shù)，這樣可保證更換的電氣設(shè)備能適應(yīng)目前和將來系統(tǒng)發(fā)展的要求。

綜上，小型水電站在增效擴(kuò)容設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)和電氣設(shè)備的改造要同水輪機(jī)改造一樣予以重視。這不僅關(guān)系到增效擴(kuò)容后電站的綜合效益，也關(guān)系到今后運(yùn)行過程中人身和設(shè)備的安全。

［1］劉建新.小型水電站設(shè)備運(yùn)行管理中存在的問題及完善措施［J］.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，（07）.

［2］蔡廣林.自動(dòng)化控制在小型水電站中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（19）.

［3］陳波.小型水電站的組織管理［J］.農(nóng)村電工，2011，（11）.

（編輯：魏翔）

TV734

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1673-9019（2016）20-0046-02

2016-08-03

王建鑫（1987-），男，甘肅會(huì)寧人，助理工程師，主要從事電氣安裝工作。