對小型徑流式水電站設(shè)計及運(yùn)行管理的思考

李喬改

云南省德宏州芒市亦可水電有限責(zé)任公司，云南芒市 678400

對于當(dāng)前水電站工程的不斷發(fā)展，在小型水電站的設(shè)計與運(yùn)行方面不斷加強(qiáng)探索，通過設(shè)計一種優(yōu)良的設(shè)備，能夠滿足當(dāng)前的輸電工程，在20世紀(jì)90年代初，就曾經(jīng)針對徑流式水電站進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，與已經(jīng)建設(shè)的輸電項目和有關(guān)的工程開發(fā)商進(jìn)行合作。對于水電站的建立，其中，站址的選擇和施工質(zhì)量的控制都是需要通過準(zhǔn)確的評估進(jìn)行完成。對于水電站工程的建設(shè)需要收集相關(guān)的信息資源，包括測站選址、測流技術(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)信息的判定，能夠充分實現(xiàn)對水位-流量的觀測和相關(guān)數(shù)據(jù)的分析。其中站址選擇是否適合，主要取決于是否能夠獲得明確的水位-流量關(guān)系，合適的站址選擇需要從多方面的數(shù)據(jù)中獲得信息，進(jìn)行明確判斷，測流技術(shù)也是同樣重要的，要能夠利用一些測量儀和測流技術(shù)，測流方法主要是河床特性和流態(tài)，通過選擇合適的測點進(jìn)行測量。在進(jìn)行實際測量的過程中，需要繪制水文特性曲線，實際測量水位-流量值的曲線范圍特性，利用分級回歸的模擬測量法。

1 小型徑流式水電站的相關(guān)內(nèi)容闡述

徑流式水電站不調(diào)節(jié)徑流，按照來水流量進(jìn)行發(fā)電的水電站，徑流式水電站不調(diào)節(jié)徑流的原因有：（1） 所具備的水庫沒有調(diào)節(jié)的功能；（2） 雖然具備一定的庫容，但是受到各方面因素的影響，不能夠調(diào)節(jié)徑流，比如，我國的葛洲壩水電站，在枯水時節(jié)，為了適應(yīng)下游的航運(yùn)，而不能進(jìn)行徑流的調(diào)節(jié)。徑流式水電站在一天中都是均勻發(fā)電的，當(dāng)電力系統(tǒng)能力不夠時，也會出現(xiàn)不均勻發(fā)電的現(xiàn)象，在承受巨大負(fù)荷階段時，利用全部流量發(fā)電。

徑流式水電站的運(yùn)行特征：（1） 一天24h之內(nèi)是均勻發(fā)電，能夠擔(dān)任電力系統(tǒng)中基底負(fù)荷；（2） 一年中的電量變化比較大，其中在枯水期需要多發(fā)電，枯水期的電量少于汛期，能夠通過降低電源的裝機(jī)容量來實現(xiàn)；（3） 棄水現(xiàn)象比較多，徑流式水電站的水量系數(shù)較低，當(dāng)上游需要調(diào)節(jié)水庫時，棄水現(xiàn)象就會減少。

2 徑流式水電站存在的問題

對于徑流式水電站存在的問題相對比較多，根據(jù)有關(guān)的調(diào)查，存在的主要問題包括：

（1） 水庫的淤積現(xiàn)象比較嚴(yán)重，庫容都是被一些泥沙和雜物等塞滿，輸水的洞口也淤積嚴(yán)重，有時從水輪機(jī)，濾水器中清理出的雜物有很多，這都會給水電站的運(yùn)行管理工作帶來很大的困擾，影響到水電站的有效運(yùn)行；

（2） 水電站中的泥沙過多，會對水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪造成很大的磨損和堵塞，也會影響到發(fā)電效率，一些冷卻的水管也是會經(jīng)常堵塞，而且修理難度也是相對比價高；

（3） 泥沙過大時，會對進(jìn)水的攔污柵欄造成很大損傷，會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。存在的這一系列問題都會對發(fā)電工作造成很大的影響。對于徑流式水電站的主要構(gòu)成部分包括攔河壩、引水渠、隧洞以及機(jī)電設(shè)備等。

3 小型徑流式水電站的設(shè)計和運(yùn)行管理

對于小型徑流式水電站的設(shè)計，需要充分做好對水源的調(diào)配工作，對于水電站的裝機(jī)容量進(jìn)行充分利用和改善，能夠有效提升工程效益。徑流式水電站主要是通過構(gòu)筑攔河壩，利用渠道和壓力管道將水輸送到廠房進(jìn)行發(fā)電，使用的是來水發(fā)電，不具備蓄水功能，規(guī)劃設(shè)計為徑流式的電站的作用也是比較大。

3.1 從水電站的設(shè)計方面考慮

在水電站應(yīng)用過程中，由于原來的壩前設(shè)計有排沙閘，會對泥沙具有一定的阻擋作用，后期，由于取消之后，在遇到洪水期，水庫很容易被泥沙和雜物淤塞，很容易占據(jù)很大的庫容。因此，對于水庫大壩，需要設(shè)立排沙閘，采取一些有效措施保護(hù)水庫的庫容，能夠充分保證輸水工程的正常進(jìn)行。例如，通常應(yīng)用的低水頭電站的壩要使用水力自控翻轉(zhuǎn)壩或者是橡膠壩，能夠充分阻擋洪水期夾雜的泥沙，確保庫容量。

3.2 對水電站的輸水洞應(yīng)該進(jìn)行設(shè)置

比如，某個水電站的28m以下是死庫容，輸水洞的高度需要控制在3.6m高，設(shè)置這樣的一種高度才能夠充分保證洪水時期，避免出現(xiàn)進(jìn)水口發(fā)生堵塞的現(xiàn)象，如果輸水洞的高程很低，水庫淤積之后很容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，而且在清理的過程中，難度也比較大。

3.3 水電站在洪水到來時期

需要先停機(jī)，在洪水過后再開機(jī)，避免洪水發(fā)生的高峰期會有一些雜物被帶入到輸水洞中，這樣能夠充分保證輸水洞的安全。例如，對于發(fā)生的這種情況，徑流電站為了能夠保證不讓雜物進(jìn)入到輸水洞中，就需要在洪水到來的這一階段躲避洪水期。這樣的做法也是比較有效的，如果只是一味盲目地發(fā)電，很容易造成雖然多發(fā)了一些電，但是輸水洞的堵塞嚴(yán)重的現(xiàn)象，導(dǎo)致后期的修理難度比較大，也會影響發(fā)電工作的有序開展和進(jìn)行，造成很大的損失。

3.4 水電站的輸水閘門要靈活

能夠隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)，水電站的進(jìn)水閘門在關(guān)閉時要關(guān)嚴(yán)，不能有漏水的情況，而且再打開時，能夠及時打開，對于水電站的輸水洞需要及時做好檢查清理工作，始終保持輸水洞的暢通，要及時將泥沙從輸水洞中運(yùn)出，始終保持輸水坑中的干凈，能夠切實發(fā)揮這個輸水坑的作用。還有進(jìn)水閘門不能安裝在常規(guī)的閘門口內(nèi)，需要安裝在閘門外過流的孔隙小點，在閘門外需要安裝過濾網(wǎng)，防止一些懸浮的物體進(jìn)入到里面。

3.5 對于水電站的發(fā)電機(jī)組

應(yīng)該選擇大號的水輪機(jī)，這樣能夠減少雜物堵塞的現(xiàn)象發(fā)生，例如，安裝的水輪機(jī)需要選擇1m的轉(zhuǎn)輪，而且需要進(jìn)行立式安裝，發(fā)電機(jī)安裝的位置要相對高一點，這樣能夠減少水電站洪水造成的危害，提高水電站的安全標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)水輪機(jī)過大時，清理雜物的功能也就相對比較大，安全的高度比較高，噪音也就相對比較小，這樣也能夠充分保證水電站的有序運(yùn)行。對于水電站相關(guān)設(shè)備的安裝需要根據(jù)設(shè)備的質(zhì)量情況，減少操作的步驟，能夠減少事故發(fā)生的幾率。例如，水電站可以安裝一套備用的設(shè)備，在洪水期時，能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)排水，保證水電站在洪水汛期的安全性，保證汛期的正常發(fā)電，能夠安全的度過洪水汛期。而且在洪水汛期，需要重點開展防汛工作，通過提前設(shè)計一套完善的洪水處理方案、嚴(yán)密的工程施工，保證汛期工作的安全有序開展和進(jìn)行，能夠充分保證相關(guān)設(shè)備的安全性。

3.6 對水電站庫容的改進(jìn)

當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，在水電站工程施工過程中，一些先進(jìn)的技術(shù)被應(yīng)用到其中，對于水電站庫容的改進(jìn)，需要從以下方面進(jìn)行完善。（1） 水輪機(jī)的改進(jìn)，新的水輪機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，針對每一種轉(zhuǎn)輪都會有不同的轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生，需要根據(jù)實際的應(yīng)用情況，選擇合適的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行應(yīng)用，改造轉(zhuǎn)輪也是保證水電站輸水工程有效運(yùn)行的重要措施；（2） 對于發(fā)電機(jī)的改進(jìn)，需要將發(fā)電機(jī)的線圈等級提高，將原本的B級提升到F級，能夠有效增強(qiáng)絕緣效果，一般發(fā)電機(jī)絕緣效果的好壞也會影響到發(fā)電工作的有效進(jìn)行，絕緣材料薄而且質(zhì)量好能夠使導(dǎo)線的截面增大，電流也就會相應(yīng)的增大，發(fā)電機(jī)的容量也就會相應(yīng)增加到20%以上，這些都是對主機(jī)的改造部分。另外，對一些配件部分的改造，對于水電站進(jìn)行改造之后，需要利用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行管理，引入微機(jī)化的管理系統(tǒng)，能夠充分提高管理的效率和管理水平，保證水電站的安全運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益；需要對微機(jī)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行管理，其中主要包括調(diào)速器、變壓器等一些配件設(shè)備。對于調(diào)速器的應(yīng)用一般采用的是YWT液壓微機(jī)調(diào)速器，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的油壓調(diào)控，充分保證使用的頻率，在發(fā)生故障時，會自動進(jìn)行調(diào)控自動停機(jī)，能夠充分保證設(shè)備的安全。還有發(fā)電機(jī)的監(jiān)控保護(hù)盤需要采用微機(jī)監(jiān)控進(jìn)行對設(shè)備的維護(hù)和管理，應(yīng)用的變壓器需要采用S11以上的節(jié)能變壓器。對于改造之后的水電站能夠有效提升現(xiàn)代化的管理水平，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的調(diào)節(jié)和控制，相關(guān)的工作人員充分熟悉相關(guān)的操作流程和操作規(guī)范，在實際的操作過程中，能夠充分保證發(fā)電工程的有效運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，對于當(dāng)前水電站工程的不斷發(fā)展，在小型水電站的設(shè)計與運(yùn)行方面不斷加強(qiáng)探索，通過設(shè)計一種優(yōu)良的設(shè)備，滿足當(dāng)前的輸水工程。采取一些有效措施保護(hù)水庫的庫容，能夠充分保證輸水工程的正常進(jìn)行。對其運(yùn)行的模式和規(guī)模進(jìn)行設(shè)計和分析，不斷優(yōu)化各方面的功能，做好運(yùn)行管理工作。

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