西溝水電站增效擴容改造效果分析

肖景賢，朱萬清

(黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河 164300)

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西溝水電站增效擴容改造效果分析

肖景賢，朱萬清

(黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河 164300)

摘要：西溝水電站水輪發(fā)電機組經(jīng)多年運行后出現(xiàn)設(shè)備老化、效率明顯下降，安全隱患日益突出。隨著農(nóng)村增效擴容改造項目實施，改造以提高綜合能效和安全性能為目的，以水電站機電設(shè)備和配套設(shè)施改造為重點，綜合考慮流域水能資源，合理確定改造方案，改造后不僅使整個流域水能資源得到有效利用，消除病險隱患，增加發(fā)電效益，又保護了流域生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)節(jié)能增效減排的目的。

關(guān)鍵詞：西溝水電站；增效擴容改造；改造內(nèi)容；效果；建議

1基本概況

西溝水電站位于黑河市愛輝區(qū)西崗子鎮(zhèn)西溝村境內(nèi)公別拉河中游上，距西溝村5 km。是一座以發(fā)電為主的混合式開發(fā)的水力發(fā)電工程。水電站樞紐工程由瀝青混凝土心墻堆石壩、岸坡開敞式溢洪道、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、尾水渠、升壓站等組成。水庫具有發(fā)電、防洪、旅游、養(yǎng)殖等多種功能。原電站安裝HLA194—LJ—140水輪機2臺，配套SF18—10/3000型發(fā)電機2臺，JDT—100調(diào)速器2臺，發(fā)電機出口電壓6.3 kV,并網(wǎng)電壓11 kV。水電站設(shè)計水頭154.6 m，屬東北地區(qū)高水頭的水電站。電站原設(shè)計總裝機容量3.6 萬 kW，設(shè)計年發(fā)電量8 635 萬 kW·h，裝機年利用小時數(shù)2 725 h。增效擴容改造后電站裝機，增容到4.2 萬 kW，設(shè)計年發(fā)電量11 536 萬 kW·h。

2存在問題

西溝水電站建于20世紀80年代末，經(jīng)過20多年的運行，發(fā)電機組及配套設(shè)備老化嚴重，近幾年運行中經(jīng)常出現(xiàn)問題，影響電站的正常發(fā)電和效益。主要問題有：

2.1流量不匹配

由于建設(shè)時采用的水文資料不完整，設(shè)計裝機較小，實際運行過程中年利用小時不均衡。當(dāng)汛限水位運行時，水輪機流量得不到充分發(fā)揮，造成機組出力受限；在小流量、低水頭情況下甚至不能發(fā)電，流域內(nèi)3座水庫水量調(diào)度不協(xié)調(diào)，水能資源得不到充分利用造成水資源浪費。

2.2水工建筑物失修

引水隧洞內(nèi)淤積嚴重，廠房部分結(jié)構(gòu)老化，尾水渠淤積嚴重，尾水閘門銹蝕嚴重，升壓站地面、電纜廊道內(nèi)混凝土嚴重破損，交通橋墩混凝土受凍害影響，鋼筋祼露等。

2.3水輪發(fā)電機組效率低

經(jīng)過20多年運行 ，機組運行工況發(fā)生了較大變化，因受水輪機參數(shù)和加工工藝影響，隨著運行年限的不斷增加，水輪機空蝕、泥沙磨損和振動等運行問題頻頻發(fā)生，零部件磨損嚴重、發(fā)生變形，機組出力和效率大幅降低。發(fā)電機運行噪聲、振動增大，定子線圈繞組絕緣棒磨損，機組運行存在安全隱患。調(diào)速器、勵磁設(shè)備零部件磨損老化嚴重，靈敏度、準確性、穩(wěn)定性下降，不能滿足“無人值班、少人值守”的要求。進水閥漏水嚴重，其他輔助設(shè)備系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全系數(shù)不同程度降低，給機組安全運行帶來嚴重威脅。

2.4電氣設(shè)備功耗大

2臺主變和1臺廠用變壓器運行工況差、聲響異常、空載損耗大，直流系統(tǒng)、控制保護盤柜、開關(guān)設(shè)備都已嚴重老化動作靈敏度、準確度下降，安全穩(wěn)定性較差，日常的維護檢修工作量大。電氣一次設(shè)備多為屬于國家明令淘汰產(chǎn)品。計算機監(jiān)控系統(tǒng)2000年投產(chǎn)使用，系統(tǒng)配置低、響應(yīng)速度慢，設(shè)備缺陷頻出，監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足黑河調(diào)度中心層、電站監(jiān)控層及其現(xiàn)地控制單元層數(shù)據(jù)存儲交換和遠程調(diào)度需求。

3改造內(nèi)容

針對以上存在的問題，根據(jù)國家《農(nóng)村水電增效擴容改造項目管理指導(dǎo)意見》等關(guān)文件的要求，在原水工建筑物不變的情況下，進行水電站增效擴容改造，科學(xué)合理確定改造方案，以提高機組綜合能效和安全性能為目標，充分分析并依所水電廠實際情況，不增加機組臺數(shù)，不新增移民和永久占地，以機電設(shè)備更新為重點，選用技術(shù)先進、安全適用、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟合理的機電設(shè)備，徹底解決安全生產(chǎn)各種隱患，提高電廠安全運行水平，充分發(fā)揮電站的經(jīng)濟效益。

3.1水輪發(fā)電機組及附屬設(shè)備、自動化元件改造

改造將2臺水輪機HL194A型轉(zhuǎn)輪更換為JFHL2061型轉(zhuǎn)輪；2臺發(fā)電機改造為SF21—10/3000型發(fā)電機，絕緣等級由B級升級為F級，單機容量由18 000 kW增加至21 000 kW；將2套CVT-IC型調(diào)速器更換為YEFT-7500-16.0型數(shù)字調(diào)速器；更換2套勵磁裝置；自動化元件升級改造等。

3.2變電設(shè)備改造

將1號主變壓器由SFS7—25000/110更換為SFS11—25000/110新型節(jié)能變壓器，將2號主變壓器由SF7—25000/110更換為SF11—25000/110新型節(jié)能變壓器；更換2臺廠用變壓器和1臺壩區(qū)配電變壓器。

3.3高低壓設(shè)備改造

更換27面高低壓開關(guān)柜以及戶外開關(guān)站110 kV、35 kV配電裝置；將6.3 kV鋁母線改造為GGMII—10/3150型管型母線。

3.4保護、控制、直流和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備改造

更換保護、控制、直流、監(jiān)控屏柜21面；增設(shè)集控中心LCD大屏幕，現(xiàn)地中控室模擬屏改造為LCD大屏幕；計算機監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)更新改造。

3.5進水球閥及附屬設(shè)備改造

將進水球閥更換為QF176—WY—160型球閥，油壓裝置、控制系統(tǒng)隨主閥配套改造。

3.6廠房、開關(guān)站等水工建筑物改造

主、副廠房內(nèi)、外墻體粉刷裝飾保溫，室內(nèi)地面由大理石地面改為鋪設(shè)地坪漆；更換廠房門窗?，F(xiàn)地中控室，集控中心和機房裝修裝飾。開關(guān)站及廠區(qū)地面處理，尾水渠護坡修整，尾水隔墩混凝土凍害修復(fù)，交通橋維修等。

3.7光纜架設(shè)

黑河集控中心至西溝水電站現(xiàn)場光纜架設(shè)，線路全長90 km。

4改造效果

4.1合理調(diào)配水能資源

改造后實現(xiàn)流域內(nèi)富地營子、西溝、哈拉臺3水庫水量統(tǒng)一調(diào)度，增加水能資源利用率，同時減少棄水，控制下泄基流量，疏竣整治了下游河道，改善了流域生態(tài)環(huán)境。

4.2發(fā)電效益顯著提高

電站機組增效擴容改造后總裝機容量由36000kW提高到42000kW，增加6000kW，增幅16.67%；經(jīng)試運行，改造后機組綜合效率92.12%，與改造前相比機組綜合效率提高11.2%。多年平均發(fā)電量由8635×104kW·h提高到11536×104kW·h，年均增加發(fā)電量2901×104kW·h，增加發(fā)電收入1280萬元。

4.3自動化水平得到大幅度提高

西溝水電站通過增效擴容改造自動化程度和水平有了較大幅度的提高，全面實行了機組運行自動化，實現(xiàn)了“無人值班、少人值守、遠方監(jiān)控”運行模式，減少通勤車輛和運行人員。

4.4節(jié)能降耗消除電站安全隱患

更換水輪發(fā)電機主軸、新型調(diào)速器、勵磁等設(shè)備，大幅降低設(shè)備運行噪音及磨損，節(jié)省設(shè)備占用空間；更換新型節(jié)能主變壓器大幅降低空載損耗，經(jīng)測算，損耗電量由年均300萬kWh降到 150 萬kWh。年可節(jié)約資金60萬元。更新電氣設(shè)備、保護、開關(guān)等系統(tǒng)，消除發(fā)電生產(chǎn)安全隱患。

5幾點建議

1)建議國家繼續(xù)農(nóng)村水電站增效擴容改造項目補助政策。西溝水電站實施增效擴容改造后，實現(xiàn)節(jié)能增效，保護環(huán)境的目標。工程投資6000多萬元，使水電站在經(jīng)濟、安全、效益、生態(tài)保護等多方面得到提高，同時新增裝機容量6000kW。目前在我市新建一座裝機6000kW水電站，初步估算需要投資約3.0～3.5個億，僅水庫淹沒與移民安置費用就占工程投資一半。而且新建工程在建設(shè)期、運行期不同程度對流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境造成影響。增效擴容改造老舊水電站不需要移民和水庫淹沒，不增加環(huán)境負擔(dān)，不僅提高水能資源利用效率，促進節(jié)能減排，保護河流生態(tài)環(huán)境，還能消除公共安全隱患，讓當(dāng)?shù)厝罕姷玫礁鄬嵒?，是一項費省效宏、一舉多得，利國惠民的民生工程。

2)建議在投資政策上，要因地制宜給予支持。目前國家是采用按水電站裝機每千瓦補助1000元的標準，補助水電站增效擴容改造項目。從實施過程中發(fā)現(xiàn)，按這個標準補助投資對裝機<1 000 kW以下的水電站，國家補助部分偏低，企業(yè)籌資部分過高，因水電站裝機偏小、效益差，自籌資金籌措難。出現(xiàn)改造標準不高、改造不徹底的問題。

3)建議加強重點流域內(nèi)農(nóng)村水電站增效擴容統(tǒng)一改造。我市庫爾濱流域內(nèi)目前建成4座梯級開發(fā)水電站。計劃“十三五“期間，流域內(nèi)3座水電站統(tǒng)一增效擴容改造，改造時優(yōu)先考慮河流生態(tài)環(huán)境和下游群眾生產(chǎn)生活用水，設(shè)計時增設(shè)生態(tài)流量泄放設(shè)施，優(yōu)化梯級電站運行調(diào)度，有效改善整條河流生態(tài)環(huán)境，促進人水和諧。

6結(jié)語

農(nóng)村水電站進行增效擴容改造，需要研究探討問題較多，采用先進技術(shù)和更換新電氣設(shè)備，通過一次技術(shù)改造，不但可以消除病險安全隱患，全面提高水電站自動化水平，而且還達到機組擴容增效，增加效益的目標。同時統(tǒng)籌考慮流域內(nèi)上、下游水電站用水需求，使流域水能資源有效利用，同時改善河流生態(tài)環(huán)境，保障農(nóng)村用電需要，促進農(nóng)村水電持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻：

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[2]Sl193—1997小型水電站技術(shù)改造規(guī)程[S].北京：中國水利水電出版社，1998.

[3]章旭偉.武義縣杉坑橋電站增效擴容改造實踐[J].北京：中國水能及電氣化，2013.1.2

[4]馬秋海.隴縣段家峽水電站增效擴容改造問題研討[J].北京：中國水能及電氣化，2013.7

文章編號：1007-7596(2016)04-0188-03

[收稿日期]2016-03-10

[作者簡介]肖景賢(1973-)，女，黑龍江黑河人，高級工程師，從事農(nóng)村水電技術(shù)與管理工作；朱萬清(1965-)，男，黑龍江呼蘭人，教授級高級工程師，從水利水電管理工作，曾評為黑河市第四屆拔尖人才。

中圖分類號：TV73

文獻標識碼：B