太河水電站改造方案與實(shí)施

陳久旺，王海峰淄博富泰水利建筑安裝公司

太河水電站改造方案與實(shí)施

陳久旺，王海峰
淄博富泰水利建筑安裝公司

文章介紹了電站的基本情況及改造的原因，當(dāng)前電站存在的主要問(wèn)題（技術(shù)落后，機(jī)電設(shè)備老化；電氣一次、二次設(shè)備不符合要求；噪音），提出了電站改造的必要性，并就電站改造的設(shè)計(jì)原則和水電站的改造方案以及改造后的效果，分別作了介紹。對(duì)電站改造方案實(shí)施后，電站在安全性、實(shí)時(shí)性、可靠性等作了介紹，為下一步的“無(wú)人值班”（少人值守），奠定了基礎(chǔ)。

水電站；改造方案；實(shí)施

一、電站簡(jiǎn)介及改造原因

太河水電站建于1998年，1999年4月投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量1130kw。發(fā)電機(jī)組3臺(tái)，年發(fā)電量400萬(wàn)kw.h?，F(xiàn)裝有250kw機(jī)組2臺(tái)，另1臺(tái)630kw發(fā)電機(jī)組未裝，總裝機(jī)容量500kw，年平均發(fā)電量211.2萬(wàn)kw.h。

電站自運(yùn)行至今已有15年。在發(fā)揮巨大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益的同時(shí)，電站的機(jī)械設(shè)備及電器設(shè)備大部分已老化嚴(yán)重，威脅著電站的正常運(yùn)行。在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下，電站于2014年開(kāi)始升級(jí)改造。

二、當(dāng)前電站的主要問(wèn)題有

1、技術(shù)落后，機(jī)電設(shè)備老化。電站安裝的2臺(tái)臥式混流機(jī)組（水輪機(jī)型號(hào)HL260-WJ-50、發(fā)電機(jī)型號(hào)SFW250-8/850、調(diào)速器型號(hào)TT-300）已經(jīng)列入小型水電站機(jī)電設(shè)備應(yīng)淘汰的產(chǎn)品目錄中。而且，機(jī)組經(jīng)過(guò)15年的運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪汽蝕嚴(yán)重，水輪機(jī)出力下降。發(fā)電機(jī)絕緣老化嚴(yán)重，超過(guò)報(bào)廢年限。在生產(chǎn)運(yùn)行中存在極大的安全隱患。調(diào)速器更是老化嚴(yán)重，1#調(diào)速器已不能打到手動(dòng)位置，2012年以來(lái)的多次并網(wǎng)中，在開(kāi)度沒(méi)有變化的前提下，轉(zhuǎn)速、機(jī)端電壓突然下降，造成并網(wǎng)困難。調(diào)速器的關(guān)停也進(jìn)行多次改進(jìn)（交流電機(jī)換成直流電機(jī)，加裝手搖開(kāi)關(guān)）。在滿負(fù)荷狀態(tài)下，遇有電網(wǎng)故障或線路落雷，手搖關(guān)機(jī)來(lái)不及。開(kāi)關(guān)跳閘，全站停電的情況下，蝶閥無(wú)法關(guān)閉，自動(dòng)關(guān)機(jī)線路和直流電機(jī)出現(xiàn)故障，只有手動(dòng)關(guān)閉調(diào)速器，若是無(wú)法關(guān)閉，形成飛車(chē)，危及到人身和設(shè)備安全。

2、電氣一次設(shè)備已不符合電網(wǎng)要求，運(yùn)行維護(hù)成本太高。10KV高壓配電裝置采用高壓柜，無(wú)防護(hù)措施，柜內(nèi)使用SN10少油斷路器，這些設(shè)備均列入國(guó)家公布的淘汰產(chǎn)品名錄中。10KV線路保護(hù)柜運(yùn)行已經(jīng)15年，已經(jīng)達(dá)不到電業(yè)局規(guī)定的6年更換，8年強(qiáng)制更換的要求，柜中線路上的電器元件老化嚴(yán)重、設(shè)備陳舊、操作不靈、誤動(dòng)作現(xiàn)象頻發(fā)，維修零部件無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，也需更換。

3、電氣二次設(shè)備超過(guò)使用年限，應(yīng)整套報(bào)廢。電站電氣二次設(shè)備以老式的繼電器為主，主要結(jié)構(gòu)陳舊、性能落后。不能發(fā)出正確的指令與信號(hào)，導(dǎo)致電站事故頻發(fā)，存在安全隱患。滿足不了最基本的運(yùn)行管理要求。

4、噪音。當(dāng)年建電站時(shí)，把主控室和車(chē)間廠房建在了一起，結(jié)果在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪音一般在80分貝左右。對(duì)值班人員精神和身體造成極大的危害。

三、改造的必要性

1、消除安全隱患、保障人身和設(shè)備安全的迫切必要。

2、發(fā)展可再生資源、促進(jìn)節(jié)能減排。

四、電站改造的設(shè)計(jì)原則

電站按“無(wú)人值班”或者“少人值守”的要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。按照全廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、常規(guī)控制為輔的指導(dǎo)思想進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置。在正常運(yùn)行情況下，能夠保證對(duì)電站的有效控制，不需要現(xiàn)場(chǎng)值班人員的干預(yù)，發(fā)生異常情況時(shí)能及時(shí)報(bào)警、自動(dòng)停機(jī)、跳閘并自動(dòng)采取必要的措施，避免事態(tài)的擴(kuò)大，減少損失，確保人身和設(shè)備的安全。

五、電站的改造方案

1、對(duì)兩臺(tái)水輪機(jī)進(jìn)行大修，達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定可靠的目的，提高機(jī)組效率。

將原2臺(tái)調(diào)速器更換為數(shù)字閥PCC可編程智能調(diào)速器（型號(hào)YZFT-300/16），它集成了可編程邏輯控制器（PLC）的標(biāo)準(zhǔn)控制功能和工業(yè)計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)功能。能方便地處理開(kāi)關(guān)量，模擬量，進(jìn)行回路調(diào)節(jié)。用數(shù)字閥替代傳統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換器和主配壓閥，降低了對(duì)油質(zhì)的要求，該型調(diào)速器去掉了接力器的反饋杠桿，減化了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)。又因?yàn)樵撓到y(tǒng)的電磁閥具有手動(dòng)閥和事故閥的功能，減化了調(diào)速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)杠桿、無(wú)管路、可靠性高的調(diào)速器。

2、一次、二次電氣設(shè)備部分

電氣主接線：水電站2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量250KW，發(fā)電機(jī)電壓由0.4KV經(jīng)本站主變將電壓升為10KV，由高壓斷路器接入10KV母線。10KV側(cè)配站用電變壓器1臺(tái)。勵(lì)磁裝置采用微機(jī)勵(lì)磁裝置（型號(hào)FWLZ-S/2C），10KV開(kāi)關(guān)柜、0.4KV配電屏以及發(fā)電機(jī)控制柜等均進(jìn)行了更換。主要電氣設(shè)備選擇均按其所在回路額定電壓和額定電流選擇，并以短路熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)，均滿足要求。

繼電保護(hù)：根據(jù)《小型水力發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》及本站具體情況，發(fā)電機(jī)、變壓器、10KV進(jìn)線、10kvPT等的保護(hù)均在微機(jī)保護(hù)單元完成。同期裝置采用自動(dòng)準(zhǔn)同期方式并車(chē)，同期裝置2臺(tái)發(fā)電機(jī)各設(shè)1套，并且增設(shè)手動(dòng)并網(wǎng)裝置，使其在不能正常并網(wǎng)的前提下可以進(jìn)行手動(dòng)并網(wǎng)。裝在三合一控制柜上。中央信號(hào)：各微機(jī)保護(hù)單元、PLC將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)監(jiān)控主機(jī)上，主機(jī)帶有語(yǔ)音設(shè)備，完成中央信號(hào)系統(tǒng)報(bào)警功能。

3、新建中控室及辦公室一處，減輕了機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的噪音對(duì)值班人員的影響。

4、其他：水電站副廠房設(shè)在高壓室，5塊高壓柜布置在高壓室。計(jì)算機(jī)監(jiān)控主機(jī)、視頻工作站、直流屏、監(jiān)控監(jiān)視屏布置在機(jī)房控制室。UPS電源屏布置在中制室。

防雷接地，廠房在樓頂設(shè)置了避雷網(wǎng)，并與廠房的鋼筋結(jié)構(gòu)相連接，防止直擊雷。低壓母線加裝裝設(shè)避雷器和防浪涌保護(hù)器。電源進(jìn)線進(jìn)入配電柜時(shí)進(jìn)行零線重復(fù)接地。配電柜和三合一柜柜體、鎧裝電纜外皮等均設(shè)專用接地線與接地裝置相連。不滿足要求的重新敷設(shè)接地體，對(duì)于總接地裝置實(shí)測(cè)其接地電阻，其值不大于1歐姆。若不符合要求，則加裝人工接地體直至滿足要求。

六、改造后的效果

綜上所述，通過(guò)技術(shù)改造，太河水電站自動(dòng)化系統(tǒng)性能指標(biāo)得到極大的提高；在安全性方面，無(wú)論從系統(tǒng)的安全性、網(wǎng)絡(luò)安全性還是控制操作的安全性上都將有很大的提高；實(shí)時(shí)性方面，在數(shù)據(jù)刷新周期、控制響應(yīng)等方面都將滿足電力系統(tǒng)生產(chǎn)的要求；可靠性方面，系統(tǒng)中任何設(shè)備的單個(gè)元件故障將不會(huì)造成系統(tǒng)關(guān)鍵性故障；在軟件功能方面，將盡可能的滿足現(xiàn)代電力企業(yè)發(fā)展要求及遠(yuǎn)方調(diào)度部門(mén)集控要求。尤其是新建中控室，遠(yuǎn)離了電站的噪音，保障了職工的身體健康。總之，電站改造后，為實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”（少人值守）打下良好基礎(chǔ)。

陳久旺（1976-），男，漢族，山東淄川人，工程師，研究方向：小型水電站運(yùn)行管理與維護(hù)。