武义县杉坑桥电站增效扩容改造实践

章旭伟

（浙江省武义县小水电发展有限责任公司，321200）

1 工程概况

杉坑桥电站位于柳城镇内杉坑村，43省道上松线旁，截瓯江水系宣平溪支流杉溪之水发电，集雨面积78.6km2，多年平均降雨量1750mm。电站建有9.5万m3调节水库一座。电站引水系统共长2.28km，其中隧洞5处长度1655m、引水明渠5处长度625m。采用10kV专线经柳城变电站并入华东电网，线路总长为6.93km。该电站始建于1987年初，1989年1月竣工发电。电站设计水头41.5米，原装机2×320kW，后另设压力管道、厂房，增容1×320kW，电站流量3.2m3/s，3台机组平均年发电量为282万kW·h。

2 改造必要性和迫切性

杉坑桥电站建设年代较早，限于当时历史条件，建设中存有诸多安全隐患，而且经过多年的运行，设备老化严重。主要问题有以下几个方面：

1）部分渠段地质条件较差，基础处理不彻底，运行中明渠多次发生坍塌和沉陷事故，压力前池底板开裂，漏水严重、直接影响电站的安全运行生产，对电站运行人员及附近村民的生命财产也构成极大的威胁。

2）机电设备老化，效率低下。电站1＃、2＃机组为80年代产品，已到报废更新年限，市场上备品备件均已较难找到，只能带病运行， 3＃机组也已将近运行了15年，存在严重安全隐患。电站二次设备均为旧型号，达不到部颁标准A类要求，不符合水利部《农村水电技术现代化指导意见》提出的“在农村水电站发电供电和经营管理全面运用现代技术，实现无人值班、少人值守”的要求。

3）水资源浪费，经济效益差。电站建成后，随着经济社会发展，二十多年来电站上游陆续共建了11座电站调节能力明显增强，上游正常发电入库流量为5.5m3/s， 杉坑桥电站发电流量为3.2m3/s，虽然电站建有库容为9.5万m3调节水库，但因多年使用，淤积严重，调蓄能力下降，造成了水资源的严重浪费。由于国有企业招入员工较难、原运行人员配额不足，电站采用个人承包运行方式经营，在技术上、管理上均难达到国家规范要求，存在严重安全隐患。由于电站建成年份较早，上网电价较低，峰谷比低，电站经济收益较差。

4）送出工程隐患严重。电站建成较早，10kV送出线路底下由于近年来农村农业生产中对林地的开发利用加大，林木生长对线路危害次数明显增多。线路在城镇镜内路段部分，由于农民生活生产建设，开发区的建设活动屡有危害事件发生。

3 实施情况

3.1 改造的原则

1）执行水利部《农村水电技术现代化指导意见》、浙江省地方标准DB33/T809-2010及其它相关标准。

2）消除安全隐患，保证可靠运行，尽量多利用水能，提高机组效率。电站规模小、能配置的运行人员少，尽量提高自动化水平，实现“无人”值班。

3）必须保证设备的技术水平，在保证安全可靠的前提下选择技术水平高的设备，不要一味的要求价格及性价比。尽量利用原有可以再利用的设备和设施，减少投资。

3.2 取得的成效

电站于2011年10月正式动工改造，2012年5月投产试运行。改造具体的措施及取得的成效如下所述:

1）提高水能利用率，减少安全隐患。通过对引水系统中明渠底板破裂部分进行处理，对前池底板开裂部分进行破除，重新进行了加筋混凝土浇筑，消除电站引水系统中的安全隐患，阻止坍塌和沉陷事故的发生，保障了电站人员、设备及附近村民的生命财产安全。随着社会经济发展，电站上游陆续新建了多座调节水库，同时对杉坑桥电站水库淤积进行清理，合理有效利用调节库容。在合理有效利用原水工部分基础上，尽量减少投资，经多方案比较决定增容改造后装机容量从原来3x320kW增至3x630kW，设计流量为6m3/s，年发电量可由原来的282.3kW·h增至350.3kW·h，大大提高了水资源的利用率。

2）提高信息化水平，实现远程控制。改造后，电站实现了远程控制，真正实现“无人”值班，少人值守。实现远程控制，数据链路及通信系统建设是关键。目前小型水电站远程自动控制需架设专用光纤，建立局域网来实现电站“无人”值班。就目前来看，远程操作控制的数据通路方式政策处理难、施工复杂、投资大，很难实现。我们通过对电子市场上通信设备的调研，确定VPN通信设备满足电站的改造需要。VPN设备目前已经广泛应用于各个行业，在大型企业的办公及财务系统中使用效果很好，利用它的加密功能、建立多通道，在广域网中建立点对多点的虚拟局域通道网络，保证电站与远程控制中心之间数据传输的安全、可靠，达到远程操作控制对数据链路的要求，开创了小型水电站数据传输的新模式。

3）提高了上网电价，增加收入，解决了运行人员配置与规范管理之间的矛盾，实现了一定的经济效益。改造之前电站平均上网电价较低，原电站装机容量偏小、电量峰谷比较低，改造后电站发电量增加、峰谷比大幅提高、上网电价上浮，电站电费收入增加。电站增效扩容改造后，采用了先进的监控技术，实现了电站“无人”值班，机组远程计算机监控，将运行人员从常规配额中的8人减少至现在的3人运行（远程控制中心），大大减少了运行人员数及运行人员的劳动强度。减少了5名运行人员的运行成本10余万元（以2011年计算，2.3万/年/人×5人），提高了电站的经济效益。

4）电站通过增效扩容改造，提高了整个电站上属公司的整体技术水平、管理水平和装备水平。公司在县城建立了电站远程运行控制中心，可以最终实现对公司下辖10个电站二十余套机组的远程控制，各电站相关信息可以及时、准确地传至公司，提高了运行的可靠性、安全性。同时也实现了以较少人员在远程控制平台管理多个电站运行，大大减少了现场运行强度及成本，提高经济效益，增强了安全保障。

4 改造的体会

通过杉坑桥电站的改造，我们住要有以下几个心得体会。

1）必须收集整理好电站的历史数据，详细了解电站的实际运营情况，熟悉电站原有设备的状况。我们调阅了电站近二十年来的相关运行和水文资料，通过整理计算，现场验证保证了技改工作的准确性。检查原有设备的状况，合理有效利用原有的可以利用的部分设施，本着节约的原则，尽量减少浪费。例如引水钢管部分的利用就节约了近六十余万元。

2）必须明确改造目标。根据电站实际情况，我们确定了电站改造后最终要实现“无人值班”的目标。在此目标的指引下，我们参观了多个改造过的相近情况的水电站，吸取他们的经验和教训，总结出了在改造中需加强对通信系统、硬件配置、图像清晰度等方面的工作。同时，组织多位专家和领导对相关的二十余家设备生产厂家进行考察，了解目前市场上水电设备产品的技术性能，为选定满足改造目标的设备做好准备，从硬件上确保了改造的顺利完成。

3）要制定步骤合理的实施计划，并且明确分工、统筹协调。要充分了解各项工作的工艺特点和要求，在计划制定中充分考虑（例如处理土建与机电安装、机械安装与电气设备安装、一次设备与二次设备等 关系）。

5 结语

杉坑桥电站增效扩容改造的实施，既消除了安全隐患又增加了一定的电站效益，成效显著，达到了较高的综合自动化水平，实现了电站“无人”值班、远程控制，安全可靠性、技术先进性以及社会经济性都有明显提高。同时，该电站改造为小水电站远程中心控制，由一个控制中心同时控制多个小水电站，为此类项目提供了宝贵经验，建立了一种新的小水电运行发电、管理模式。