浅析陈田水库水电站增效扩容改造

陈荣昌

摘 要：国家出台了农村水电增效扩容改造优惠政策，为老旧水电站创造了生机活力，在此政策的惠及下，惠安县陈田水库一、二级水电站（以下简称为陈田电站）列入全国第二批增效扩容改造项目，该项目改造后可充分发挥水资源的利用率，消除安全隐患，提高运行质量，将带来环保、生态、节能、社会、经济等多重效益，有效促进电站健康发展。

关键词：水电站；增效扩容；技术改造

引言

陈田水库位于泉州市泉港区菱溪上游5公里处，坝址截菱溪上游陈田以上流域径流，是一座以灌溉为主、结合防洪发电的多年调节综合利用的中型水库，流域集雨面积29.2km2，总库容2563万m3，兴利库容1742万m3，水库坝后和下游分别开发三座梯级水电站，其中一级电站位于陈田水库坝后，于1984年建成投产发电，装机容量2×400kw，设计水头29m，流量2.54m3/s，多年平均发电量150kwh；二级电站位于陈田水库下游3.5公里处的山坡，于1978年建成投产发电，装机容量2×800kw，设计水头89m，流量2.35m3/s，多年平均发电量350kwh，以上两座水电站历经30多年的运行，而今已是风烛残年，设备老化不堪，运行效率低下，故障频繁。

2011年国家出台农村水电增效扩容改造优惠政策和资金补助办法，2013年正式启动第二批农村水电增效改造项目，犹如一场及时雨使得陈田水电站“枯木逢春”，从此陈田水电站拉开了增效扩容改造的序幕。以下针对陈田一、二级水电站存在问题、增效扩容改造的必要性、机电设备先型，技术改造带来的经济效益必将有力促进电站健康和谐发展。

1 陈田电站存在的主要问题

陈田电站运行30多年来，主要设备严重老化，机械性能逐年衰减，经济效益越来越差，造成单位无经济实力进行设备改造，使得电站机电设备存在的问题犹显突出，一级电站2台水轮机因当初选型错误，主要性能参数与发电机的主要性能参数不匹配，形成“小马拉大车”，出力不足，效率低下，水轮机调速采用手动操作机构，灵敏度较差，水轮机开度打开至60%时主轴就会出现漏水现象，励磁机经常出现火花，故障频繁，长期以来负荷只能达到70%，且设计流量与二级电站不匹配。二级电站2台水轮机的转轮严重气蚀，导水叶间隙偏大，严重漏水，发电机绝缘老化，每次机组要启动时，都必须进行短路烘干数天或长时间上电炉烘干，造成绝缘老化加剧，且浪费能源，高压开关柜及配电装置均属于国家淘汰产品，性能差，继电保护装置均为电磁式继电器保护方式，为独立单元保护，已不能满足快速、灵敏、选择性的要求，且维护量大，需经常停运检修，调速器另部件严重磨损，漏气、漏油、自动化失灵，不能适应当前水电站的安全运行的要求；推力和中导轴承温度偏高，整体效率低下，负荷率只能达到90%，巡视检查强度大，运行人员多，消耗了大量运行成本，电站的更新改造是当务之急。如何充分利用增效扩容的良好时机来增强电站持续稳定健康发展？已是摆在这二座运行30多年的老旧电站面前不容回避的问题。

2 增效扩容改造的必要性

陈田电站增效扩容改造的必要性主要体现以下几个方面：

2.1 充分利用水能资源的需要。通过对电站的改造，发挥潜力，能提升水资源利用率，符合当前建设资源节约型社会的要求。通过更新改造，可提高机组效率，增加可再生的清洁能源，推进生态文明建设有积极意义。

2.2 实施陈田电站增效扩容改造，确保电站持续健康发展。陈田电站增效扩容改造后，有利于提高本区域的电能质量，促进本区域工农业生产发展，推动社会主义新农村建设意义重大。

2.3 提高应急救灾能力的需要。陈田电站作为陈田水库防汛和抢险救灾的应急备用电源，在应急救灾中将具有重要作用，同时可有效解决周边部分群众用电难的问题。

2.4 维护公共安全的需要。陈田电站投建于上世纪70-80年代，由于当时的设计安装技术水平低、制造水平及材料限制、产品质量差、因陋就简，造成先天的安全性能不高。同时，重建轻管，重索取轻投入，正常的维修养护不能保证，经长期运行，设备老化，设施陈旧的现象普遍，存在安全隐患。因此，实施增效扩容改造，对消除公共安全隐患很有必要。

3 增效扩容改造，机电设备选型至关重要

合理、科学选用设备型号是确保技改成功的前提。陈田电站这次机电设备选型依据水利部制定的《农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见》要求，同时结合电站的实际情况，经专家论证后确定选型方案如下：

3.1 水轮发电机组

3.1.1 一级电站：水轮机型号选用HL240-WJ-50；设计水头29m，流量1.67m3/s，额定转速750r/min，额定出力407.2kw，发电机型号采用SFW400-8，额定容量400kw，额定电压0.4kv，功率因数0.8（滞后），频率50HZ，相数三相，额定电流721.7A，额定转速750r/min。

3.1.2 二级电站原发电机容量为2*800kw，现根据实际校核及水能的最佳利用，可扩容至2*1000kw，水轮机型号选用HLJF2058-WJ-60；设计水头89.1m，设计流量1.38m3/s，额定转速1000r/min，额定出力1088kw，发电机型号采用SFW1000-6，额定容量为1000kw，额定电压6.3kv，功率因数0.8（滞后），频率50HZ，相数三相，额定电流114.6A，额定转速1000r/min。

3.2 调速器：一级电站选用CYWT-300，二级电站选用CYWT-600，调速器均采用储能型水轮机操作器，具有手动及自动开停机、增减负荷及带负荷运行等功能，并网后能根据永态转差与频差自动调整出力，可无条件、无扰动地进行自动和手的相互切换，具备如下功能：（1）具有PID调节规律的可编程微机液压调速器，调速功为1000kg.m，额定操作油压为16.0Mpa。调速系统由可编程控器、电液随动系统和油压装置三部分构成，结构型式为分离式。机械控制采用全数字液压系统，电气部分采用单元组合及插件标准化系统结构，由可编程控制器实现，采用囊蓄能式油压装置，具有无需补气。油压装置、调速器电气、机械液压部分组合成一体。（2）调速器采用可编程控制器作为调节控制核心，并配备液晶触摸显示屏作为人机对话接口。通过它可显示：机组频率、频率给定、电网频率、导叶给定、频率模式、开度模式、功率模式、手动运行、自动运行、机频故障、网频故障、导叶位移传感器故障、A/D模块故障、DL位置状态、锁定投入和退出信号等。同时可以通过触摸屏修改参数和调节参数，对调速器进行操作。（3）调速器系统配备与计算机监控系统接口的硬件和软件，便于机组监控系统通讯，实现机组的全自动控制。

3.3 进水闸阀：一级电站采用D941X-10DN800；二级电站采用D941H-16DN600，闸阀在机组正常停机或事故停机时，应可靠关闭，漏水量应满足相关规范要求，应能手动和自动操作，并具有现场和远程监控功能，应设机械限位保护装置。

3.4 主变压器：选用S11-2500/11/6.3节能型变压器，技术参数应符合GB/76541规范要求。

3.5 控制、保护、励磁设备

采用“经济实用、简单可靠、技术先进、便于扩展”的计算机监控系统，达到少人值守的要求。系统采用先进成熟的计算机硬件、软件及网络技术，与励磁、调速器、保护等厂内智能设备进行通信、并预留远方调度接口，采用开放式网络结构，具有数据采集与处理，运行监视与事故报警、控制与调节、统计与制表、系统通信、自诊断与冗余切换、培训仿真系统等基本功能。

一级电站低压机组控制单元采用简单的紧凑式一体化结构，将二次测量、控制、保护设备与一次电气设备同组一屏，做到一机一屏。

二级电站继电保护装置采用微机保护，满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。系统实时性好，抗干扰能力强，软硬件安全可靠，能适应电站现场各种环境的要求。发电机保护、变压器保护、线路保护等配置应满足国家标准规定的要求。

励磁装置采用可控硅励磁，智能型调节器。

4 抓住增效扩容改造契机，促进陈田电站全面健康和谐发展

4.1 增效扩容改造必将有力促进陈田电站三个和谐层面全面提升

4.1.1 增效扩容改造必将促进电站的人与人和谐。发电企业健康和谐发展，人是第一因素，随着增效扩容改造工程的实施，自动化程度的提高，有些岗位将实行无人值班或少人值守，电站的管理工作重心也将由运行管理转化为维护管理，这必将倒逼电站对运行人员的岗位和职责进行重新定岗定职，也必须进一步理顺运行人员各岗位的关系，进一步明确各岗位职责，建立安全运行数字化管理模式，使电站的每位员工在岗位职责上是个独立的个体，在全站安全生产方面又是相辅相成的整体，达到人与人之间和谐相处。

4.1.2 增效扩容改造必须促进电站的人与设备和谐。增效扩容改造后，电站的机电设备科技含量大幅度提高，管理人员和运行人员的技术业务素质必须随之提升。熟练掌握机电设备操作是电站员工的基本技能，是杜绝违章操作和误操作的前提，在人与设备的关系中，人是决定因素。电站增效扩容改造、设备更新不单是为了追求经济效益，同时也要满足人和设备安全可靠性的要求，这次改造将融入大量新设备、新技术、新材料、新工艺，将大幅度提高电站自动化程度，这必将倒逼电站员工主动学习新知识、新技术、牢牢掌握新设备的性能。因此，机电设备厂家必须对电站人员进行技术培训，全面提升电站员工的技术业务素质，达到全员具备驾驭新设备安全运行的能力，实现人与设备和谐。

4.1.3 增效扩容改造必将促进电站设备与设备和谐。水电站运行只有按规范的程序操作才能保证安全生产，各类机电设备只有相互匹配，才能充分发挥应有效能，如果一个环节失调或一个设备故障，都有可能导致全站停产，只有设备的性能达到最佳状态，才是电站安全生产的坚实基础，夯实这个基础就是增效扩容改造工程的前期论证和方案的编制，必须认真对电站原老旧设备的各个环节进行梳理，针对存在问题和历年来积累的经验，努力把现代电力生产中的新工艺、新材料、新技术、新设备融入到改造的全过程，则必将事半功倍。随着增效扩容改造工程的精心组织与实施，可以预见其必将大大地促进陈田电站设备与设备的和谐、必将大幅度提高电站运行安全性和可靠性，必将推进电站全面健康发展。

4.2 增效扩容改造必将有力促进陈田电站效益型电站的建设

发电企业追求单位经济效益的同时也带来了社会效益，一个经济效益和社会效益具优的电站才是电站自身生存与发展的要求，经过改造后的陈田一级电站装机容量为2*400kw，容量不增加，但效率可提高10%以上；二级电站装机容量为2*1000kw，增容25%。改造后的二座电站年平均发电量可增加100万kwh，增长20%，年均增加经济收入30万元，可预见改造后电站将更具有持续健康发展，同时为社会效益发挥积极作用。

4.3 增效扩容改造必将有力促进陈田电站安全型电站的建设

改造老旧电站、淘汰落后设备，采用新技术、新材料、新工艺，全面提升自动化程度，本身就是解决存在问题和消除安全隐患的过程，安全就是企业的生命线，安全就是效益，效益必须依靠安全。本次增效扩容改造不但没有改变电站原来的工程特性，对生态和环境保护有促进作用，而且能充分利用水能资源转化为清洁能源，大幅度提高设备的效率，提升电站安全生产等级和自动化程度，有力地保证电站的安全运行和可持续发展。

参考文献

[1]陈田水库水电站增效扩容改造工程初步设计报告[Z].

[2]福建省农村水电增效扩容改造文件汇编[Z].