石家庄市小水电站现状与技术改造浅析

2015-05-24白红然

小水电 2015年1期

白红然

石家庄市小水电站现状与技术改造浅析

白红然

（石家庄市水电及农村电气化发展处，河北石家庄050021）

石家庄市小水电站主要分布在西部6个山区县中，大多数建于20世纪七八十年代，经过几十年的运行，普遍存在设备超期服役、技术落后、发电效率低等问题。针对这些问题，在先进性、合理性、经济性和特殊性的原则下，通过科学调度、提高水电站自动化水平、增容等一系列措施对现有水电站进行技术改造，有利于保证水电站安全生产和降低检修费用，同时也是提高水电站经济效益的一种有效途径。

小水电；技术改造；安全生产；措施

石家庄市位于河北省中南部，境内地势西高东低，水能资源主要分布在滹沱河干流、冶河、甘陶河、绵河、磁河上，理论蕴藏量为35万kW，可开发量为19万kW，已开发量为10万kW。截至2013年底，已建成农村水电站49座，总装机容量29488kW，年平均发电量5800万kW・h。

1 存在问题

石家庄市小水电站大部分建于20世纪七八十年代，普遍存在设备老化、绝缘性差、控制保护方式落后、机组振动及噪音大等问题，严重威胁着电站职工的身心健康和水电站的安全运行，亟需进行技术改造。

1.1 设备老化，年久失修，机组出力不足

经过几十年的运行，这些小水电站机电设备已经严重老化，发电机与水轮机各主要部件损坏严重，定子、转子的绝缘已严重老化，容易引发故障，威胁机组安全运行。有的老机组生产厂家已不存在，无备品备件，机组带病运行，达不到机组铭牌出力。1.2 小水电站效益受季节影响大

大多数水电站无法进行水力调节，水力发电受季节、气候等因素的影响较大，机组在丰水季节经常处于满负荷运行，而枯水季节多数处于50%出力以下运行，不仅发电效率低，而且机组会出现振动大、气蚀严重等现象，导致设备加速老化。

1.3 厂房噪音过大

早年投入运行的机组往往多考虑经济实用，在厂家生产制造和电站设计安装的过程中，很少考虑机组噪声的问题，因此，小型水轮发电机组的噪音普遍较大，该类电站的职工长期在噪音严重的机组旁值守，其身心健康受到严重影响。

1.4 保护装置比较落后，自动化水平不高

早期建成的小水电站由于当时二次保护发展的技术水平限制和资金的不足，电站运行管理、监控、操作、记录等均需人工进行，当机组发生异常时，难以及时报警，常出现保护误动和拒动的现象；这对安全生产造成极大威胁，有时还会损坏设备，造成巨大的经济损失。

2 技术改造

水电站的技术改造，必须贯彻先进性、合理性、经济性和特殊性原则，应该针对各水电站的具体情况，因地制宜，进行优化设计。所谓先进性就是要择优选用性能先进、技术成熟的好转轮主设备和配套性能先进、运行可靠的辅助设备；合理性就是要紧密结合和妥善处理水电站的不可变更或不宜变更的制约条件；经济性就是要在有限的投资情况下，尽量增加年发电量，提高水电站的经济效益；特殊性就是特殊问题用特殊办法处理［1］。

2.1 对老化电站进行技改，提高机组出力

石家庄市农村水电站大多可采用更新改造或增容改造方式，达到增容、增加年发电量的目的。对于要技改的水电站，进行总体规划、总体设计，通过更换高效抗气蚀抗磨损转轮，提高发电机绝缘等级，改善机组冷却条件，采用静止可控硅励磁或无刷励磁技术、塑料瓦等途径提高机组出力、提高机组效率、延长机组寿命。对超过使用年限且经技术改造认证仍达不到要求的发电机组，要求电站报废重建或强行淘汰。石家庄市水电及农村电气化发展处对需要更新改造的电站进行摸底调查，优先考虑花钱少、改造效益好的电站列入“十三五”规划，最终筛选出13座水电站列入“十三五”规划技改项目，改造后新增装机1325kW，新增发电量23.94万kW・h。

2.2 科学调度，提高水电站经济效益

由于大多数水电站无法进行水力调节，丰水期造成系统电力有余，大量弃水，枯水期则造成电网缺电。对此，电站技术负责人必须加强与气象部门的联系，根据来水量、弃水量、实际运行的水头范围、机电设备状况进行科学调度。对于水库电站，按照电站满负荷发电所需流量考虑泄洪流量，最大限度地减少弃水，实现效益最大化；对于梯级电站，充分利用调节池，科学调度下泄流量，使梯级电站整体效益最佳。

2.3 提高电站自动化水平，改善运行环境

石家庄市老旧电站普遍存在的问题是自动化水平比较低，大多采用整步表监测法手动操作并网，不仅并网时间长、空载水的消耗大，而且容易导致非同期的并网，给电网和电站的安全带来很大的危机。为了确保电站安全生产，有效降低空载水耗，减轻运行人员劳动强度，2013年4月，石家庄市水电及农村电气化发展处组织开展了农村水电先进技术推广年活动，积极推广自动并网技术，先在平山县小觉水电站、十里坪水电站进行试点应用，后逐步在全市推广，深受电站管理者和值班员的好评。对于总装机大于1000kW的电站应尽量采用自动化程度较高的微机综合自动化系统，并且不断地提高运行人员的技术水平；对于总装机小于1000kW的电站就采用可靠易维修的继电保护装置。如张河湾水电站采用河北北恒科技有限公司研制的TH2000水电站微机监控保护系统，实现了自动监测、控制、保护，通过对电站各设备信息数据进行采集，当设备运行状态异常时，微机监控系统会自动报警并提示故障原因；当设备出现事故时，微机监控系统能及时实现停机操作，保证了电站设备运行的可靠性。该电站还将水库安装的水位自动监测装置与微机监控保护系统相结合，微机监控保护系统能自动给机组分配有功和无功功率，确保机组在高效区运行，实现了电站优化运行。微机控制室与厂房机组隔离，极大地改善了运行条件，实现了“无人值班（少人值守）［2］”，提高了电站运行的自动化管理水平，减轻了运行人员的劳动强度，大大改善了工作人员的工作环境；这也是农村水电站自动化的发展趋势。