广东农村水电站增效扩容改造设计中的几点建议

王圆圆

【摘要】针对广东省农村水电站的现状及发展机遇，经过研究自己数个农村水电站增效扩容改造设计中发现的问题，对农村水电站改造设计提出建议。

【关键词】农村水电站 现状 机遇 增效扩容改造设计 建议

1.广东农村水电站发展现状

截至目前，广东已建成农村水电站9708座，其中1995年以前建成投产的有3957座。这些水电站主要分布在粤东西北的偏远山区，少数民族地区和革命老区，农村水电资源开发，对发展粤东西北山区经济，促进粤东西北山区县财政收入增长起到了积极作用。但是随着时间的发展，这些水电站到现在平均运行了25年左右，有的甚至长达30-40年，均不同程度出现设备陈旧老化、机组效率低下、安全隐患显现、水能资源利用不充分等问题，特别是由于广东洪涝灾害多发的特征，公共安全事故常有发生，农村小水电站已经到了不得不改造的地步。

2.农村水电站发展机遇

按照财政部、水利部部署，从2013年至2015年底，广东省将投入10.2亿元（其中中央财政投入7.6亿元，广东省级财政投入2.6亿元），同时计划带动社会投资14.1亿元，用于广东省农村水电站增效扩容改造，这是历年来广东得到中央财政支持的最大金额单个水利项目。

3.农村水电站增效扩容改造设计中的建议

广东农村水电站的改造既是必需和紧迫的，又得到了国家的大力支持，在此形势下，本人自2013年底至今，参与了粤东地区多个农村水电站增效扩容改造的设计工作，下面仅就个人工作中遇到的一些问题作如下建议供参考。

3.1总体规划

增效扩容改造设计必须综合考虑河流及周边生态环境保护和治理。项目改造要与河流综合规划、防洪规划和谁能资源开发利用规划相衔接，统筹好发电、防洪、供水、灌溉、生态等各方面的用水需求。

3.2详细设计

3.2.1 水轮发电机组改造

因农村水电站建成时间普遍久远，水轮机发电机已不是简单更换叶轮、更换发电机定子等能解决的，同时市面上也很难买到配套零件，故增效扩容改造基本采用整体换新全部或者部分机组的原则。同时考虑到本轮农村水电站增效扩容改造以更换机组为主，厂房的土建部分改动不大，故水轮机类型一般不变，发电机功率在详细计算后可酌情增大。如本人参与设计的《广东省饶平县高堂水闸水电站增效扩容改造工程》，高堂水闸水电站建成于1966年，至今已有48年，采用四台ZDT03-LH-100轴流式水轮机，装机容量434Kw（1×84+1×100+2×125），现机组已经严重老化，故设计中选择全部更换水轮发电机组，水轮机仍采用ZDT03-LH-100轴流式水轮机，装机容量增大为500Kw（4×125）。

3.2.2 调速系统改造

农村水电站一般不参与调频，调速器仅作用于正常开、停机、调节正常有功负荷以及事故停机，同时因发电机功率小，粤东地区很多水电站限于资金问题多选用手动调速器。此类调速器不仅需要更多的人力成本，且可靠性和安全性都存在很大的问题。尤其是停机时遇木石卡阻时，运行人员多采用强力关闭方法，机组是停下来了，但是导叶已变形，这类故障次数越多，导水结构损坏越严重，机组效率损失就越大。故在經济允许的调节下，尤其是针对装机容量较大的机组，均建议在改造中选用电动调速器。广东省饶平县汤溪镇桃丰联合水电站建成于1981年，原装机容量650Kw，，水轮机HL110-WJ-60和HL110-WJ-50，发电机型号为SFW400-8和SFW250-8，限于资金问题等一系列历史原因，当时全采用手动调速器，经过多年的运行，现问题不断，仅调速器就经过多次维修，且机组能效已由建成初期的0.72降至现在的0.32，可见调速系统的重要性。故在本次增效改造扩容中，不仅装机容量由650Kw增大为880Kw（630+250），同时为630Kw机组选用DWT-300自动调速器，该调速器为微机全自动调速器，是专门为低压机组研制的，其体积小、用油少、操作方便，给运行和维护带来了极大的方便，也大大降低了材料的采购成本，间接的增大了发电效益。

3.2.3 变压器系统改造

水电站的低压机组通常是经主变升压后与10kV农村配电线路相连接，过去老电站选用的都是定型10±5%/0.4kV系列配电变压器。由于电站地处偏远山区，线路长压降大。发电机经常需要在较高电压下运行，才能保证发送一定的无功负荷。有的电站电压值高达440V及以上，其危害：一是在高压下运行使发电机、变压器温升提高、绝缘加速老化，绝缘薄弱环节容易击穿；二是难以发足无功功率，并影响机组运行的稳定性，影响经济效益；三是老型号变压器能耗大，且运行年久老化，时常出现故障影响正常发电，需要及时更新、改造。

3.2.4自动化系统改造

随着电力市场的发展，需要增加电站的竞争能力，竞价就是要物美价廉。要做到这样，除了提高供电质量外，还要降低发电成本，其根本的出路就在于减员增效。关键是敢于使用先进自动化设备。选择适用小型水电站的自动监测、控制和保护设备，对其实行遥测、遥信、遥调和遥控，使电站运行实现自动化，做到少人值班或无人值班，提高电站运行的经济性、可靠性和安全性，是技术更新改造的目的之一。

广东省饶平县坪溪水库双溪水电站增效扩容改造中，装机容量保持4000Kw不变。该水电站资金相对充裕，故应业主需要，本次增效扩容改造中新增微机自动化监控系统设计，主要加装了发电机主保护装置、发电机后备保护测控装置、变压器主保护装置、主变测控装置、主变有载调压控制装置、线路保护测控装置等。当然提高水电站的自动化水平当前仍有不少困难，双溪水电站自动化控制系统预算投资70万，在国家补贴资金有限的前提下，很多小水电站无力承担；同时由于现有水电站管理人员普遍水平较低，自动化系统运行难于保障。以上问题均制约了自动化系统的普及，条件不允许的水电站在改造设计中建议采用分步走的战略，依自动化监测保护装置重要性及现有资金逐步购置，以提高自身的技术水平。

4.结语

小水电的技术更新改造，首先是更新已经达到使用年限的机电设备和对年久达不到运行标准的水工建筑物进行修复，再就是根据现在变化了的水利电力环境，改造已不适应现有条件的设备和建筑物。因此，电站的技术更新改造，不仅是在原来的技术水平上以新换老，而是一个再创造的过程，实际上牵涉到水力资源配置的重新考虑以及合理利用问题，节约用水、电力市场需求、环境保护等问题，寻求适应不断发展的社会经济的需要问题。从设计人员的角度出发，我们在完善自身的专业知识的同时，要懂得把这些知识更好的运用到农村水电站增效扩容改造设计中，同时要兼顾当地的经济水平及业主的合理诉求，在有限的资金前提下选择最合理的改造方案以达到节省资金，见效快捷，提高经济效益的目的。同时，我们也希望政府可以加大宣传和引资力度，采取多种措施，使广东农村水电站尽快完成增效扩容改造，进而推动当地经济的进一步发展腾飞。

参考文献：

1、《关于广东省农村水电增效扩容改造实施方案的批复》（水规计〔2013〕284号）；

2、《广东省农村水电增效扩容改造财政补助资金和项目管理办法》。

3、《小型水电站技术改造规范》（GB/T 50700-2011）。