小型水电站增效扩容电气设计问题研究

王建鑫（甘肃省水利水电工程局安装公司，甘肃　兰州　730046）

小型水电站增效扩容电气设计问题研究

王建鑫
（甘肃省水利水电工程局安装公司，甘肃兰州730046）

水电站在我国水利工程建设中占有很大比重，现阶段我国众多区域都在积极进行小型水电站建设，小型水电站建设数量也在不断增加。但是对我国小型水电站建设进行深入调查发现，其中存在着很多不良不良，对我国小型水电站建设发展造成了非常不良影响，其中较为关键的就是增效扩容电气设计问题。相关工作人员需要不断加强研究力度，对老化小型水电站建设中存在的问题进行深入分析，找寻有效措施对其进行科学性的改造，为我国水利水电工程建设增加新的生命力。

小型水电站；增效扩容；电气设计；问题

经济发展水平不断提高，科学技术也在不断进度，促使我国小型水电站建设具有良好的资金和技术保障，甚至小型水电站已经成为我国区域的支柱型产业，对于促进区域经济发展有着积极影响。但是对我国早期建设的小型水电站运行进行深入调查发现，其中存在着较多不良问题。因为早期缺乏先进科学技术支持，水文资料不够健全，小型水电站规划设计合理性较差，设备与小型水电站建设实际需求存在较大差异。但是不能忽视的是我国小型水电站还具备较大的发展潜力，对小型水电站中增效扩容电气设计问题进行研究是具有现实意义的，下面就对相关内容进行详细阐述。

一、老化小型水电站技改存在问题分析

（一）信息数据不够全面，资料缺失严重

我国众多小型水电站运行时间较长，很多水电站运行时间已经超过了而时间，受到众多不良因素影响，导致图纸信息资料缺失严重，甚至一些机组设备上存在的铭牌都已经丢失，机组性能参数与机组运行实际参数存在较大差异。只是注重小型水利电站建设，对后期管理并没有给与相应的重视程度。没有注重对电站运行相关信息资料进行收集和整理，决策工作开展缺乏水文资料支持，致使选着水轮机与电站运行需求不符合，机组运行效率较低，对水利能源造成了极大浪费，而且运行噪音较大，电力能源损耗较多，大幅度降低了设备应用年限。

（二）机组性能过于落后

对以往建设的小型水电站运行进行深入调查发现，很多小型水电站应用的水轮机都是上世纪五六十年代生产的，这些水轮机设备不仅科学性、先进性较差，而且还存在着较多的质量问题，在加上小型水电站对设备运行维护不够重视，导致众多设备都处于带病运行状态中，设备运行质量和运行效率较大。一些水轮机设备腐蚀情况较为严重，经常会发现故障问题，道水叶和进水阀存在不良渗漏问题，一些叶片存在严重的裂缝问题，甚至叶面已经残缺，设备运行安全不能得到良好保障，设备不能正常的进行开机、关机处理。因为设备安装或者制造存在不良质量问题，水轮机推力轴承运行可靠性较差，电机组绝缘性降低，常有不良问题产生，其中较为严重的就是接地故障问题，降低了机组运行的安全性。水轮机与电气设备匹配程度较差，致使“大车拉小马”问题产生。小型水电站设计不够科学、合理，运行过程中经常会产生不良弃水问题，不仅对设备容量造成了极大浪费，同时也增强了设备的运行损耗。

二、根据小型水电站运行实际情况，对其进行科学改造

小型水电站水头高度和实际流量没有发生较大变化，如果小型水电站水轮机设备过于陈旧，运行性能较差，小型水电站管理人员可以考虑对设备进行更新处理，或者是原有设备进行科学化改造，最终满足增效的实际需求。技术人员对水轮机运行功率确定后，需要对相关配套设施进行检验，同时还需要对辅助设备配置花费进行核算，对其经济性进行进行审核，最终考虑是否对其进行更换处理。如果水头高度和水流实际流量与原设计相比较少了很少，小型水电站改造需要进行减容改造，具体阐述就是以现阶段实际水头和流量为基础，对水轮机的输出功率进行减少，选择合理的转轮设备，或者管理人员考虑对转轮重新进行设计，这样举措的目的在于将水轮机调整到最佳运行状态，增强小型水电站运行效率。还有一种情况就是水头与流量要比原设计高出很多，需要采取扩容改造方式。也就是增强额定输出功率，保证水轮机的高效率运行。

三、电气主接线及短路电流的计算复核

（一）电气主接线

对小型水电站进行扩容改造是促进我国小型水电站实现可持续发展的重要途径，因为水电站运行时间较差，送出工程与系统连接点已经基本确定，对其进行变更的可能性较低，技术人员不需要在对小型水电站的接入可行性进行论证，所以只要当前主接线较为合理，就不需要在对主接线方案进行更改，工作人员只需要遵循相关规范，对机组容量进行审核，选择适合应用的设备就可以了。因为一些小型水电站进行了较多次数的改造，使得员设计的接线形式发生了较大转变，增多或者减少了一些设备，传统布置情况发生了较大变化，最终形成了一种合理性、科学性较差的接线方式，最终导致重复容量较大，能源消耗较高。工作人员需要对主线设计方案进行综合比对，了解输出容量和电压降是否满足扩容需求。

（二）短路电流

要根据目前电力系统的参数，或今后5～10年电力系统发展规划和改造后机组的参数，对短路电流进行重新复核计算，依据复核计算结果来复核现有电气设备的开断能力，或重新选择电气设备的型式和参数。提高电站运行的安全性，减少维护工作量，增加电站经济效益，保证新更新的电气设备能适应电力系统的发展和长期安全稳定运行。

（三）电气设备的选择与布置

1995以前的中小型水电站，由于受当时技术水平和建设资金的限制，电气设备存在性能较差、安全性不符合现要求、维护工作量大以及备品备件难以购买等问题。电气设备的选择应按照安全可靠、技术先进、维护简单方便和经济合理的原则进行，并应适应农村水电站的特点。对电气设备应根据增效扩容后的参数和短路电流计算结果来选取，而不应延用旧设备的参数来确定新设备的参数，这样可保证更换的电气设备能适应目前和将来系统发展的要求。

综上，小型水电站在增效扩容设计和实施过程中，对水轮发电机和电气设备的改造要同水轮机改造一样予以重视。这不仅关系到增效扩容后电站的综合效益，也关系到今后运行过程中人身和设备的安全。

［1］刘建新.小型水电站设备运行管理中存在的问题及完善措施［J］.科技经济导刊，2016，（07）.

［2］蔡广林.自动化控制在小型水电站中的应用［J］.科技创新与应用，2016，（19）.

［3］陈波.小型水电站的组织管理［J］.农村电工，2011，（11）.

（编辑：魏翔）

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1673-9019（2016）20-0046-02

2016-08-03

王建鑫（1987-），男，甘肃会宁人，助理工程师，主要从事电气安装工作。