太河水电站改造方案与实施

陈久旺，王海峰淄博富泰水利建筑安装公司

太河水电站改造方案与实施

陈久旺，王海峰
淄博富泰水利建筑安装公司

文章介绍了电站的基本情况及改造的原因，当前电站存在的主要问题（技术落后，机电设备老化；电气一次、二次设备不符合要求；噪音），提出了电站改造的必要性，并就电站改造的设计原则和水电站的改造方案以及改造后的效果，分别作了介绍。对电站改造方案实施后，电站在安全性、实时性、可靠性等作了介绍，为下一步的“无人值班”（少人值守），奠定了基础。

水电站；改造方案；实施

一、电站简介及改造原因

太河水电站建于1998年，1999年4月投入运行，设计装机容量1130kw。发电机组3台，年发电量400万kw.h。现装有250kw机组2台，另1台630kw发电机组未装，总装机容量500kw，年平均发电量211.2万kw.h。

电站自运行至今已有15年。在发挥巨大经济、社会、环境效益的同时，电站的机械设备及电器设备大部分已老化严重，威胁着电站的正常运行。在各级领导的关怀下，电站于2014年开始升级改造。

二、当前电站的主要问题有

1、技术落后，机电设备老化。电站安装的2台卧式混流机组（水轮机型号HL260-WJ-50、发电机型号SFW250-8/850、调速器型号TT-300）已经列入小型水电站机电设备应淘汰的产品目录中。而且，机组经过15年的运转，转轮汽蚀严重，水轮机出力下降。发电机绝缘老化严重，超过报废年限。在生产运行中存在极大的安全隐患。调速器更是老化严重，1#调速器已不能打到手动位置，2012年以来的多次并网中，在开度没有变化的前提下，转速、机端电压突然下降，造成并网困难。调速器的关停也进行多次改进（交流电机换成直流电机，加装手摇开关）。在满负荷状态下，遇有电网故障或线路落雷，手摇关机来不及。开关跳闸，全站停电的情况下，蝶阀无法关闭，自动关机线路和直流电机出现故障，只有手动关闭调速器，若是无法关闭，形成飞车，危及到人身和设备安全。

2、电气一次设备已不符合电网要求，运行维护成本太高。10KV高压配电装置采用高压柜，无防护措施，柜内使用SN10少油断路器，这些设备均列入国家公布的淘汰产品名录中。10KV线路保护柜运行已经15年，已经达不到电业局规定的6年更换，8年强制更换的要求，柜中线路上的电器元件老化严重、设备陈旧、操作不灵、误动作现象频发，维修零部件无法购买，也需更换。

3、电气二次设备超过使用年限，应整套报废。电站电气二次设备以老式的继电器为主，主要结构陈旧、性能落后。不能发出正确的指令与信号，导致电站事故频发，存在安全隐患。满足不了最基本的运行管理要求。

4、噪音。当年建电站时，把主控室和车间厂房建在了一起，结果在机器运转时，噪音一般在80分贝左右。对值班人员精神和身体造成极大的危害。

三、改造的必要性

1、消除安全隐患、保障人身和设备安全的迫切必要。

2、发展可再生资源、促进节能减排。

四、电站改造的设计原则

电站按“无人值班”或者“少人值守”的要求进行总体设计。按照全厂综合自动化系统以计算机监控为主、常规控制为辅的指导思想进行总体设计和系统配置。在正常运行情况下，能够保证对电站的有效控制，不需要现场值班人员的干预，发生异常情况时能及时报警、自动停机、跳闸并自动采取必要的措施，避免事态的扩大，减少损失，确保人身和设备的安全。

五、电站的改造方案

1、对两台水轮机进行大修，达到运行稳定可靠的目的，提高机组效率。

将原2台调速器更换为数字阀PCC可编程智能调速器（型号YZFT-300/16），它集成了可编程逻辑控制器（PLC）的标准控制功能和工业计算机的分时多任务操作系统功能。能方便地处理开关量，模拟量，进行回路调节。用数字阀替代传统的电液转换器和主配压阀，降低了对油质的要求，该型调速器去掉了接力器的反馈杠杆，减化了整个调速系统。又因为该系统的电磁阀具有手动阀和事故阀的功能，减化了调速器内部结构，实现了真正意义上的无杠杆、无管路、可靠性高的调速器。

2、一次、二次电气设备部分

电气主接线：水电站2台水轮发电机，单机容量250KW，发电机电压由0.4KV经本站主变将电压升为10KV，由高压断路器接入10KV母线。10KV侧配站用电变压器1台。励磁装置采用微机励磁装置（型号FWLZ-S/2C），10KV开关柜、0.4KV配电屏以及发电机控制柜等均进行了更换。主要电气设备选择均按其所在回路额定电压和额定电流选择，并以短路热稳定度进行校验，均满足要求。

继电保护：根据《小型水力发电站设计规范》及本站具体情况，发电机、变压器、10KV进线、10kvPT等的保护均在微机保护单元完成。同期装置采用自动准同期方式并车，同期装置2台发电机各设1套，并且增设手动并网装置，使其在不能正常并网的前提下可以进行手动并网。装在三合一控制柜上。中央信号：各微机保护单元、PLC将信号送入计算机监控主机上，主机带有语音设备，完成中央信号系统报警功能。

3、新建中控室及办公室一处，减轻了机械设备所产生的噪音对值班人员的影响。

4、其他：水电站副厂房设在高压室，5块高压柜布置在高压室。计算机监控主机、视频工作站、直流屏、监控监视屏布置在机房控制室。UPS电源屏布置在中制室。

防雷接地，厂房在楼顶设置了避雷网，并与厂房的钢筋结构相连接，防止直击雷。低压母线加装装设避雷器和防浪涌保护器。电源进线进入配电柜时进行零线重复接地。配电柜和三合一柜柜体、铠装电缆外皮等均设专用接地线与接地装置相连。不满足要求的重新敷设接地体，对于总接地装置实测其接地电阻，其值不大于1欧姆。若不符合要求，则加装人工接地体直至满足要求。

六、改造后的效果

综上所述，通过技术改造，太河水电站自动化系统性能指标得到极大的提高；在安全性方面，无论从系统的安全性、网络安全性还是控制操作的安全性上都将有很大的提高；实时性方面，在数据刷新周期、控制响应等方面都将满足电力系统生产的要求；可靠性方面，系统中任何设备的单个元件故障将不会造成系统关键性故障；在软件功能方面，将尽可能的满足现代电力企业发展要求及远方调度部门集控要求。尤其是新建中控室，远离了电站的噪音，保障了职工的身体健康。总之，电站改造后，为实现“无人值班”（少人值守）打下良好基础。

陈久旺（1976-），男，汉族，山东淄川人，工程师，研究方向：小型水电站运行管理与维护。