贵州省余庆县方竹水电站增效扩容改造工程浅述

王鹏宇

摘要：本文通过对方竹水电站增效扩容改造可行性及改造实施情况进行论述，提出实施增效扩容改造对水电站安全、经济、稳定运行的必要性、可行性。

关键词：农村水电站；增效扩容改造；必要性；效益

一、概述

余庆县方竹水电站地处遵义市余庆县龙溪镇，发电取水为乌江右岸一级支流余庆河下游，站址距余庆县城41km，距龙溪镇17km，交通较为方便；笔者有幸参与该电站的初步设计审查和技改期间建设管理，下面就电站改造前和技改后的情况作简要介绍。方竹电站水库坝址以上集水面积1323km2，多年平均流量22.00m3/s，大坝为砌石拱坝，最大坝高66.0m，水库正常水位552.00m，正常蓄水位库容5020m3，为不完全年调节水库，工程主要任务是发电；工程枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、发电引水系统、发电厂房、升压站、冲沙兼放空底孔等组成。电站开发方式为坝后式，原设计水头43m，单机引用流量7.17 m3/s，电站总装机3×2500 kW，多年平均发电量3904万kw·h，年利用小时数5205h，工程于1994年建成投产；电站业主为贵州中水能源股份有限公司遵义分公司。站内安装3台HL220-LJ-100型水能机，3台YPLT-1800型调速器，配3台SF2500-12/2600发电机，2台S9-6300/35变压器。发电机机端电压6.3kV，经35 kV一回线路上网。

二、实施改造的必要性

电站自投运以来，经过多年运行，机电设备陈旧老化，效益低下；由于受当时技术和经济条件限制，电站在操作、控制、保护等方面采用传统方案设计，无消防设施，安全隐患较多，已经不能跟上时代发展对农村水电站管理的要求，同时，由于水能机出力下降，水量利用率较低，发电量逐年减少，近5年平均发电量为3225万kw·h，远低于设计水平，电站运行效益明显下降，实施改造势在必行。2012年，经国家水利部、财政部批准，贵州省纳入全国实施农村水电站增效扩容改造第二批省份，根据实施增效扩容改造相關要求，电站业主抓住这次机遇，项目经遵义市水务局和财政局审查报批后，方竹水电站作为增效扩容项目获准进行改造。

三、改造方案

由于电站水库规模为中型，大坝为砌石拱坝，发电取水为坝身管道取水，故本次技改暂不考虑管道改造，只考虑机电设备及辅助系统。经过技术经济比选，最后确定技改后装机容量为3×3500kW。根据水利部《关于印发农村水电增效扩容改造项目初步设计指导意见的通知》和《关于印发农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见的通知》要求，并结合目前各个水能机、发电机生产厂家成熟产品。本次改造按“无人值班、少人值守”控制方式设计。

（一）水能机、发电机、调速器。原水能机出力不能满足3500 kW要求，经相同运行工况下对水能机比选，本次技改拟选用水能机型号为HL702X-LJ-100，效益为88%，所选转轮直径没有改变，尾水管压力脉动在允许范围内，保留原水能机蜗壳、座环、尾水管等埋件部分，只更换水能机转轮、导水机构、主轴、轴承等，技改方案有投资较省、不影响原水能发电机组基础、施工时间短等优点。发电机型号为SF3500-12/2600，发电机转子、定子绝缘等级为F级，较原来B级提高一级，发电机效益为95%。新选用水能机调速功为1620kg.m，本次技改调速器型号为GKT-1800-16.为可编程计算机监控高油压调速器。

（二）辅助系统及保护控制系统。对原油、水、气系统作适当改造，以满足新改造后电站运行需要。电站原高低压系统采用常规监控和保护，油断路器、手车式开关、把手开关、电磁式继电器、指针式测量表计等设备，有些元件不能采购到备品备件，有的设备厂家甚至已经停止生产，给运行带来极大的不变，不能满足微机监控设计要求，需要全部进行改造。本次选用6.3 kV开关柜为P/V-12型金属铠装移开式开关柜，柜内配有GE固体绝缘VB-12系列真空断路器、弹簧操作机构、隔离开关等主要元件，开关柜具有“五防”功能。35kV开关柜选用KYN61-40.5型，柜内配备ZN85G-40.5/1250型真空断路器、弹簧操作机构、隔离开关等主要元件，开关柜具有“五防”功能，满足改造需要。

（三）电气主接线及微机继电保护。经过技术经济比较，电气主接线维持原来三机两变的单母线接线方式；按照水利部增效扩容设计要求及《水电厂计算机监控系统基本技术条件》（DL/T578-2006），结合方竹电站运行特点，增设水电站综合自动化系统，整个系统分为三层：即上层调度层、主孔级（或电站级）和现地控制级（LCU）三层，站内设置两层：即站控层和现地单元层。系统采用符合国际通用标准的模块化结构的硬件和软件，因而系统对外全开放，用户可以任意扩展和升级不受任何限制。继电保护根据《水力发电厂继电保护设计导则》、《水利水电工程继电保护规范》的规定，结合本站的具体情况，所有主设备保护采微机保护，其功能除具有常规保护的功能外，还具有故障录波、事件顺序记录功能等；本站设置发电机、变压器、线路等主要设备必须的主保护和后备保护功能，确保设备安全稳定运行。

四、改造后效益

电站改造于2015年底结束，改造后电站总装机容量增加40%，电站投产以来，2016年发电量达到5150万kw·h，比改造前同期发电量增加60%，约超过设计发电量，从目前运行工况和发电效益来看，机器设备运行工况良好，各项指标满足设计及规范要求，消除了安全隐患，提高了水量利用率，达到了国家实施增效扩容改造目的。

结语：目前，我市类似方竹这样急需改造的农村水电站还很多，农村水电站的增效扩容技术改造，不仅仅是在原有的基础上以新换旧，而是一个全面优化再创造的工作。业主应认真做好前期工作并组织实施，充分利用已成熟的科研产品成果，因地制宜地进行增效扩容技术改造，确保农村水电站安全可靠运行，促进农村水电站事业健康可持续发展。充分利用水资源，实现节能减排，提高电站经济经济和社会效益，帮助山区人民脱贫致富，改善农村能源产业结构，改善农民生产生活条件，为全面建设小康社会创造有利条件。

参考文献

[1]陆大为，林环兴.小型水电站增容改造的体会.中国农村水利水电，2007（03）.

[2]王俊清.南河门水电站技改增容.中国农村水利水电，2012（08）.