隆昌县渔箭水电站增效扩容改造施工设计
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作者: 彭祥英
摘 要：我县拥有农村小水电站三座，都建于20世纪80年代，经过几十年运行，这些小水电站设备陈旧，电气老化严重，绝缘性差，控制保护方式落后，机组振动及噪音大，整体故障率高，能量转换效率低，甚至存在严重安全隐患，严重威胁着电站职工的身心健康和生命安全，急需进行技术改造。该文对隆昌县渔箭水电站改造前存在的问题、改造实施项目、改造后效益进行分析。
关键词：水电站；增效扩容；效益
中图分类号：TV73 文献标识码：A
渔箭水电站修于隆昌县渔箭河中游，利用黑水凼水库蓄水发电，本电站于1982年竣工投产发电，该电站存在水轮发电机组运行时间长达31年，电气设备老化，误动作频繁，造成机组开停机频繁，设备检修时间较多，近10年平均发电量仅60万kW・h，达不到原设计年发电量，年利用小时仅1752h。水轮发电机组效率低下，运行噪音偏大，安全可靠性差，水机辅助设备老化，技术落后，电气设备和控制系统技术落后、存在安全隐患、运行管理人员过多、运行成本较高等一系列问题，因此，渔箭水电站急待进行增效扩容改造，以保证渔箭河中下游工业用水和农业灌溉用水安全。
一、工程改造前状况及历年运行情况
（一）工程改造前状况
渔箭水电站位于隆昌县渔箭镇黑水凼村。是利用黑水凼水库蓄水发电，于1979年底正式开工兴建电站。电站设计平均水头20.1m，设计引用流量每秒2.118m3，装机3×100kW的卧式混流式水轮发电机组。设计年发电量为100kW・h，设计年利用小时为2920h，实际发电量多年平均为60万kW・h，年利用小时为1752h。电站总投资为68万元。电站经10kV专线并入国家电网运行。
（二）历年运行情况
1 原放水口闸门无自动装置，启闭困难，拦污栅严重锈蚀，损坏（栏污栅水位差无信号显示）。
2 原励磁系统为励磁机提供励磁和复式励磁方式，由于运行时间过长，运行年限已有27年，励磁机整流子车削多次后整流子直径变小。其物理中性线变化较大，励磁调整效果较差，碳刷火花较大，励磁电流不稳定变化较大，且经常剩磁消失需充磁，操作极其不方便。
二、改造前情况
（一）水工建筑物问题
1 挡水建筑物
经过31年的运行，大坝坝体出现裂缝渗水，特别是经过洪水冲刷，已出现安全问题。经简单整治，基本满足电站运行要求。
2 厂区建筑物
厂区建筑物包括厂房、升压站、引水渠、尾水渠及生活区房屋建筑。由于电站建于80年代中期，因设计和资金问题，厂房及厂区办公、职工住宿比较简陋，经过20多年的运行，已经出现房屋漏水门窗破损，墙体风化等系列问题，已严重影响电站的安全运行。引水渠、尾水渠经几次洪水冲刷已出现底板渗漏墙体风化等系列问题。经简单整治，基本满足电站要求。
（二）机电设备问题
1 水轮机
原水轮机转轮模型技术落后，效率偏低，碳钢制造，水轮机转轴运行时间长，转轮锈蚀严重掉边，经过多次检修后共转轮叶片线型发生了较大的变化，效率低下，出力减少。原用轴导瓦，推力瓦为巴氏合金，由于运行时间长，检修次数多，巴氏合金变薄，轴瓦间隙过大，轴瓦温度高，冷却效果差。轴瓦容易烧毁。测温系统原采用扇型温度计，误差大。轴瓦检修维护极为不方便。
2 调速器
首先，调速器运行时间长，调节不灵活。其次，技术落后，自动化水平低，运行、检修、维护成本较高。
3 电气部分
（1）电气一次部分
（a）主变压器
电站原设三台主变器，型号为S5-125 此台变压器分别于1982年投运，运行时间已久，外壳出现漏油痕迹，加上原来的生产工艺上的问题，实际运行中发现变压器的空载和负载损耗较大，超过相关规程规范要求。
（b）一次高压电缆
经多年运行，老化严重。一次高压电缆直流泄漏电流大，绝缘下降。
（c）低压配电柜
原厂用电屏设备严重老化。
（2）电气二次部分
本电站的监控保护系统采用常规继电器产品，这种保护在运行中存在以下缺点：
（a）占用空间大，安装不方便；
（b）采用继电器触点多，大大降低了保护灵敏性和可靠性；
（c）调试、检修复杂，一般要停电才能进行，影响正常生产；
（d）使用寿命太短，由于继电器线圈的老化直接影响保护的可靠动作；
（e）继电器保护功能单一，要安装各种表记才能观察实时负荷；
（f）数据不能远方监控，无法实现远程控制。
三、工程任务
电站主要利用黑水凼水库蓄水发电，电站本次增效扩容改造未涉及水工建筑的改造，水轮发电机台数不变。容量增加，由总装机300kW增加到600kW。
（一）装机容量选择
根据渔箭水电站运行的现状，机组运行情况较差，本次技改中增加装机容量300kW，总装机为3×200kW。
（二）水轮发电机组及其辅助设备
电站本次增效扩容改造更换水轮发电机组，提高电站自动化水平，做到“无人值班，少人值守”。
（三）改造前后水轮机性能比较
水轮机转轮改造前和改造后性能比较见表1。
从表1中看出，水轮机机组改造后，在额定点效率增加的同时，提高了水能利用率，改建后的水轮机转轮整体采用06Cr13Ni4Mo材质的不锈钢转轮，因此，大幅度提高了水轮机的抗气蚀、抗泥沙磨损的性能。
（四）水机辅助设备改造
调速系统改造：原电站调速器为手动调速器，操作较为费力，不够灵活，本次扩容改造将电站调速器改为微机数字阀液压调速器。 根据水轮机型号及电站的水头、流量等参数，选数字阀液压调速器，操作油压为16MPa，调速器型号为YT -300。选用带有油压装置的组合式调速器。
（五）自动化系统
1 监控系统
按照《继电保护和自动装置技术规程》的要求配置并采用微机型。具体配置为：发电机保护、10kV线路保护以及主变保护。
2 电气测量
按电气测量仪表装置设计技术规程要求监测的有关电气量均进入本电站计算机监控系统予以监测，主要监测量是：发电机、10kV线路、10kV母线、变压器、直流系统。
3 非电量测量
本电站计算机监控系统除对前述电气量进行监测外，还将对非电气量进行监测，如水位、油位、压力、流量、开度、温度、水头、压差、效率、转速等。
四、效益分析
（一）经济效益
隆昌县渔箭水电站增效扩容改造工程完成后，避免了渔箭水电站原有水电设备、设施报废，提高发电、输电能力。避免报废减少发电量，增效扩容改造后新增了水电发电量140万kW・h，渔箭水电站增效扩容改造每年可增加经济效益 27.72（含税）万元。
渔箭水电站增效扩容改造带动了隆昌县建材、机电设备制造业的发展，拉动内需，增加农村水电装备制造行业和相关行业大量就业岗位，产生十分明显的间接经济效益。增加了渔箭当地农民收入，特别是水电站以电养水的灌区，每年总共增加农民收入1800万元以上。
（二）生态效益
农村水电是清洁可再生能源，不会产生温室气体二氧化碳和其它有害气体和废物。渔箭水电站增效扩容改造的效益电量替代燃煤火电厂发电，可产生巨大的减排效益，每年将节约标准原煤565t，每年减少二氧化碳向大气排放总量1395t，对大气排放做出极大的贡献和产生较好经济效益。
（三）社会效益
农村水电是农村重要的基础设施和公共设施，通过实施渔箭水电站增效扩容改造工程，消除了安全隐患，提高了可靠性，增强了农村水电为“三农”服务的能力，促进了我国社会主义新农村建设。实施渔箭水电站增效扩容改造工程，显著提高了隆昌县农村水电站的现代化水平，提高了安全生产的技术保障条件。有效保障了农村水电站的防洪安全，在充分发挥防洪、灌溉效益的同时，改变了隆昌县农村水电带病运行的状况将起到极大的作用。渔箭水电站增效扩容改造工程提高了灾害性气候条件下或大电网故障解列时隆昌县的供电保障能力；有效降低农村电价，促进家电下乡；同时通过经营管理创新，使得隆昌县渔箭镇集体经济组织和农民直接受益。
参考文献
[1]刘承.龙头山水电站增效扩容改造探讨[J].中国水能及电气化，2013（01）：116-118.
[2]薛鹏，王鑫，田娅娟，等.中小水电站增效扩容改造的主要问题及解决方案[J].中国农村水利水电，2014（02）：133- 136，141.
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