陳榮昌

摘 要：國家出臺了農(nóng)村水電增效擴容改造優(yōu)惠政策，為老舊水電站創(chuàng)造了生機活力，在此政策的惠及下，惠安縣陳田水庫一、二級水電站（以下簡稱為陳田電站）列入全國第二批增效擴容改造項目，該項目改造后可充分發(fā)揮水資源的利用率，消除安全隱患，提高運行質(zhì)量，將帶來環(huán)保、生態(tài)、節(jié)能、社會、經(jīng)濟等多重效益，有效促進電站健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水電站；增效擴容；技術(shù)改造

引言

陳田水庫位于泉州市泉港區(qū)菱溪上游5公里處，壩址截菱溪上游陳田以上流域徑流，是一座以灌溉為主、結(jié)合防洪發(fā)電的多年調(diào)節(jié)綜合利用的中型水庫，流域集雨面積29.2km2，總庫容2563萬m3，興利庫容1742萬m3，水庫壩后和下游分別開發(fā)三座梯級水電站，其中一級電站位于陳田水庫壩后，于1984年建成投產(chǎn)發(fā)電，裝機容量2×400kw，設(shè)計水頭29m，流量2.54m3/s，多年平均發(fā)電量150kwh；二級電站位于陳田水庫下游3.5公里處的山坡，于1978年建成投產(chǎn)發(fā)電，裝機容量2×800kw，設(shè)計水頭89m，流量2.35m3/s，多年平均發(fā)電量350kwh，以上兩座水電站歷經(jīng)30多年的運行，而今已是風燭殘年，設(shè)備老化不堪，運行效率低下，故障頻繁。

2011年國家出臺農(nóng)村水電增效擴容改造優(yōu)惠政策和資金補助辦法，2013年正式啟動第二批農(nóng)村水電增效改造項目，猶如一場及時雨使得陳田水電站“枯木逢春”，從此陳田水電站拉開了增效擴容改造的序幕。以下針對陳田一、二級水電站存在問題、增效擴容改造的必要性、機電設(shè)備先型，技術(shù)改造帶來的經(jīng)濟效益必將有力促進電站健康和諧發(fā)展。

1 陳田電站存在的主要問題

陳田電站運行30多年來，主要設(shè)備嚴重老化，機械性能逐年衰減，經(jīng)濟效益越來越差，造成單位無經(jīng)濟實力進行設(shè)備改造，使得電站機電設(shè)備存在的問題猶顯突出，一級電站2臺水輪機因當初選型錯誤，主要性能參數(shù)與發(fā)電機的主要性能參數(shù)不匹配，形成“小馬拉大車”，出力不足，效率低下，水輪機調(diào)速采用手動操作機構(gòu)，靈敏度較差，水輪機開度打開至60%時主軸就會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，勵磁機經(jīng)常出現(xiàn)火花，故障頻繁，長期以來負荷只能達到70%，且設(shè)計流量與二級電站不匹配。二級電站2臺水輪機的轉(zhuǎn)輪嚴重氣蝕，導(dǎo)水葉間隙偏大，嚴重漏水，發(fā)電機絕緣老化，每次機組要啟動時，都必須進行短路烘干數(shù)天或長時間上電爐烘干，造成絕緣老化加劇，且浪費能源，高壓開關(guān)柜及配電裝置均屬于國家淘汰產(chǎn)品，性能差，繼電保護裝置均為電磁式繼電器保護方式，為獨立單元保護，已不能滿足快速、靈敏、選擇性的要求，且維護量大，需經(jīng)常停運檢修，調(diào)速器另部件嚴重磨損，漏氣、漏油、自動化失靈，不能適應(yīng)當前水電站的安全運行的要求；推力和中導(dǎo)軸承溫度偏高，整體效率低下，負荷率只能達到90%，巡視檢查強度大，運行人員多，消耗了大量運行成本，電站的更新改造是當務(wù)之急。如何充分利用增效擴容的良好時機來增強電站持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展？已是擺在這二座運行30多年的老舊電站面前不容回避的問題。

2 增效擴容改造的必要性

陳田電站增效擴容改造的必要性主要體現(xiàn)以下幾個方面：

2.1 充分利用水能資源的需要。通過對電站的改造，發(fā)揮潛力，能提升水資源利用率，符合當前建設(shè)資源節(jié)約型社會的要求。通過更新改造，可提高機組效率，增加可再生的清潔能源，推進生態(tài)文明建設(shè)有積極意義。

2.2 實施陳田電站增效擴容改造，確保電站持續(xù)健康發(fā)展。陳田電站增效擴容改造后，有利于提高本區(qū)域的電能質(zhì)量，促進本區(qū)域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，推動社會主義新農(nóng)村建設(shè)意義重大。

2.3 提高應(yīng)急救災(zāi)能力的需要。陳田電站作為陳田水庫防汛和搶險救災(zāi)的應(yīng)急備用電源，在應(yīng)急救災(zāi)中將具有重要作用，同時可有效解決周邊部分群眾用電難的問題。

2.4 維護公共安全的需要。陳田電站投建于上世紀70-80年代，由于當時的設(shè)計安裝技術(shù)水平低、制造水平及材料限制、產(chǎn)品質(zhì)量差、因陋就簡，造成先天的安全性能不高。同時，重建輕管，重索取輕投入，正常的維修養(yǎng)護不能保證，經(jīng)長期運行，設(shè)備老化，設(shè)施陳舊的現(xiàn)象普遍，存在安全隱患。因此，實施增效擴容改造，對消除公共安全隱患很有必要。

3 增效擴容改造，機電設(shè)備選型至關(guān)重要

合理、科學選用設(shè)備型號是確保技改成功的前提。陳田電站這次機電設(shè)備選型依據(jù)水利部制定的《農(nóng)村水電增效擴容改造項目機電設(shè)備選用指導(dǎo)意見》要求，同時結(jié)合電站的實際情況，經(jīng)專家論證后確定選型方案如下：

3.1 水輪發(fā)電機組

3.1.1 一級電站：水輪機型號選用HL240-WJ-50；設(shè)計水頭29m，流量1.67m3/s，額定轉(zhuǎn)速750r/min，額定出力407.2kw，發(fā)電機型號采用SFW400-8，額定容量400kw，額定電壓0.4kv，功率因數(shù)0.8（滯后），頻率50HZ，相數(shù)三相，額定電流721.7A，額定轉(zhuǎn)速750r/min。

3.1.2 二級電站原發(fā)電機容量為2*800kw，現(xiàn)根據(jù)實際校核及水能的最佳利用，可擴容至2*1000kw，水輪機型號選用HLJF2058-WJ-60；設(shè)計水頭89.1m，設(shè)計流量1.38m3/s，額定轉(zhuǎn)速1000r/min，額定出力1088kw，發(fā)電機型號采用SFW1000-6，額定容量為1000kw，額定電壓6.3kv，功率因數(shù)0.8（滯后），頻率50HZ，相數(shù)三相，額定電流114.6A，額定轉(zhuǎn)速1000r/min。

3.2 調(diào)速器：一級電站選用CYWT-300，二級電站選用CYWT-600，調(diào)速器均采用儲能型水輪機操作器，具有手動及自動開停機、增減負荷及帶負荷運行等功能，并網(wǎng)后能根據(jù)永態(tài)轉(zhuǎn)差與頻差自動調(diào)整出力，可無條件、無擾動地進行自動和手的相互切換，具備如下功能：（1）具有PID調(diào)節(jié)規(guī)律的可編程微機液壓調(diào)速器，調(diào)速功為1000kg.m，額定操作油壓為16.0Mpa。調(diào)速系統(tǒng)由可編程控器、電液隨動系統(tǒng)和油壓裝置三部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)型式為分離式。機械控制采用全數(shù)字液壓系統(tǒng)，電氣部分采用單元組合及插件標準化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由可編程控制器實現(xiàn)，采用囊蓄能式油壓裝置，具有無需補氣。油壓裝置、調(diào)速器電氣、機械液壓部分組合成一體。（2）調(diào)速器采用可編程控制器作為調(diào)節(jié)控制核心，并配備液晶觸摸顯示屏作為人機對話接口。通過它可顯示：機組頻率、頻率給定、電網(wǎng)頻率、導(dǎo)葉給定、頻率模式、開度模式、功率模式、手動運行、自動運行、機頻故障、網(wǎng)頻故障、導(dǎo)葉位移傳感器故障、A/D模塊故障、DL位置狀態(tài)、鎖定投入和退出信號等。同時可以通過觸摸屏修改參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)，對調(diào)速器進行操作。（3）調(diào)速器系統(tǒng)配備與計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口的硬件和軟件，便于機組監(jiān)控系統(tǒng)通訊，實現(xiàn)機組的全自動控制。

3.3 進水閘閥：一級電站采用D941X-10DN800；二級電站采用D941H-16DN600，閘閥在機組正常停機或事故停機時，應(yīng)可靠關(guān)閉，漏水量應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，應(yīng)能手動和自動操作，并具有現(xiàn)場和遠程監(jiān)控功能，應(yīng)設(shè)機械限位保護裝置。

3.4 主變壓器：選用S11-2500/11/6.3節(jié)能型變壓器，技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合GB/76541規(guī)范要求。

3.5 控制、保護、勵磁設(shè)備

采用“經(jīng)濟實用、簡單可靠、技術(shù)先進、便于擴展”的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，達到少人值守的要求。系統(tǒng)采用先進成熟的計算機硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與勵磁、調(diào)速器、保護等廠內(nèi)智能設(shè)備進行通信、并預(yù)留遠方調(diào)度接口，采用開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有數(shù)據(jù)采集與處理，運行監(jiān)視與事故報警、控制與調(diào)節(jié)、統(tǒng)計與制表、系統(tǒng)通信、自診斷與冗余切換、培訓仿真系統(tǒng)等基本功能。

一級電站低壓機組控制單元采用簡單的緊湊式一體化結(jié)構(gòu)，將二次測量、控制、保護設(shè)備與一次電氣設(shè)備同組一屏，做到一機一屏。

二級電站繼電保護裝置采用微機保護，滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。系統(tǒng)實時性好，抗干擾能力強，軟硬件安全可靠，能適應(yīng)電站現(xiàn)場各種環(huán)境的要求。發(fā)電機保護、變壓器保護、線路保護等配置應(yīng)滿足國家標準規(guī)定的要求。

勵磁裝置采用可控硅勵磁，智能型調(diào)節(jié)器。

4 抓住增效擴容改造契機，促進陳田電站全面健康和諧發(fā)展

4.1 增效擴容改造必將有力促進陳田電站三個和諧層面全面提升

4.1.1 增效擴容改造必將促進電站的人與人和諧。發(fā)電企業(yè)健康和諧發(fā)展，人是第一因素，隨著增效擴容改造工程的實施，自動化程度的提高，有些崗位將實行無人值班或少人值守，電站的管理工作重心也將由運行管理轉(zhuǎn)化為維護管理，這必將倒逼電站對運行人員的崗位和職責進行重新定崗定職，也必須進一步理順運行人員各崗位的關(guān)系，進一步明確各崗位職責，建立安全運行數(shù)字化管理模式，使電站的每位員工在崗位職責上是個獨立的個體，在全站安全生產(chǎn)方面又是相輔相成的整體，達到人與人之間和諧相處。

4.1.2 增效擴容改造必須促進電站的人與設(shè)備和諧。增效擴容改造后，電站的機電設(shè)備科技含量大幅度提高，管理人員和運行人員的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)必須隨之提升。熟練掌握機電設(shè)備操作是電站員工的基本技能，是杜絕違章操作和誤操作的前提，在人與設(shè)備的關(guān)系中，人是決定因素。電站增效擴容改造、設(shè)備更新不單是為了追求經(jīng)濟效益，同時也要滿足人和設(shè)備安全可靠性的要求，這次改造將融入大量新設(shè)備、新技術(shù)、新材料、新工藝，將大幅度提高電站自動化程度，這必將倒逼電站員工主動學習新知識、新技術(shù)、牢牢掌握新設(shè)備的性能。因此，機電設(shè)備廠家必須對電站人員進行技術(shù)培訓，全面提升電站員工的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)，達到全員具備駕馭新設(shè)備安全運行的能力，實現(xiàn)人與設(shè)備和諧。

4.1.3 增效擴容改造必將促進電站設(shè)備與設(shè)備和諧。水電站運行只有按規(guī)范的程序操作才能保證安全生產(chǎn)，各類機電設(shè)備只有相互匹配，才能充分發(fā)揮應(yīng)有效能，如果一個環(huán)節(jié)失調(diào)或一個設(shè)備故障，都有可能導(dǎo)致全站停產(chǎn)，只有設(shè)備的性能達到最佳狀態(tài)，才是電站安全生產(chǎn)的堅實基礎(chǔ)，夯實這個基礎(chǔ)就是增效擴容改造工程的前期論證和方案的編制，必須認真對電站原老舊設(shè)備的各個環(huán)節(jié)進行梳理，針對存在問題和歷年來積累的經(jīng)驗，努力把現(xiàn)代電力生產(chǎn)中的新工藝、新材料、新技術(shù)、新設(shè)備融入到改造的全過程，則必將事半功倍。隨著增效擴容改造工程的精心組織與實施，可以預(yù)見其必將大大地促進陳田電站設(shè)備與設(shè)備的和諧、必將大幅度提高電站運行安全性和可靠性，必將推進電站全面健康發(fā)展。

4.2 增效擴容改造必將有力促進陳田電站效益型電站的建設(shè)

發(fā)電企業(yè)追求單位經(jīng)濟效益的同時也帶來了社會效益，一個經(jīng)濟效益和社會效益具優(yōu)的電站才是電站自身生存與發(fā)展的要求，經(jīng)過改造后的陳田一級電站裝機容量為2*400kw，容量不增加，但效率可提高10%以上；二級電站裝機容量為2*1000kw，增容25%。改造后的二座電站年平均發(fā)電量可增加100萬kwh，增長20%，年均增加經(jīng)濟收入30萬元，可預(yù)見改造后電站將更具有持續(xù)健康發(fā)展，同時為社會效益發(fā)揮積極作用。

4.3 增效擴容改造必將有力促進陳田電站安全型電站的建設(shè)

改造老舊電站、淘汰落后設(shè)備，采用新技術(shù)、新材料、新工藝，全面提升自動化程度，本身就是解決存在問題和消除安全隱患的過程，安全就是企業(yè)的生命線，安全就是效益，效益必須依靠安全。本次增效擴容改造不但沒有改變電站原來的工程特性，對生態(tài)和環(huán)境保護有促進作用，而且能充分利用水能資源轉(zhuǎn)化為清潔能源，大幅度提高設(shè)備的效率，提升電站安全生產(chǎn)等級和自動化程度，有力地保證電站的安全運行和可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]陳田水庫水電站增效擴容改造工程初步設(shè)計報告[Z].

[2]福建省農(nóng)村水電增效擴容改造文件匯編[Z].