王建鑫（甘肅省水利水電工程局安裝公司，甘肅　蘭州　730046）

小型水電站增效擴容電氣設計問題研究

王建鑫
（甘肅省水利水電工程局安裝公司，甘肅蘭州730046）

水電站在我國水利工程建設中占有很大比重，現(xiàn)階段我國眾多區(qū)域都在積極進行小型水電站建設，小型水電站建設數(shù)量也在不斷增加。但是對我國小型水電站建設進行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中存在著很多不良不良，對我國小型水電站建設發(fā)展造成了非常不良影響，其中較為關鍵的就是增效擴容電氣設計問題。相關工作人員需要不斷加強研究力度，對老化小型水電站建設中存在的問題進行深入分析，找尋有效措施對其進行科學性的改造，為我國水利水電工程建設增加新的生命力。

小型水電站；增效擴容；電氣設計；問題

經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，科學技術也在不斷進度，促使我國小型水電站建設具有良好的資金和技術保障，甚至小型水電站已經(jīng)成為我國區(qū)域的支柱型產(chǎn)業(yè)，對于促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展有著積極影響。但是對我國早期建設的小型水電站運行進行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中存在著較多不良問題。因為早期缺乏先進科學技術支持，水文資料不夠健全，小型水電站規(guī)劃設計合理性較差，設備與小型水電站建設實際需求存在較大差異。但是不能忽視的是我國小型水電站還具備較大的發(fā)展?jié)摿?，對小型水電站中增效擴容電氣設計問題進行研究是具有現(xiàn)實意義的，下面就對相關內(nèi)容進行詳細闡述。

一、老化小型水電站技改存在問題分析

（一）信息數(shù)據(jù)不夠全面，資料缺失嚴重

我國眾多小型水電站運行時間較長，很多水電站運行時間已經(jīng)超過了而時間，受到眾多不良因素影響，導致圖紙信息資料缺失嚴重，甚至一些機組設備上存在的銘牌都已經(jīng)丟失，機組性能參數(shù)與機組運行實際參數(shù)存在較大差異。只是注重小型水利電站建設，對后期管理并沒有給與相應的重視程度。沒有注重對電站運行相關信息資料進行收集和整理，決策工作開展缺乏水文資料支持，致使選著水輪機與電站運行需求不符合，機組運行效率較低，對水利能源造成了極大浪費，而且運行噪音較大，電力能源損耗較多，大幅度降低了設備應用年限。

（二）機組性能過于落后

對以往建設的小型水電站運行進行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多小型水電站應用的水輪機都是上世紀五六十年代生產(chǎn)的，這些水輪機設備不僅科學性、先進性較差，而且還存在著較多的質(zhì)量問題，在加上小型水電站對設備運行維護不夠重視，導致眾多設備都處于帶病運行狀態(tài)中，設備運行質(zhì)量和運行效率較大。一些水輪機設備腐蝕情況較為嚴重，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)故障問題，道水葉和進水閥存在不良滲漏問題，一些葉片存在嚴重的裂縫問題，甚至葉面已經(jīng)殘缺，設備運行安全不能得到良好保障，設備不能正常的進行開機、關機處理。因為設備安裝或者制造存在不良質(zhì)量問題，水輪機推力軸承運行可靠性較差，電機組絕緣性降低，常有不良問題產(chǎn)生，其中較為嚴重的就是接地故障問題，降低了機組運行的安全性。水輪機與電氣設備匹配程度較差，致使“大車拉小馬”問題產(chǎn)生。小型水電站設計不夠科學、合理，運行過程中經(jīng)常會產(chǎn)生不良棄水問題，不僅對設備容量造成了極大浪費，同時也增強了設備的運行損耗。

二、根據(jù)小型水電站運行實際情況，對其進行科學改造

小型水電站水頭高度和實際流量沒有發(fā)生較大變化，如果小型水電站水輪機設備過于陳舊，運行性能較差，小型水電站管理人員可以考慮對設備進行更新處理，或者是原有設備進行科學化改造，最終滿足增效的實際需求。技術人員對水輪機運行功率確定后，需要對相關配套設施進行檢驗，同時還需要對輔助設備配置花費進行核算，對其經(jīng)濟性進行進行審核，最終考慮是否對其進行更換處理。如果水頭高度和水流實際流量與原設計相比較少了很少，小型水電站改造需要進行減容改造，具體闡述就是以現(xiàn)階段實際水頭和流量為基礎，對水輪機的輸出功率進行減少，選擇合理的轉輪設備，或者管理人員考慮對轉輪重新進行設計，這樣舉措的目的在于將水輪機調(diào)整到最佳運行狀態(tài)，增強小型水電站運行效率。還有一種情況就是水頭與流量要比原設計高出很多，需要采取擴容改造方式。也就是增強額定輸出功率，保證水輪機的高效率運行。

三、電氣主接線及短路電流的計算復核

（一）電氣主接線

對小型水電站進行擴容改造是促進我國小型水電站實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，因為水電站運行時間較差，送出工程與系統(tǒng)連接點已經(jīng)基本確定，對其進行變更的可能性較低，技術人員不需要在對小型水電站的接入可行性進行論證，所以只要當前主接線較為合理，就不需要在對主接線方案進行更改，工作人員只需要遵循相關規(guī)范，對機組容量進行審核，選擇適合應用的設備就可以了。因為一些小型水電站進行了較多次數(shù)的改造，使得員設計的接線形式發(fā)生了較大轉變，增多或者減少了一些設備，傳統(tǒng)布置情況發(fā)生了較大變化，最終形成了一種合理性、科學性較差的接線方式，最終導致重復容量較大，能源消耗較高。工作人員需要對主線設計方案進行綜合比對，了解輸出容量和電壓降是否滿足擴容需求。

（二）短路電流

要根據(jù)目前電力系統(tǒng)的參數(shù)，或今后5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和改造后機組的參數(shù)，對短路電流進行重新復核計算，依據(jù)復核計算結果來復核現(xiàn)有電氣設備的開斷能力，或重新選擇電氣設備的型式和參數(shù)。提高電站運行的安全性，減少維護工作量，增加電站經(jīng)濟效益，保證新更新的電氣設備能適應電力系統(tǒng)的發(fā)展和長期安全穩(wěn)定運行。

（三）電氣設備的選擇與布置

1995以前的中小型水電站，由于受當時技術水平和建設資金的限制，電氣設備存在性能較差、安全性不符合現(xiàn)要求、維護工作量大以及備品備件難以購買等問題。電氣設備的選擇應按照安全可靠、技術先進、維護簡單方便和經(jīng)濟合理的原則進行，并應適應農(nóng)村水電站的特點。對電氣設備應根據(jù)增效擴容后的參數(shù)和短路電流計算結果來選取，而不應延用舊設備的參數(shù)來確定新設備的參數(shù)，這樣可保證更換的電氣設備能適應目前和將來系統(tǒng)發(fā)展的要求。

綜上，小型水電站在增效擴容設計和實施過程中，對水輪發(fā)電機和電氣設備的改造要同水輪機改造一樣予以重視。這不僅關系到增效擴容后電站的綜合效益，也關系到今后運行過程中人身和設備的安全。

［1］劉建新.小型水電站設備運行管理中存在的問題及完善措施［J］.科技經(jīng)濟導刊，2016，（07）.

［2］蔡廣林.自動化控制在小型水電站中的應用［J］.科技創(chuàng)新與應用，2016，（19）.

［3］陳波.小型水電站的組織管理［J］.農(nóng)村電工，2011，（11）.

（編輯：魏翔）

TV734

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1673-9019（2016）20-0046-02

2016-08-03

王建鑫（1987-），男，甘肅會寧人，助理工程師，主要從事電氣安裝工作。