淺析小型水電站增效擴(kuò)容改造中電氣設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題

1、    淺析小型水電站增效擴(kuò)容改造中電氣設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題    戴誦堅(jiān)摘 要：已建小型水電站往往存在機(jī)組容量偏小、水庫(kù)調(diào)節(jié)能力不足的問(wèn)題，導(dǎo)致水庫(kù)處于長(zhǎng)期棄水狀態(tài)，無(wú)法充分利用水資源，急需改造。對(duì)已建小型水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造是系統(tǒng)且復(fù)雜的工程，需要細(xì)致分析，綜合考慮小型水電站整體效益的提升，尤其要重視優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)，在增效擴(kuò)容改造中解決電氣設(shè)計(jì)問(wèn)題。接下來(lái)就從小型水電站的機(jī)電設(shè)備、短路電流及電氣主接線、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)這三個(gè)方面分析并解決其增效擴(kuò)容改造中的電氣設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高水電站能效。關(guān)鍵詞：小型水電站；增效擴(kuò)容；電氣設(shè)計(jì)；改造國(guó)內(nèi)有異常豐富的小型水電站資源

2、，但在各方面因素的影響下，早期建成的很多小型水電站均無(wú)力憑借自身的積累落實(shí)改造升級(jí)工作，加上設(shè)備設(shè)施日益老化，導(dǎo)致能效逐年衰減。針對(duì)這些老舊的小型水電站實(shí)施增效擴(kuò)容改造，不但能提高利用水能資源的效率，幫助調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還能保護(hù)河流的自然生態(tài)環(huán)境，消除公共安全隱患，不斷提高小型水電站的管理水平與技術(shù)水平，效果跟建設(shè)大型水電站相當(dāng)，且周期短、費(fèi)用低、見(jiàn)效快，是利國(guó)利民的工程。因此，分析并解決小型水電站增效擴(kuò)容改造中的電氣設(shè)計(jì)問(wèn)題就成為一項(xiàng)重要課題，亟待研究。1小型水電站機(jī)電設(shè)備增效擴(kuò)容改造1.1遵守機(jī)電設(shè)備改造原則相關(guān)部門(mén)及人員要嚴(yán)格按照國(guó)家所制定并實(shí)施的農(nóng)村水電增效擴(kuò)容項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備

3、選用指導(dǎo)意見(jiàn)的相關(guān)規(guī)定，秉持環(huán)保、節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，以少人值守為目標(biāo)，對(duì)小型水電站電氣設(shè)備實(shí)施改造。在改造時(shí)不改變水電站運(yùn)營(yíng)既有主接線的方式及其接入電力系統(tǒng)的具體方式，同時(shí)不改變既有的主副廠房布置電氣設(shè)備的方式，致力于通過(guò)新技術(shù)以及高效節(jié)能設(shè)備，將更新既有的高能耗、落后設(shè)備作為改造重點(diǎn)，更新水電站的發(fā)電機(jī)、變電設(shè)備、交直流系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等，最終實(shí)現(xiàn)促進(jìn)小型水電站安全運(yùn)行、提高綜合能效、淘汰落后設(shè)備與技術(shù)的目的。1.2科學(xué)改造水電站發(fā)電機(jī)針對(duì)小型水電站水輪發(fā)電機(jī)的最簡(jiǎn)單增效擴(kuò)容方法就是以維持機(jī)座、轉(zhuǎn)速不變以及不變動(dòng)埋入部件為前提，依據(jù)全新設(shè)計(jì)整體更換所有的發(fā)電機(jī)部件，不過(guò)需要一次性投入較多資

4、源，浪費(fèi)資金、資源。水電站發(fā)電機(jī)由較多部件組成，且效率、出力的影響因素也較多，包括發(fā)電機(jī)定子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組、推動(dòng)軸承、通風(fēng)冷卻裝置等，是否有必要整體更新發(fā)電機(jī)組就需要綜合分析、科學(xué)論證。所以要到現(xiàn)場(chǎng)了解詳細(xì)的情況，掌握發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，清楚水電站投產(chǎn)時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)水平，還要知道歷年來(lái)發(fā)生的重大事故以及維修、改造等情況，通過(guò)和運(yùn)行人員共同分析、論證，按照水電站增效擴(kuò)容要求，在全面的檢測(cè)中明確針對(duì)發(fā)電機(jī)組是整體更新還是局部改造。為確保水電站安全運(yùn)行，如果需要整體更新發(fā)電機(jī)，則要依據(jù)當(dāng)下先進(jìn)的技術(shù)做好設(shè)計(jì)與制造工作，滿足立式機(jī)組不改動(dòng)現(xiàn)有埋件與機(jī)墩的要求1。2復(fù)核計(jì)算短路電流以及電氣主接

5、線2.1短路電流早期建成的小型水電站，由于當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)只有很小的容量，所以在幾十年的發(fā)展之后，電力系統(tǒng)容量大幅增加，結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的改變，網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越強(qiáng)，且在改造發(fā)電機(jī)時(shí)會(huì)改變電氣參數(shù)。所以有必要按照當(dāng)下的電力系統(tǒng)的參數(shù)或改造之后的、未來(lái)510年的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的發(fā)電機(jī)組參數(shù)，重新復(fù)核計(jì)算短路電流，并按照計(jì)算復(fù)核的結(jié)果對(duì)水電站既有電氣設(shè)備擁有的開(kāi)斷能力進(jìn)行復(fù)核，或重新確定電氣設(shè)備的參數(shù)、型式。在一般條件下，高能耗的、嚴(yán)重老化的、淘汰的設(shè)備會(huì)隨著水電站機(jī)組增效擴(kuò)容而一起更換，目的是提高水電站運(yùn)行安全性，同時(shí)減少維護(hù)工作的量，提高經(jīng)濟(jì)效益，確保更換的電氣設(shè)備適應(yīng)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、

6、長(zhǎng)期的運(yùn)行。2.2電氣主接線經(jīng)過(guò)增效擴(kuò)容改造的小型水電站都已經(jīng)運(yùn)行多年，已經(jīng)確定了送出工程、和系統(tǒng)的連接點(diǎn)，變動(dòng)可能性較小，不必再一次論證水電站接入系統(tǒng)，只要既有主接線保持相對(duì)的合理性，就可在增效擴(kuò)容改造中使主接線維持原有方案不變，只需按照現(xiàn)行規(guī)范和計(jì)算短路電流的成果，復(fù)核機(jī)組的容量，并科學(xué)選擇電氣設(shè)備。個(gè)別因多次改造而改變既有主接線形式，減少或增加部分設(shè)備，改變布置，形成不科學(xué)、不合理的主接線方式，導(dǎo)致?lián)p耗高、重復(fù)容量大、設(shè)備配置不科學(xué)、繼電保護(hù)復(fù)雜等，或既有的主接線方式已不再滿足電力系統(tǒng)要求。針對(duì)這些情況，要在改造設(shè)計(jì)中優(yōu)化比選主接線方案，復(fù)核送出路線輸送容量、電壓降，看其符合增效擴(kuò)容需要

7、與否；復(fù)核水電站內(nèi)部電流互感器變比、開(kāi)斷電流、電氣設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定等滿足要求與否?；镜脑瓌t就在于不改變送出電壓等級(jí)、接入系統(tǒng)的點(diǎn)，避免增加資金投入，避免浪費(fèi)2。如果改變主接線的運(yùn)行方式或接線方式，就涉及到計(jì)量電力系統(tǒng)、保護(hù)整定值、保護(hù)方式等問(wèn)題，應(yīng)和電力系統(tǒng)調(diào)度部門(mén)一起協(xié)商解決。3升級(jí)改造水電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3.1直流系統(tǒng)直流系統(tǒng)的直流電源盤(pán)選擇免維護(hù)的、全密封的、全自動(dòng)的鉛酸蓄電池成套裝置，且盤(pán)由微機(jī)監(jiān)控高頻開(kāi)關(guān)整流裝置、負(fù)荷電壓補(bǔ)償裝置、電壓監(jiān)視裝置、均衡充電回路以及絕緣監(jiān)察裝置等共同組成。整套裝置的管理都實(shí)施微機(jī)智能化，同時(shí)適當(dāng)提供備用模塊。直流盤(pán)的充電模塊就選擇n+1的備用方式，自動(dòng)

8、進(jìn)行退出故障模塊、檢測(cè)工作狀態(tài)等工作，具有自動(dòng)充電蓄電池的功能、短路可靠保護(hù)的功能、自動(dòng)調(diào)壓的功能等，還有交流失電后再恢復(fù)供電時(shí)，則具備自動(dòng)軟啟動(dòng)運(yùn)行功能，可使電池組進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)充充電。3.2集控中心集控中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備的制造、安裝、驗(yàn)收、調(diào)試等均要嚴(yán)格遵守不低于國(guó)家與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織給出的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的原則3。設(shè)置于集控中心內(nèi)部的控制站、設(shè)置在各個(gè)水電站的被控站以及遠(yuǎn)動(dòng)通道共同構(gòu)成集中調(diào)度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)被控水電站設(shè)施具有遙控、遙測(cè)以及遙信的功能，還能監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境的安全性、進(jìn)行模擬培訓(xùn)、實(shí)時(shí)打印操作記錄、統(tǒng)計(jì)報(bào)表以及故障信息等功能。針對(duì)系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)而言，該系統(tǒng)選擇全開(kāi)放分層分布系統(tǒng)結(jié)

9、構(gòu)，功能分層中的單元層可獨(dú)立基本功能，縮小設(shè)備故障影響范圍，對(duì)各設(shè)備減輕負(fù)擔(dān)有利，能使系統(tǒng)保持可靠性、可用性，方便檢修維護(hù)、更換設(shè)備。如果選擇可靠性高的通訊設(shè)備、速度快的通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)就能選擇總線式的通訊結(jié)構(gòu)，直接讓總線的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上網(wǎng)，保證系統(tǒng)在交換信息方面具有更高的可靠性、實(shí)時(shí)性。3.3微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能應(yīng)能通過(guò)視頻圖像對(duì)小型水電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警、回放以及剪切、存儲(chǔ)，同時(shí)能切換任意單幅、4幅、16幅視頻畫(huà)面，能召喚顯示任意一個(gè)被控的水電站，能隨著遙控命令隨動(dòng)切換；針對(duì)顯示圖像可實(shí)施放大、縮小的操作，并調(diào)整其焦距；具有實(shí)時(shí)顯示及處理視頻的功能；系統(tǒng)要設(shè)置歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理系統(tǒng)，以便管理在線運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)；具有在線維護(hù)修改應(yīng)用軟件的功能，能在線修改、定義并編輯各種用戶的畫(huà)面、數(shù)據(jù)等，真正優(yōu)化綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，達(dá)到增效擴(kuò)容的目的。4結(jié)語(yǔ)在小型水電站增效擴(kuò)容改造中，對(duì)于更換發(fā)電機(jī)組、改造電氣設(shè)備、升級(jí)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等電氣設(shè)計(jì)問(wèn)題要予以同樣的重視，這不僅和水電站增效擴(kuò)容改造之后的綜合效益有關(guān)聯(lián)，且還對(duì)水電站今后的運(yùn)行及設(shè)備、人員安全有重要作用。目前，國(guó)內(nèi)還有很多需要改造的小型水電站，通過(guò)增效擴(kuò)容技術(shù)改造能更好地發(fā)揮水電站的經(jīng)濟(jì)效益，保證水電站安全運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：1孫浩.淺談小型