试析农村水电站增效扩容技改工作论文
1 农村小水电站的增效扩容技改原因
1.1 水能资源丰富，能源利用不充分
早期开发的农村小型水电站受当时设计理念的限制，水能未充分利用。按小型水电站增效扩容改造工程的能量指标及充分利用水资源需要，有增大这批小电站装机容量的可能。增效扩容使原落后的产能关系优化重组为新型、先进的发电企业，投入资金少、时间短、见效快、效益显著、投资拉动经济增长，效果较明显。
1.2 对早期修建的农村小型水电站进行扶持
早期修建的水电站对促进地方经济的发展、推动社会进步作出了巨大的贡献，但早期修建电站容量小、发电量少、电价低、收入少、人员多、负担重，社会效益显著但经济效益较差，无力进行设备更新和大的技术改造。
2011 年中央1 号文件《中共中央、国务院关于加快水利改革发展的决定》中提到:通过5—10 年的努力，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。农村小型水电站是我国水利战线一支重要的方面军，在中央2011 年1 号文件出台的大好形势下，农村小型水电站行业迎来了重大的发展机遇。通过水利部、财政部一系列指导性、政策性文件规范、规定，明确了小型水电站增效扩容技改的技改思路、技改政策、补助标准、设计理念、工程管理实施办法，为搞好增效扩容技改做出了明确的扶持规定。
1.3 设备落后安全隐患大
改造前的农村小水电站，主要存在以下问题：
1.3.1 主机及辅助部分水轮机选型不合理，使用转轮落后，多年运行造成的磨损、腐蚀得不到修复。发电机绝缘水平低(B级)，耐受温度低、气隙大、选型匹配不合理、使用时间长、绝缘老化严重。调速器早年多用机械液压式调速器，结构复杂，功能达不到要求，可靠性低，运行自动化程度低、维护工作量大、修复时间长。励磁系统早年修建电站励磁系统五花八门，结构原理复杂、可靠性低、运行调节性能差、达不到稳定电压、稳定无功运行要求、修复困难。主阀结构过于简单、可靠性低，多不能自动操作。
1.3.2 电气部分主变多采用S7 及以下系列高损耗变压器，损耗大、效率低，经多年运行绝缘老化，密封损坏、漏油、防爆性能差。高、低压电气设备采用少油(或多油)式断路器，结构复杂、断流容量小、动作速度慢、有燃烧和爆炸的危险，核心技术落后，运行、维护工作量大同时安全可靠性差、五防功能差，采用电磁操作结构，对直流电源要求高，购买备品备件困难。保护、监控采用常规式分离元件，动作速度慢、可靠性差、性能低、自动化程度低，不能满足现代电力系统需要。
2 如何做好农村小型水电站增效扩容技改工作
2.1 统一认识
2.1.1 总体思路抓住要点，以提高综合能效和安全性能，增加发电能力，推进流域梯级优化调度为目的，在不增加原有机组台数基础上对老的农村水电站机电设备和配套设施进行更新改造。
2.1.2 改造电站条件2000 年底建成发电，全站总装机50 MW以下;电量增效15%以上;机组综合能效0.75～0.88;符合流域规划和河道生态修复规划;已落实安全生产监管主体和责任主体;电站基本建设手续完备、产权明晰;项目单位有一定的融资能力。
2.1.3 补助标准中央财政奖励西部地区1300 元/kW;且不超过该项目总投资的50%。中央财政补助主要用于更新改造机电设备、金属结构、送出工程等，不得用于非生产性支出。
2.2 初步设计工作
2.2.1 工程建设条件认真复核原电站设计水文资料，搜集资料推算分析形成新的初设水文报告，提供电站的径流、洪水、泥沙等资料，为电站增效扩容水量取值上提供重要的理论依据。认真复核原电站工程地质的设计成果，进行现场勘察，对运行多年的水工建筑如闸、坝、渠系、隧洞、渡槽、压力管道、前池、厂房、尾水渠等进行地质评价，得出相应维持原设计或进行必要的加强、补强措施或改建措施。
2.2.2 工程规划对增效扩容电站的供电范围、设计水平年、设计保证率提出初步设计。对扩容前、后装机容量、机组台数、机型、额定水头、额定容量进行论证，进而进行引水道尺寸选择、校核;提出电站扩容后运行方式及动能指标。
2.2.3 工程布置及建筑物按前述设计条件要求，原则上不进行大规模的土建工程，但要对原电站工程布置及建筑物进行检查、校验;对扩容后原电站流道的过流能力(闸门、渠道、隧洞、压力管道、尾水渠等)进行校验，必要时采取必要的工程补救措施。
2.2.4 机电及金属结构分析找出原机组磨损、气蚀、振动的原因;分析原机组选型情况;结合技改后水文、动能计算成果，进行选型分析，收集相关新型转轮资料，结合技改后水力动能条件参数选择合适的新型转轮。水轮机在水轮机的选型实施过程中，应采用能量指标先进、空化性能良好、运行稳定、维修方便、尽可能与原转轮同直径、同转速的新型转轮，但过流能力应大于原转轮，尽可能选用不锈钢转轮;对轴流定浆式转轮可通过调整叶片高度、修整叶片流线等方法实施;对冲击式机组可通过改变喷嘴口径、改进叶轮、加大流量实施。对混流式转轮较为复杂，可更换转轮。一般更换新型转轮需更换支持盖，并同时修复原导叶、导叶轴及轴套等部件。吸出高程、安装高程尽可能与原转轮一致。机组导叶相对高度尽可能与原机组相近，进水管口、出水管口位置、口径，进出口角度尽可能与原机组一致。
发电机定子可改造发电机定、转子绝缘为“F”级。利用“F”级绝缘比原“B”级绝缘承受温度高约40℃的优势，利用发电机绕组可适当过载，温度升高但在“F”级绝缘允许的承受范围的办法来提高发电机出力。此外“F”级绝缘比“B”级绝缘薄，可利用更换绝缘后定子槽中多出的空隙适当增加绕组导线截面，以提高过流能力，减少发热，用这两个办法一般能达到增容20%的效果，且投资较省。如扩容比例超过30%，应校验定、转子的磁密度，如磁密过高，可适当增加定子铁芯高度，还应校核推力轴承、大轴抗扭强度是否满足要求。
发电机转子当发电机容量扩容20%左右时，空载励磁功率并没有增加，故只需增加10%左右的励磁功率即可。转子绕组可采用翻新方案，拔下磁极、取出绕组，进行改造。电气部分设计原则上不改变电气主接线(除非原设计明显不合理)，不改变与系统的连接方式和调度关系，在此基础上对电气主接线进行优化和重新按新标准选型改造。
变压器对主变选择S11 系列变压器，淘汰S7 系列甚至铝绕组变压器;按增容后的要求选择变压器容量;对厂变和励磁变，尽量选择环氧树脂浇筑的干式变压器。
对高压电气设备，选择六氟化硫或真空断路器，干式的电流、电压互感器;对户内设备，选择铠装移开式金属封闭带“五防”开关柜;对户外设备，淘汰危险的高压油断路器;尽量按原设备基础布置，如果需要节省空间，推荐采用户外高压敞开式组合电器。
2.3 抓好项目建设管理
2.3.1 严格按照法定程序按照《四川省农村水电增效扩容项目和资金管理暂行办法》，增效扩容项目管理实行项目法人制、招标投标制、工程监理制、合同管理制，并由业主作为项目法人负总责、履行法定程序、严格建设管理、在限期内完成建设任务。
2.3.2 设备制造过程监督为保证设备制造质量，在各主要设备招标完成并进入生产阶段，业主和监理汇同设计根据各主设备的生产时间，及时深入到生产车间，对水轮机、发电机的`材质、生产工艺，特别是与原设备间的衔接等关键性的工作进行监造。监督调速器、励磁装置、高低压电器设备、主变及厂变、监控保护系统设备的技术条件是否达到设计的要求，是否满足工期的要求。
2.3.3 严格施工管理因站制宜、因时制宜，尽量利用冬季枯水期、停水期施工，合理安排工期，尽量减少发电损失。但公用通道必须要在全站停止运行，全停电状态下施工。动工前必须要求全部高低压电气设备，监控保护设备、主机设备(一台)，高低压电缆、主材辅材运到现场。各中标设备供货商按照前述要求在规定时间内向业主和设计单位提供中标设备的相关图纸，设计部门按照结合电站原有设备的布置情况进行技施设计，提供详细的施工图交付施工单位，以利工程的顺利开展。
2.3.4 扩容增效技改工程施工前期准备动工前成立扩容增效技改工程领导小组，下辖技术组、电气施工组、调辅设备施工组、金属结构施工组、物资采购供应组、后勤保障组，其具体安排由业主确定。因电站计算机监控改造需对中控室原设备拆除、新设备安装、接线，闸门设备等公共通道设备安装期间必须全站停止发电，且各高压回路因保护监控操作回路均已拆除而不能运行(含照明、生活)，为保证这些设备施工期间照明、焊接、切割等用电应提前准备临时施工电源。
2.4 关键工作
增效扩容技改工程中许多工序可重叠，6 kV 系统、35 kV 系统、厂用电系统、主变系统、中控室屏柜系统、公用通道电缆等的拆除安装，机组流道系统如进水主阀维修安装、全厂公用系统如技术供水系统及低空系统维护安装将影响直线工期，预计要停止发电25～35 d，上述影响直线工期的工作应精心组织，尽力保证在全站停止发电期间完成。
2.5 确保施工安全
因增效扩容技改工程整个工期短，且工期间衔接紧密，交叉多，为保证各工作顺利进行和相互配合，要特别注意施工安全。在全站停止发电期间，为保证安全应提起泄水闸，关闭进水闸，应保证前池水位低至前池泄水闸底板高程以下，使进水闸胸墙、门槽改造及泄水闸闸槽防腐工程顺利进行。
3 结束语
在已经过去的“十二五”，四川大部分参加农村小水电增效扩容改造的电站已经改造完毕投入运行，达到了改造的能效指标要求，将为促进地方经济发展作出更大的贡献。
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