西沟水电站增效扩容改造效果分析

肖景贤，朱万清

(黑河市水务局，黑龙江 黑河 164300)



西沟水电站增效扩容改造效果分析

肖景贤，朱万清

(黑河市水务局，黑龙江 黑河 164300)

摘要：西沟水电站水轮发电机组经多年运行后出现设备老化、效率明显下降，安全隐患日益突出。随着农村增效扩容改造项目实施，改造以提高综合能效和安全性能为目的，以水电站机电设备和配套设施改造为重点，综合考虑流域水能资源，合理确定改造方案，改造后不仅使整个流域水能资源得到有效利用，消除病险隐患，增加发电效益，又保护了流域生态环境，实现节能增效减排的目的。

关键词：西沟水电站；增效扩容改造；改造内容；效果；建议

1基本概况

西沟水电站位于黑河市爱辉区西岗子镇西沟村境内公别拉河中游上，距西沟村5 km。是一座以发电为主的混合式开发的水力发电工程。水电站枢纽工程由沥青混凝土心墙堆石坝、岸坡开敞式溢洪道、引水系统、发电厂房、尾水渠、升压站等组成。水库具有发电、防洪、旅游、养殖等多种功能。原电站安装HLA194—LJ—140水轮机2台，配套SF18—10/3000型发电机2台，JDT—100调速器2台，发电机出口电压6.3 kV,并网电压11 kV。水电站设计水头154.6 m，属东北地区高水头的水电站。电站原设计总装机容量3.6 万 kW，设计年发电量8 635 万 kW·h，装机年利用小时数2 725 h。增效扩容改造后电站装机，增容到4.2 万 kW，设计年发电量11 536 万 kW·h。

2存在问题

西沟水电站建于20世纪80年代末，经过20多年的运行，发电机组及配套设备老化严重，近几年运行中经常出现问题，影响电站的正常发电和效益。主要问题有：

2.1流量不匹配

由于建设时采用的水文资料不完整，设计装机较小，实际运行过程中年利用小时不均衡。当汛限水位运行时，水轮机流量得不到充分发挥，造成机组出力受限；在小流量、低水头情况下甚至不能发电，流域内3座水库水量调度不协调，水能资源得不到充分利用造成水资源浪费。

2.2水工建筑物失修

引水隧洞内淤积严重，厂房部分结构老化，尾水渠淤积严重，尾水闸门锈蚀严重，升压站地面、电缆廊道内混凝土严重破损，交通桥墩混凝土受冻害影响，钢筋祼露等。

2.3水轮发电机组效率低

经过20多年运行 ，机组运行工况发生了较大变化，因受水轮机参数和加工工艺影响，随着运行年限的不断增加，水轮机空蚀、泥沙磨损和振动等运行问题频频发生，零部件磨损严重、发生变形，机组出力和效率大幅降低。发电机运行噪声、振动增大，定子线圈绕组绝缘棒磨损，机组运行存在安全隐患。调速器、励磁设备零部件磨损老化严重，灵敏度、准确性、稳定性下降，不能满足“无人值班、少人值守”的要求。进水阀漏水严重，其他辅助设备系统运行稳定性和安全系数不同程度降低，给机组安全运行带来严重威胁。

2.4电气设备功耗大

2台主变和1台厂用变压器运行工况差、声响异常、空载损耗大，直流系统、控制保护盘柜、开关设备都已严重老化动作灵敏度、准确度下降，安全稳定性较差，日常的维护检修工作量大。电气一次设备多为属于国家明令淘汰产品。计算机监控系统2000年投产使用，系统配置低、响应速度慢，设备缺陷频出，监控系统不能满足黑河调度中心层、电站监控层及其现地控制单元层数据存储交换和远程调度需求。

3改造内容

针对以上存在的问题，根据国家《农村水电增效扩容改造项目管理指导意见》等关文件的要求，在原水工建筑物不变的情况下，进行水电站增效扩容改造，科学合理确定改造方案，以提高机组综合能效和安全性能为目标，充分分析并依所水电厂实际情况，不增加机组台数，不新增移民和永久占地，以机电设备更新为重点，选用技术先进、安全适用、节能环保、经济合理的机电设备，彻底解决安全生产各种隐患，提高电厂安全运行水平，充分发挥电站的经济效益。

3.1水轮发电机组及附属设备、自动化元件改造

改造将2台水轮机HL194A型转轮更换为JFHL2061型转轮；2台发电机改造为SF21—10/3000型发电机，绝缘等级由B级升级为F级，单机容量由18 000 kW增加至21 000 kW；将2套CVT-IC型调速器更换为YEFT-7500-16.0型数字调速器；更换2套励磁装置；自动化元件升级改造等。

3.2变电设备改造

将1号主变压器由SFS7—25000/110更换为SFS11—25000/110新型节能变压器，将2号主变压器由SF7—25000/110更换为SF11—25000/110新型节能变压器；更换2台厂用变压器和1台坝区配电变压器。

3.3高低压设备改造

更换27面高低压开关柜以及户外开关站110 kV、35 kV配电装置；将6.3 kV铝母线改造为GGMII—10/3150型管型母线。

3.4保护、控制、直流和监控系统设备改造

更换保护、控制、直流、监控屏柜21面；增设集控中心LCD大屏幕，现地中控室模拟屏改造为LCD大屏幕；计算机监控系统、工业视频监控系统更新改造。

3.5进水球阀及附属设备改造

将进水球阀更换为QF176—WY—160型球阀，油压装置、控制系统随主阀配套改造。

3.6厂房、开关站等水工建筑物改造

主、副厂房内、外墙体粉刷装饰保温，室内地面由大理石地面改为铺设地坪漆；更换厂房门窗。现地中控室，集控中心和机房装修装饰。开关站及厂区地面处理，尾水渠护坡修整，尾水隔墩混凝土冻害修复，交通桥维修等。

3.7光缆架设

黑河集控中心至西沟水电站现场光缆架设，线路全长90 km。

4改造效果

4.1合理调配水能资源

改造后实现流域内富地营子、西沟、哈拉台3水库水量统一调度，增加水能资源利用率，同时减少弃水，控制下泄基流量，疏竣整治了下游河道，改善了流域生态环境。

4.2发电效益显著提高

电站机组增效扩容改造后总装机容量由36000kW提高到42000kW，增加6000kW，增幅16.67%；经试运行，改造后机组综合效率92.12%，与改造前相比机组综合效率提高11.2%。多年平均发电量由8635×104kW·h提高到11536×104kW·h，年均增加发电量2901×104kW·h，增加发电收入1280万元。

4.3自动化水平得到大幅度提高

西沟水电站通过增效扩容改造自动化程度和水平有了较大幅度的提高，全面实行了机组运行自动化，实现了“无人值班、少人值守、远方监控”运行模式，减少通勤车辆和运行人员。

4.4节能降耗消除电站安全隐患

更换水轮发电机主轴、新型调速器、励磁等设备，大幅降低设备运行噪音及磨损，节省设备占用空间；更换新型节能主变压器大幅降低空载损耗，经测算，损耗电量由年均300万kWh降到 150 万kWh。年可节约资金60万元。更新电气设备、保护、开关等系统，消除发电生产安全隐患。

5几点建议

1)建议国家继续农村水电站增效扩容改造项目补助政策。西沟水电站实施增效扩容改造后，实现节能增效，保护环境的目标。工程投资6000多万元，使水电站在经济、安全、效益、生态保护等多方面得到提高，同时新增装机容量6000kW。目前在我市新建一座装机6000kW水电站，初步估算需要投资约3.0～3.5个亿，仅水库淹没与移民安置费用就占工程投资一半。而且新建工程在建设期、运行期不同程度对流域内生态环境造成影响。增效扩容改造老旧水电站不需要移民和水库淹没，不增加环境负担，不仅提高水能资源利用效率，促进节能减排，保护河流生态环境，还能消除公共安全隐患，让当地群众得到更多实惠，是一项费省效宏、一举多得，利国惠民的民生工程。

2)建议在投资政策上，要因地制宜给予支持。目前国家是采用按水电站装机每千瓦补助1000元的标准，补助水电站增效扩容改造项目。从实施过程中发现，按这个标准补助投资对装机<1 000 kW以下的水电站，国家补助部分偏低，企业筹资部分过高，因水电站装机偏小、效益差，自筹资金筹措难。出现改造标准不高、改造不彻底的问题。

3)建议加强重点流域内农村水电站增效扩容统一改造。我市库尔滨流域内目前建成4座梯级开发水电站。计划“十三五“期间，流域内3座水电站统一增效扩容改造，改造时优先考虑河流生态环境和下游群众生产生活用水，设计时增设生态流量泄放设施，优化梯级电站运行调度，有效改善整条河流生态环境，促进人水和谐。

6结语

农村水电站进行增效扩容改造，需要研究探讨问题较多，采用先进技术和更换新电气设备，通过一次技术改造，不但可以消除病险安全隐患，全面提高水电站自动化水平，而且还达到机组扩容增效，增加效益的目标。同时统筹考虑流域内上、下游水电站用水需求，使流域水能资源有效利用，同时改善河流生态环境，保障农村用电需要，促进农村水电持续健康发展。

参考文献：

[1]西沟水电站增效扩容改造工程初步设计报[R]黑龙江水利水电勘测设计研究院，2012(05)

[2]Sl193—1997小型水电站技术改造规程[S].北京：中国水利水电出版社，1998.

[3]章旭伟.武义县杉坑桥电站增效扩容改造实践[J].北京：中国水能及电气化，2013.1.2

[4]马秋海.陇县段家峡水电站增效扩容改造问题研讨[J].北京：中国水能及电气化，2013.7

文章编号：1007-7596(2016)04-0188-03

[收稿日期]2016-03-10

[作者简介]肖景贤(1973-)，女，黑龙江黑河人，高级工程师，从事农村水电技术与管理工作；朱万清(1965-)，男，黑龙江呼兰人，教授级高级工程师，从水利水电管理工作，曾评为黑河市第四届拔尖人才。

中图分类号：TV73

文献标识码：B