河北省農村水電站增效擴容改造實踐

李志遠

（邯鄲市水利水電勘測設計研究院，河北 邯鄲 056001）

1 概述

河北省境內農村水能資源總的技術可開發量為1205.98MW，主要分布在太行山、燕山山區的50個縣中，水能資源相對集中。截止2008年底，全省共建成小水電站229座，總裝機容量365458kW，全年發電量達到38428萬kW.h，占全省水能資源技術可開發量的30.3%。1995年以前建成投產的水電裝機容量為149384kW，占全省總裝機容量的40.9%，這些電站經過幾十年的運行，普遍存在設備設施老化，技術落后和超期服役的問題，部分電站甚至面臨報廢停產的可能，急需進行技術改造。

為了指導增效擴容改造項目的建設和管理工作，水利部農村水電及電氣化發展局和水利部農村電氣化研究所《農村水電增效擴容改造項目建設與管理》。筆者有幸參加了河北省農村水電站增效擴容設計工作，就實際設計工作中采取的主要措施簡要論述。

2 農村水電站存在的問題

2.1 機組主要性能參數與電站運行參數不匹配

由于水電站建站時的客觀條件，存在“有站找機”或“有機找站”現象；早期水輪機模型轉輪型譜提供各水頭段所選用的轉輪型號較少，很多小型水電站只能“套用”相近轉輪型號；技術力量薄弱，農村水電站的額定水頭、額定轉速或水輪機轉輪直徑選擇不當；水庫調度原則和灌渠運用制度發生較大改變等多種原因，致使機組主要性能參數與電站運行參數不匹配。

2.2 設備老化，發電效率降低

建成于九十年代前的電站，經過多年運行后，水輪機磨蝕嚴重、容積效率降低；發電機、變壓器等一次設備絕緣老化，輔助設備、二次設備等技術落后，可靠性下降；閘門、蝶閥等金屬結構銹蝕漏水、操作不靈活等問題普遍存在，致使電站水能利用率下降，不能確保安全運行。

2.3 水工建筑物失修，安全隱患增多

早期建成的水電站，水工建筑物大多超期服役，尤其是引水式水電站，攔河壩、渠道、前池、尾水等水工建筑物滲漏、坍塌、淤積嚴重，糙率過高等問題，導致電站凈水頭下降，水能利用率降低，特別是在汛期大流量運行條件下，存在著嚴重的安全隱患。

2.4 技術管理落后，自動化水平低

電站運行技術管理落后，監控、操作、記錄等自動化管理程度低，運行調度動作不可靠，無論是響應速度還是調節性能都無法滿足電網調度和安全生產的要求。缺乏以計算機監控保護技術為主的控制保護設備。所用控制元器件均為淘汰的舊式控制元器件，備品備件很難從市場或廠家購到，維護維修困難。電站技術人員信息相對封閉，觀念較為陳舊，缺乏必要培訓，許多先進的技術管理經驗和經濟實用的新技術、新設備、新材料得不到推廣應用。

3 農村水電站效擴容改造目標和原則

農村水電站增的目標是提高能效、增加發電量和提高電站安全。增效擴容改造需進行全面分析論證，針對電站存在問題制定增效擴容改造方案，并從經濟、安全、環境等方面進行綜合論證，保證改造獲得最大的經濟、社會和環境效益；因地制宜，充分利用水電站原有設備和設施；積極采用成熟的新技術、新工藝、新材料，嚴禁使用明令淘汰或禁止使用的高耗能、污染環境的產品；改造后電站的能效有明顯提高。

農村水電站的增效擴容改造，必須貫徹先進性、經濟性、合理性、和特殊性。針對各個農村水電站的實際情況，進行不同的增效擴容優化設計。

4 農村水電站增效擴容改造措施

多數小型水電站的技術改造以水輪發電機組的改造為主。在增效擴容改造設計中，一般采取以下幾種方式：

4.1 對于實際流量、水頭與原設計變化不大，而水輪機性能落后、設備陳舊的水電站，可采用更新設備的方式，提高水輪機的運行效率，增加年發電量。例如：河北省臨城縣臨城水庫水電站是臨城水庫壩后式電站。電站現裝機 1×250+2×125kW，最大凈水頭14.30m，最小凈水頭8.21m，設計凈水頭10.75m，最大引用流量4.56m3/s，最小引用流量1.09m3/s，電站1995-2006年平均年發電量為61.964萬kW·h，自2007年以來由于機組設備損壞嚴重已不能開機發電，根據現有運行資料計算，改造后多年平均年發電量可達到85.11萬kW·h。

4.2 對于流量、水頭比原設計增大了的農村水電站，應采取增容的改造方式。應根據電站實際運行流量和水頭增大的實際情況，選用合適的水輪機組，額定轉速應結合水輪發電機的增容方式確定，應使水輪機組在高效區運行。例如：東石嶺水電站位于河北省沙河市東石嶺村西南澧河支流渡口川上，總裝機容量2×320kW，裝設兩臺HL260-WJ-60型水輪機，配套TSWN99/37-10型水輪發電機，電站原設計水頭20m，最大水頭29m，最小水頭7m，實際平均年發電量為36.06萬kW·h；由于水庫建設時提高了標準，致使電站最高水頭低于實際最高水頭約11.1m（1#機）和15.1m（2#機），增容改造后總裝機容量為2×400Kw，裝設兩臺HLA616-WJ-60型水輪機，配SFW400-10/990型水輪發電機，改造后多年平均發電量可達到135.95萬kW·h。

4.3 對于流量、水頭比原設計減少了的水電站，可采取減容的改造方式。即根據水電站的實際運行流量和水頭，減小水輪機組的額定輸出功率，降低其額定水頭，將水輪機組調整到其運轉高效區內運行，以增加年發電量，提高運行效率。

增效擴容改造的實施過程中，對水輪機組進行改造的同時，應對電站主要電氣設備進行相應的改造，如發電電壓設備、廠用電設備、升壓變電設備、電纜等電氣一次設備及勵磁裝置；為提高電站的自動化控制水平，增加相應微機監控系統。

結語

農村水電站的增效擴容技術改造，不僅僅是在原有的基礎上以新換舊，而是一個優化再創造的工作。我們應明確目標，認真規劃，結合我省目前農村小水電站的實際情況，充分利用已成熟的科研成果，因地制宜地進行機組增效擴容技術改造，確保農村水電站的高效率、高質量和安全可靠的運行，以促進我省農村水電站事業的健康繁榮發展。

[1]陸大為，林環興.小型水電站增容改造的體會.中國農村水利水電，2007（03）.

[2]王俊清.南河門水電站技改增容.中國農村水利水電，2012（08）.

[3]唐紅.小型水電站技術改造中應注意的幾個問題 [J].甘肅水利水電技術，2006（01）.

[4]黃建平.小水電站技術改造問題的探討[J].海峽科學，2008（03）.