太河水電站改造方案與實施

陳久旺，王海峰淄博富泰水利建筑安裝公司

太河水電站改造方案與實施

陳久旺，王海峰
淄博富泰水利建筑安裝公司

文章介紹了電站的基本情況及改造的原因，當前電站存在的主要問題（技術落后，機電設備老化；電氣一次、二次設備不符合要求；噪音），提出了電站改造的必要性，并就電站改造的設計原則和水電站的改造方案以及改造后的效果，分別作了介紹。對電站改造方案實施后，電站在安全性、實時性、可靠性等作了介紹，為下一步的“無人值班”（少人值守），奠定了基礎。

水電站；改造方案；實施

一、電站簡介及改造原因

太河水電站建于1998年，1999年4月投入運行，設計裝機容量1130kw。發電機組3臺，年發電量400萬kw.h。現裝有250kw機組2臺，另1臺630kw發電機組未裝，總裝機容量500kw，年平均發電量211.2萬kw.h。

電站自運行至今已有15年。在發揮巨大經濟、社會、環境效益的同時，電站的機械設備及電器設備大部分已老化嚴重，威脅著電站的正常運行。在各級領導的關懷下，電站于2014年開始升級改造。

二、當前電站的主要問題有

1、技術落后，機電設備老化。電站安裝的2臺臥式混流機組（水輪機型號HL260-WJ-50、發電機型號SFW250-8/850、調速器型號TT-300）已經列入小型水電站機電設備應淘汰的產品目錄中。而且，機組經過15年的運轉，轉輪汽蝕嚴重，水輪機出力下降。發電機絕緣老化嚴重，超過報廢年限。在生產運行中存在極大的安全隱患。調速器更是老化嚴重，1#調速器已不能打到手動位置，2012年以來的多次并網中，在開度沒有變化的前提下，轉速、機端電壓突然下降，造成并網困難。調速器的關停也進行多次改進（交流電機換成直流電機，加裝手搖開關）。在滿負荷狀態下，遇有電網故障或線路落雷，手搖關機來不及。開關跳閘，全站停電的情況下，蝶閥無法關閉，自動關機線路和直流電機出現故障，只有手動關閉調速器，若是無法關閉，形成飛車，危及到人身和設備安全。

2、電氣一次設備已不符合電網要求，運行維護成本太高。10KV高壓配電裝置采用高壓柜，無防護措施，柜內使用SN10少油斷路器，這些設備均列入國家公布的淘汰產品名錄中。10KV線路保護柜運行已經15年，已經達不到電業局規定的6年更換，8年強制更換的要求，柜中線路上的電器元件老化嚴重、設備陳舊、操作不靈、誤動作現象頻發，維修零部件無法購買，也需更換。

3、電氣二次設備超過使用年限，應整套報廢。電站電氣二次設備以老式的繼電器為主，主要結構陳舊、性能落后。不能發出正確的指令與信號，導致電站事故頻發，存在安全隱患。滿足不了最基本的運行管理要求。

4、噪音。當年建電站時，把主控室和車間廠房建在了一起，結果在機器運轉時，噪音一般在80分貝左右。對值班人員精神和身體造成極大的危害。

三、改造的必要性

1、消除安全隱患、保障人身和設備安全的迫切必要。

2、發展可再生資源、促進節能減排。

四、電站改造的設計原則

電站按“無人值班”或者“少人值守”的要求進行總體設計。按照全廠綜合自動化系統以計算機監控為主、常規控制為輔的指導思想進行總體設計和系統配置。在正常運行情況下，能夠保證對電站的有效控制，不需要現場值班人員的干預，發生異常情況時能及時報警、自動停機、跳閘并自動采取必要的措施，避免事態的擴大，減少損失，確保人身和設備的安全。

五、電站的改造方案

1、對兩臺水輪機進行大修，達到運行穩定可靠的目的，提高機組效率。

將原2臺調速器更換為數字閥PCC可編程智能調速器（型號YZFT-300/16），它集成了可編程邏輯控制器（PLC）的標準控制功能和工業計算機的分時多任務操作系統功能。能方便地處理開關量，模擬量，進行回路調節。用數字閥替代傳統的電液轉換器和主配壓閥，降低了對油質的要求，該型調速器去掉了接力器的反饋杠桿，減化了整個調速系統。又因為該系統的電磁閥具有手動閥和事故閥的功能，減化了調速器內部結構，實現了真正意義上的無杠桿、無管路、可靠性高的調速器。

2、一次、二次電氣設備部分

電氣主接線：水電站2臺水輪發電機，單機容量250KW，發電機電壓由0.4KV經本站主變將電壓升為10KV，由高壓斷路器接入10KV母線。10KV側配站用電變壓器1臺。勵磁裝置采用微機勵磁裝置（型號FWLZ-S/2C），10KV開關柜、0.4KV配電屏以及發電機控制柜等均進行了更換。主要電氣設備選擇均按其所在回路額定電壓和額定電流選擇，并以短路熱穩定度進行校驗，均滿足要求。

繼電保護：根據《小型水力發電站設計規范》及本站具體情況，發電機、變壓器、10KV進線、10kvPT等的保護均在微機保護單元完成。同期裝置采用自動準同期方式并車，同期裝置2臺發電機各設1套，并且增設手動并網裝置，使其在不能正常并網的前提下可以進行手動并網。裝在三合一控制柜上。中央信號：各微機保護單元、PLC將信號送入計算機監控主機上，主機帶有語音設備，完成中央信號系統報警功能。

3、新建中控室及辦公室一處，減輕了機械設備所產生的噪音對值班人員的影響。

4、其他：水電站副廠房設在高壓室，5塊高壓柜布置在高壓室。計算機監控主機、視頻工作站、直流屏、監控監視屏布置在機房控制室。UPS電源屏布置在中制室。

防雷接地，廠房在樓頂設置了避雷網，并與廠房的鋼筋結構相連接，防止直擊雷。低壓母線加裝裝設避雷器和防浪涌保護器。電源進線進入配電柜時進行零線重復接地。配電柜和三合一柜柜體、鎧裝電纜外皮等均設專用接地線與接地裝置相連。不滿足要求的重新敷設接地體，對于總接地裝置實測其接地電阻，其值不大于1歐姆。若不符合要求，則加裝人工接地體直至滿足要求。

六、改造后的效果

綜上所述，通過技術改造，太河水電站自動化系統性能指標得到極大的提高；在安全性方面，無論從系統的安全性、網絡安全性還是控制操作的安全性上都將有很大的提高；實時性方面，在數據刷新周期、控制響應等方面都將滿足電力系統生產的要求；可靠性方面，系統中任何設備的單個元件故障將不會造成系統關鍵性故障；在軟件功能方面，將盡可能的滿足現代電力企業發展要求及遠方調度部門集控要求。尤其是新建中控室，遠離了電站的噪音，保障了職工的身體健康。總之，電站改造后，為實現“無人值班”（少人值守）打下良好基礎。

陳久旺（1976-），男，漢族，山東淄川人，工程師，研究方向：小型水電站運行管理與維護。