貴州省余慶縣方竹水電站增效擴容改造工程淺述

王鵬宇

摘要：本文通過對方竹水電站增效擴容改造可行性及改造實施情況進行論述，提出實施增效擴容改造對水電站安全、經濟、穩定運行的必要性、可行性。

關鍵詞：農村水電站；增效擴容改造；必要性；效益

一、概述

余慶縣方竹水電站地處遵義市余慶縣龍溪鎮，發電取水為烏江右岸一級支流余慶河下游，站址距余慶縣城41km，距龍溪鎮17km，交通較為方便；筆者有幸參與該電站的初步設計審查和技改期間建設管理，下面就電站改造前和技改后的情況作簡要介紹。方竹電站水庫壩址以上集水面積1323km2，多年平均流量22.00m3/s，大壩為砌石拱壩，最大壩高66.0m，水庫正常水位552.00m，正常蓄水位庫容5020m3，為不完全年調節水庫，工程主要任務是發電；工程樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道、發電引水系統、發電廠房、升壓站、沖沙兼放空底孔等組成。電站開發方式為壩后式，原設計水頭43m，單機引用流量7.17 m3/s，電站總裝機3×2500 kW，多年平均發電量3904萬kw·h，年利用小時數5205h，工程于1994年建成投產；電站業主為貴州中水能源股份有限公司遵義分公司。站內安裝3臺HL220-LJ-100型水能機，3臺YPLT-1800型調速器，配3臺SF2500-12/2600發電機，2臺S9-6300/35變壓器。發電機機端電壓6.3kV，經35 kV一回線路上網。

二、實施改造的必要性

電站自投運以來，經過多年運行，機電設備陳舊老化，效益低下；由于受當時技術和經濟條件限制，電站在操作、控制、保護等方面采用傳統方案設計，無消防設施，安全隱患較多，已經不能跟上時代發展對農村水電站管理的要求，同時，由于水能機出力下降，水量利用率較低，發電量逐年減少，近5年平均發電量為3225萬kw·h，遠低于設計水平，電站運行效益明顯下降，實施改造勢在必行。2012年，經國家水利部、財政部批準，貴州省納入全國實施農村水電站增效擴容改造第二批省份，根據實施增效擴容改造相關要求，電站業主抓住這次機遇，項目經遵義市水務局和財政局審查報批后，方竹水電站作為增效擴容項目獲準進行改造。

三、改造方案

由于電站水庫規模為中型，大壩為砌石拱壩，發電取水為壩身管道取水，故本次技改暫不考慮管道改造，只考慮機電設備及輔助系統。經過技術經濟比選，最后確定技改后裝機容量為3×3500kW。根據水利部《關于印發農村水電增效擴容改造項目初步設計指導意見的通知》和《關于印發農村水電增效擴容改造項目機電設備選用指導意見的通知》要求，并結合目前各個水能機、發電機生產廠家成熟產品。本次改造按“無人值班、少人值守”控制方式設計。

（一）水能機、發電機、調速器。原水能機出力不能滿足3500 kW要求，經相同運行工況下對水能機比選，本次技改擬選用水能機型號為HL702X-LJ-100，效益為88%，所選轉輪直徑沒有改變，尾水管壓力脈動在允許范圍內，保留原水能機蝸殼、座環、尾水管等埋件部分，只更換水能機轉輪、導水機構、主軸、軸承等，技改方案有投資較省、不影響原水能發電機組基礎、施工時間短等優點。發電機型號為SF3500-12/2600，發電機轉子、定子絕緣等級為F級，較原來B級提高一級，發電機效益為95%。新選用水能機調速功為1620kg.m，本次技改調速器型號為GKT-1800-16.為可編程計算機監控高油壓調速器。

（二）輔助系統及保護控制系統。對原油、水、氣系統作適當改造，以滿足新改造后電站運行需要。電站原高低壓系統采用常規監控和保護，油斷路器、手車式開關、把手開關、電磁式繼電器、指針式測量表計等設備，有些元件不能采購到備品備件，有的設備廠家甚至已經停止生產，給運行帶來極大的不變，不能滿足微機監控設計要求，需要全部進行改造。本次選用6.3 kV開關柜為P/V-12型金屬鎧裝移開式開關柜，柜內配有GE固體絕緣VB-12系列真空斷路器、彈簧操作機構、隔離開關等主要元件，開關柜具有“五防”功能。35kV開關柜選用KYN61-40.5型，柜內配備ZN85G-40.5/1250型真空斷路器、彈簧操作機構、隔離開關等主要元件，開關柜具有“五防”功能，滿足改造需要。

（三）電氣主接線及微機繼電保護。經過技術經濟比較，電氣主接線維持原來三機兩變的單母線接線方式；按照水利部增效擴容設計要求及《水電廠計算機監控系統基本技術條件》（DL/T578-2006），結合方竹電站運行特點，增設水電站綜合自動化系統，整個系統分為三層：即上層調度層、主孔級（或電站級）和現地控制級（LCU）三層，站內設置兩層：即站控層和現地單元層。系統采用符合國際通用標準的模塊化結構的硬件和軟件，因而系統對外全開放，用戶可以任意擴展和升級不受任何限制。繼電保護根據《水力發電廠繼電保護設計導則》、《水利水電工程繼電保護規范》的規定，結合本站的具體情況，所有主設備保護采微機保護，其功能除具有常規保護的功能外，還具有故障錄波、事件順序記錄功能等；本站設置發電機、變壓器、線路等主要設備必須的主保護和后備保護功能，確保設備安全穩定運行。

四、改造后效益

電站改造于2015年底結束，改造后電站總裝機容量增加40%，電站投產以來，2016年發電量達到5150萬kw·h，比改造前同期發電量增加60%，約超過設計發電量，從目前運行工況和發電效益來看，機器設備運行工況良好，各項指標滿足設計及規范要求，消除了安全隱患，提高了水量利用率，達到了國家實施增效擴容改造目的。

結語：目前，我市類似方竹這樣急需改造的農村水電站還很多，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，而是一個全面優化再創造的工作。業主應認真做好前期工作并組織實施，充分利用已成熟的科研產品成果，因地制宜地進行增效擴容技術改造，確保農村水電站安全可靠運行，促進農村水電站事業健康可持續發展。充分利用水資源，實現節能減排，提高電站經濟經濟和社會效益，幫助山區人民脫貧致富，改善農村能源產業結構，改善農民生產生活條件，為全面建設小康社會創造有利條件。

參考文獻

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