河北省农村水电站增效扩容改造实践

李志远

（邯郸市水利水电勘测设计研究院，河北 邯郸 056001）

1 概述

河北省境内农村水能资源总的技术可开发量为1205.98MW，主要分布在太行山、燕山山区的50个县中，水能资源相对集中。截止2008年底，全省共建成小水电站229座，总装机容量365458kW，全年发电量达到38428万kW.h，占全省水能资源技术可开发量的30.3%。1995年以前建成投产的水电装机容量为149384kW，占全省总装机容量的40.9%，这些电站经过几十年的运行，普遍存在设备设施老化，技术落后和超期服役的问题，部分电站甚至面临报废停产的可能，急需进行技术改造。

为了指导增效扩容改造项目的建设和管理工作，水利部农村水电及电气化发展局和水利部农村电气化研究所《农村水电增效扩容改造项目建设与管理》。笔者有幸参加了河北省农村水电站增效扩容设计工作，就实际设计工作中采取的主要措施简要论述。

2 农村水电站存在的问题

2.1 机组主要性能参数与电站运行参数不匹配

由于水电站建站时的客观条件，存在“有站找机”或“有机找站”现象；早期水轮机模型转轮型谱提供各水头段所选用的转轮型号较少，很多小型水电站只能“套用”相近转轮型号；技术力量薄弱，农村水电站的额定水头、额定转速或水轮机转轮直径选择不当；水库调度原则和灌渠运用制度发生较大改变等多种原因，致使机组主要性能参数与电站运行参数不匹配。

2.2 设备老化，发电效率降低

建成于九十年代前的电站，经过多年运行后，水轮机磨蚀严重、容积效率降低；发电机、变压器等一次设备绝缘老化，辅助设备、二次设备等技术落后，可靠性下降；闸门、蝶阀等金属结构锈蚀漏水、操作不灵活等问题普遍存在，致使电站水能利用率下降，不能确保安全运行。

2.3 水工建筑物失修，安全隐患增多

早期建成的水电站，水工建筑物大多超期服役，尤其是引水式水电站，拦河坝、渠道、前池、尾水等水工建筑物渗漏、坍塌、淤积严重，糙率过高等问题，导致电站净水头下降，水能利用率降低，特别是在汛期大流量运行条件下，存在着严重的安全隐患。

2.4 技术管理落后，自动化水平低

电站运行技术管理落后，监控、操作、记录等自动化管理程度低，运行调度动作不可靠，无论是响应速度还是调节性能都无法满足电网调度和安全生产的要求。缺乏以计算机监控保护技术为主的控制保护设备。所用控制元器件均为淘汰的旧式控制元器件，备品备件很难从市场或厂家购到，维护维修困难。电站技术人员信息相对封闭，观念较为陈旧，缺乏必要培训，许多先进的技术管理经验和经济实用的新技术、新设备、新材料得不到推广应用。

3 农村水电站效扩容改造目标和原则

农村水电站增的目标是提高能效、增加发电量和提高电站安全。增效扩容改造需进行全面分析论证，针对电站存在问题制定增效扩容改造方案，并从经济、安全、环境等方面进行综合论证，保证改造获得最大的经济、社会和环境效益；因地制宜，充分利用水电站原有设备和设施；积极采用成熟的新技术、新工艺、新材料，严禁使用明令淘汰或禁止使用的高耗能、污染环境的产品；改造后电站的能效有明显提高。

农村水电站的增效扩容改造，必须贯彻先进性、经济性、合理性、和特殊性。针对各个农村水电站的实际情况，进行不同的增效扩容优化设计。

4 农村水电站增效扩容改造措施

多数小型水电站的技术改造以水轮发电机组的改造为主。在增效扩容改造设计中，一般采取以下几种方式：

4.1 对于实际流量、水头与原设计变化不大，而水轮机性能落后、设备陈旧的水电站，可采用更新设备的方式，提高水轮机的运行效率，增加年发电量。例如：河北省临城县临城水库水电站是临城水库坝后式电站。电站现装机 1×250+2×125kW，最大净水头14.30m，最小净水头8.21m，设计净水头10.75m，最大引用流量4.56m3/s，最小引用流量1.09m3/s，电站1995-2006年平均年发电量为61.964万kW·h，自2007年以来由于机组设备损坏严重已不能开机发电，根据现有运行资料计算，改造后多年平均年发电量可达到85.11万kW·h。

4.2 对于流量、水头比原设计增大了的农村水电站，应采取增容的改造方式。应根据电站实际运行流量和水头增大的实际情况，选用合适的水轮机组，额定转速应结合水轮发电机的增容方式确定，应使水轮机组在高效区运行。例如：东石岭水电站位于河北省沙河市东石岭村西南澧河支流渡口川上，总装机容量2×320kW，装设两台HL260-WJ-60型水轮机，配套TSWN99/37-10型水轮发电机，电站原设计水头20m，最大水头29m，最小水头7m，实际平均年发电量为36.06万kW·h；由于水库建设时提高了标准，致使电站最高水头低于实际最高水头约11.1m（1#机）和15.1m（2#机），增容改造后总装机容量为2×400Kw，装设两台HLA616-WJ-60型水轮机，配SFW400-10/990型水轮发电机，改造后多年平均发电量可达到135.95万kW·h。

4.3 对于流量、水头比原设计减少了的水电站，可采取减容的改造方式。即根据水电站的实际运行流量和水头，减小水轮机组的额定输出功率，降低其额定水头，将水轮机组调整到其运转高效区内运行，以增加年发电量，提高运行效率。

增效扩容改造的实施过程中，对水轮机组进行改造的同时，应对电站主要电气设备进行相应的改造，如发电电压设备、厂用电设备、升压变电设备、电缆等电气一次设备及励磁装置；为提高电站的自动化控制水平，增加相应微机监控系统。

结语

农村水电站的增效扩容技术改造，不仅仅是在原有的基础上以新换旧，而是一个优化再创造的工作。我们应明确目标，认真规划，结合我省目前农村小水电站的实际情况，充分利用已成熟的科研成果，因地制宜地进行机组增效扩容技术改造，确保农村水电站的高效率、高质量和安全可靠的运行，以促进我省农村水电站事业的健康繁荣发展。

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