1、农村小水电增效扩容电气设备更新技改实例分析摘 要：小水电是农村基础水利设施、基层水利经济乃至区域水利产业的重要组成部分。合理开发小水电对建设有中国特色的农村电气化、建立新农村新工农业环境、脱贫致富和生态环境保护等方面，均具有非常重要的作用。文章通过农村小水电增效扩容改造实例，对小水电电气设备更新技改相关内容进行了介绍分析。 关键词：农村小水电；增效扩容；电气设备；安全可靠性 农村小水电具有资源可再生、清洁能源、开发技术成熟、生产管理便捷等优点，具有良好的社会经济及投资效益1。95 年以前修建的很多农村小水电，由于受当时规划设计理念、建设技术水平、综合投资等因素的制约，加上后期运行管理维护不完善
2、、不到位等问题，工程存在较大质量和安全隐患，尤其机组长期处于低负荷运行工况、电气一二次设备自动化水平严重滞后、开关动作性能差、元器件破损严重、保护装置可靠性差等，严重影响电站的正常运行和发电效益，不少水电站已存在报废或濒临报废状况2。因此，对老旧农村水电站进行增效扩容和电气设备更新技改，就显得非常迫切，具有较大工程的实践应用研究意义。 1 工程概况 贵州某农村水电站于 1985 年 5 月开工建设，于 1989 年 4 月建成投运，工期长 48 个月。安装水轮发电机 3 台，总装机容量为23200kW+1800kW，选用立轴混凝式发电机组，设计保证最低出力为2360kW，多年平均发电量为 54
3、50 万 kW?h。电站经历了 20 多年的运行，机组和电气设备老化严重，带缺陷和安全隐患运行状况时有发生，直接影响到水电站的正常生产运行和发电经济效益，更新技改已势在必行。2013 年 7 月，财政部、水利部在总结浙江、重庆、陕西等 6 省市“农村水电增效扩容改造”试点效果的基础上，提出“全面实施农村水电增效扩容改造” 。为了提高水能资源利用效率，确保其安全、高效、节能的生产运行，促进节能减排和改善河流生态环境，借助“农村水电增效扩容改造”项目，集中央补助、省财政或水利建设资金配套，该电站结合其工程特性进行了全面的增效扩容改造。 2 电站电气设备更新技改 2.1 电气主接线的改造 增效扩容改
4、造前：水电站装机容量 23200kW+1800kW，发电机端电压为 6.3kV，出线 1 回，电压为 35kV。电站主接线方案为：发电机母线为双单母线，3 台发电机通过铜母线接入双单母线。35kV 侧采用单母线接线，一回 35kV 出线经 LGJ-75mm2 架空专线接入到区域 110kV 变电站的 35kV 间隔，采用高压侧计量方式。 增效扩容改造后：水电站装机容量 24000kW+11000kW，发电机端电压为 6.3kV，出线电压为 35kV。本次改造增加一台 6.3kV 双单母线分段联接开关柜，即为了增加电站运行的安全可靠性和运行灵活性，将原来发电机双单母线改为双单母线分段母线。35k
5、V 侧依然采用单母线接线，1 回路 35kV 出线，经 LGJ-120mm2 架空专线接至区域 110kV 变电站 35kV间隔，输电线路长度为 10km，采用高压侧计量方式。为了提高电站厂用电的可靠性，根据主接线型式设置 2 台 400V 厂用配电变压器，其中 1 台由 6.3kV 母线开关柜引出电源，电压变比为 6.3kV/0.4kV，另 1 台由35kV 室外架空母线上引出电源，电压变比为 35kV/0.4kV，容量均为200kVA，站用电采用 380/220V 三相四线制 TN-C-S 供电系统。 2.2 主要电气设备选择 2.2.1 6.3kV 高压开关柜 6.3kV 高压开关柜采用
6、 KYN28-12 抽屉式金属封闭高压开关柜，配用高开断能力和低截流值 VS1 型真空断路器，配套 VS1 弹簧操动机构，合闸采用弹簧储能方式。共设置 3 面机组断路器柜、3 面机组励磁 PT 电压柜、1 面母线 PT 电压互感器柜、1 面 6.3kV 母线分段柜、1 面主变进线柜、1 面 6.3kV 厂用电进线柜。 2.2.2 厂用电系统 厂用电系统设备从 6.3kV 和 35kV 两个电压等级母线上分别引出电源，从 6.3kV 母线上经厂用变柜引入 1 回电源，接至 41B 厂用变 6.3kV 高压侧；另一回经地埋电缆从 35kV 架空母线上引入 1 回电源，接至 42B 厂用变 35kV
7、 高压侧。两个厂用电电源互为备用，进线柜中设置自动切换开关。根据厂用电负荷类型、容量等因素，选用 GCS 型交流抽出式低压配电柜4 面。 2.2.3 动力及控制电缆 电站原有动力电缆虽然其载流量能够满足增效扩容后负荷需求，但经 20 多年运行电缆接头处及导线存在氧化受损、绝缘层破坏、漏电等问题，严重威胁到电站的安全稳定和节能经济运行。为确保电站安全稳定运行，动力电缆优选 YJV 型铜芯电力电缆更换原有的所有电力电缆；电站原有的控制、信号电缆都是常规电缆，接线端子接线不良、绝缘层老化、无屏蔽信号传输不可靠等问题非常严重。改造后，优选具强大屏蔽功能的铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装 KVVP2
8、2 控制和信号电缆，提高信号传输的安全可靠性。 2.3 35kV 升压站电气设备 2.3.1 主变压器 水电站原两台主变，型号为 S7-8000/35kV 和 S7-1000/35kV，属于高能耗老型号升压变压器，已属国家淘汰型产品。更新改造后更换为损耗低的 S13 节能型升压变压器，型号为 S13-10000/35 和 S13-1250/35。原两台厂用变压器 S7-100/6.3kV 和 S7-100/35kV 更换为 S13 节能型变压器S13-200/6.3kV 和 S13-200/35kV。 2.3.2 断路器及隔离刀闸 电站原用 35kV 断路器属于老型号多油断路器（DW1-35/
9、400A 型） ，已属淘汰型停产产品。增效扩容更新改造后，优选性能可靠、自动化程度较高 ZW8-40.5/630A 型真空断路器。原用 35kV 隔离刀闸经 20 余年的使用，存在操作机构不灵活、动作可靠性变差等问题，更换新的 GW5-40.5/630A 型高压隔离开关。 2.3.3 互感器及避雷器 电站原用 35kV 互感器为老式停产油浸式互感器，增效扩容改造后优选质量好、可靠性高且具备较好抗谐功能的消谐式 JDZXW-35 型户外干式电压互感器和 LZZBJ71-35W2 型电流互感器。电站原用避雷器经 20 余年使用，可靠性变差，有两相已被雷击破换，更换为 YH5WZ 型 35kV 金属
10、氧化物避雷器。 2.3.4 电气二次部分 水电站增效扩容改造工程综合自动化部分，严格按照小型水力发电站自动化设计规范 （SL229-2011）进行设计。采用以计算机监控系统为核心的电站集中监控系统，对全站 3 台发电机组、2 台主变、开关设备、2 台厂用变和公共设备等运行工况进行在线监测、控制和保护。电站的继电保护和安全自动装置，严格按照继电保护和安全自动装置技术规程（GB/T14285-2006）原则进行设计和设备选配。 3 结束语 农村小水电机组和电气设备进行系统更新技改后，有效提高了电站综合自动化水平，机组发电的安全性、动作可靠性和节能经济水平得到有效增强，各项性能明显改善，全面提升了电站发电、灌溉、防洪等功能水平，助推了当地城乡一体化建设步伐。 参考文献 1徐明华.抓住试点机遇努力做好增效扩容改造工作J.中国水能及电气化，2011， （11）：14-15. 2陈锡芳.水轮发电机改造增容与优化运行M.北京：中国水利水电出版社，2010. 作者简介：杨钰峰（1985-） ，男，贵阳人，苗族，本科，助理工程师，主要从事水电站建设管理工作。
