关于旧小水电站自动化改造的几点思考

关于旧小水电站自动化改造的几点思考马强四川都江堰供电局发电总厂【摘要】现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的越来越高，相应地对小水电站的自动化提出了更高的要求。本文就小水电站在现有条件基础上如何进行自动化改造的几点思考予以阐述。【关键词】小水电站自动化改造二十世纪七、八十年代，在我国西南等地区大量修建了装机容量小，自动化程度较低的小水电站，现在随着大型水电站的建设投运，系统稳定及电能质量要求的提高，迫切要求小水电站进行自动化改造，否则小水电站将不得不退出历史的舞台。本文就在水工建筑等现有条件不变的情况下如何逐步开展小水电站的自动化改造，谈一点看法。一、旧小水电站基本情况除近年新修的小水电站自动化程度较高外，在２０００年以前修建的大部分小水电站可以采取逐项改造的方案，分阶段进行。在设计时挡水建筑、拦河闸坝、进水闸正常取水水位基本上已确定，不易更改。２至３台水轮发电机组的容量、型号等在设计时必然经过论证，不宜更改。同理，主变压器及厂用变压器也不宜更改。一般水电站会设中央控制室，设置一台集中控制台。２０００年以前建设的小水站一般是在集中控制台人工进行机组的启停、并网、断路器的投切，机组有功及无功功率的调节，电压和频率的调节等，通过集中控制台的仪表了解全站设备的运行状态及参数。继电保护方面，水轮发电机组一般有：纵联差动保护、电压启动的过电流保护、过电压保护、过负荷的保护、定子单相接地的保护、发电机组励磁回路一点接地的保护。主变压器保护有：纵联差动保护、轻重瓦斯保护、电压启动的过电流保护、过负荷的保护、变压器油温升高的保护。以上保护常采用机械式继电器组成。中控室设置能重复动作中央复归的音响信号系统，当设备出现事故或故障时分别发出事故或故障音响信号，并使与之对应的光字牌明亮，并通过电铃、蜂鸣器发出音响信号，向当值运行人员报警。保护屏常规设有主变及线路保护屏，发电机保护屏，发电机水机保护屏，测温制动屏，厂用电低压屏，公用屏，所有屏柜上电气测量仪表均采用机械式仪表显示。机组的励磁系统常采用自并激可控硅静止励磁装置主要由型号为ＺＳＪ的油浸式变压器、励磁调节屏、励磁功率屏组成。调速器型号常为两种ＹＷＴ、ＹＴ系列，由手动油压起动机组。二、旧小水电站一般存在的问题在以上小水电站中，设备老化，技术陈旧，自动化程度低，对人工依赖性强，因长期运行设备发生故障的频率越来越多，已严重影响了安全发电的稳定性，制约了小水电站的进一步发展。１．水工及建筑部分。近年来在小水站较多的我国西南地区，气候越来越恶劣，山体松动、植被破坏，甚至受到地震影响，发生大暴雨及特大暴雨的几率，特大洪水发生可能性增加，就我所在都江堰地区在２０１０年连续发生几次大洪水，历年来罕见，从几次大的洪水来看，取水口枢纽工程泄洪能力偏低，在特大洪水情况下有可能出现漫水，溃堤等险情。在不可能增容改造的情况下，建议勤清河道，加强堤坝维护，再有就是加强防洪预案的修订，在人、财、物等方面做好组织准备，尽可能的将损失降至最低。造成当地周边群众受损，为保证安全生产，需增大两电站取水枢纽的泄洪能力。２．电气部分。旧小水电站的机电设备常采用状态检修方式，在自动化改造时一般会与时俱进，采用新技术、新设备，淘汰过期产品。如据了解，还有一些电站采用少油式断路器，可更换为真空断路器，由厂家安装调试，在现有的情况下改动较小，但安全性与可靠性提高不少。对于户外油浸式变压器，在自动化改造方面，不宜做较大变化，在做好检修工作的同时，做好继电保护装置的更新等即可。运行时主要是观察声音、油色油位及温度。若是采用机械式温度表，可增设一组探头接数字式温度显示表，安装在中控室内，随时都在监控之下。旧小水电站的控制保护屏，常采用老式机械式继电器、众多电压表、空气开关、电压互感器设备等元器件组成，因老化严重，安全可靠性率差，易发生误动；部分元件属淘汰产品，备品备件很难购买，故障发生时不易查找，不利于检修。监控、操作、记录等均需人工进行，自动化管理程度低，建议全部更换。厂用电低压屏可换为全抽屉式配电屏，保护屏可更换为微机保护屏，发电机水机屏可更换微机ＬＣＵ屏，并对发电机水机自动化元件进行更换。技改同时可将电缆更换为铜芯阻燃电缆，提高防火防燃水平。旧小水电站中的中控台，所有的测量数据和控制都需人工抄表或手动控制完成，可靠性差、实时性差，安全性低，易发生误操作。在更换屏柜时可将中控台更换为微机监控台。旧励磁系统的改造是小水电站自动化改造的重点之一，原有励磁系统靠手动操作调节有功和无功功率，无论在速度方面还是在精度方面都会造成电能质量差。当机组发生异常、状态发生变化或参数超限时，难以及时报警，安全可靠性差。若采用油浸式励磁变压器，属非节能型电力变压器，能耗大，易发生渗漏油现象，直接危及机电设备的安全；其保护和自动化控制设备灵敏度和可靠性降低，检修维护量大，且有些设备厂家已停产，致使备品备件买不到，影响了电站的正常生产。更不能适应自动化的要求。需进行改造为新型励磁系统。３．机械部分。若调速器采用ＹＷＴ、ＹＴ型，手动油压起动机组，自动化程度低，经多年年运行，易出现现主接力器窜动、扰动现象，常导致机组并网困难，运行中存在“飞车”等安全隐患。运行效率低，开停机及油、气补充均由人工操作，费时费力，降低了经济效益。无自动化测量元件依靠值班人员的巡检对回路进行监测，当机组发生异常、状态发生变化或参数超限时，难以及时调整。？自动化改造时可采用油压式调速器。４．在通讯及监控部分架设通讯光缆，安装视频监控设备。可有效提高小水电站运行的可靠性、安全性和发电效益。以上所述改造项目是在现有设备设施基础上进行综合自动化改造，提高自动化水平，可按《电力系统安全操作规程》（发电厂部分）相关安全措施要求分步进行。改造后，一方面因设备的更新换代，将大大降低因设备老化而发生的故障，另一方面可通过自动装置快速、准确、及时地进行检测、记录和报警，既可防止不正常工作状态发展成事故，又可使发生事故的设备免遭更严重的损坏，从而提高了供电的可靠性。改善运行人员的工作和生活环境，减轻了劳动强度，提高了运行管理水平。同时还可减少运行人员，实现无人值班（或少人值守），提高劳动生产率，降低运行费用和电能成本。提高线路供电监控能力，为有效调整运行方式提供可靠依据，从而提高经济效益。