浅析小型水电站增效扩容改造措施与技术

浅析小型水电站增效扩容改造措施与技术社会经济的迅速发展以及科学技术的不断发展，促进了小型水电站建设水平的进一步提高。

针对小型水电站增效扩容改造成功案例越来越多，但是在这一过程中仍然出现了很多小型水电站发展的不确定因素。

因此，加强小型水电站增效扩容改造研究的力度，对于小型水电站的发展而言具有极为重要的意义。

文章主要是就小型水电站增效扩容改造措施与技术进行了深入的分析与探讨。

标签：水电站；增效扩容；技术引言小型水电站不仅是我国社会经济发展不可或缺的重要基础设施之一，而且是目前农业耕作地区和山区生态环境保护与建设最常用的保护手段。

改革开放政策的实施，为我国小型水电站的建设注入了新的活力。

尤其是针对高寒地区、缺电严重的边远小型地区而言，小型水电站的建设不仅彻底解决了电力短缺的问题，而且为高寒地区农业人口收入的增长以及农民生活条件的进一步改善奠定了良好的基础。

1、小型水电站增效扩容改造现状分析1.1水工建筑物与引水系统的不合理经过调查研究发现，我国目前的小型水电站大多采用的是引水式处理方式，这种处理措施导致水电站的渠首坝、引水渠、前池无排沙等相关设施在设计和使用的过程中都存在着极为不合理的现象，如果长期使用就会在汛期来临之际，对渠道的正常饮水产生非常严重的影响。

再加上大多数小型水电站在厂房建设方面都存在着低于防洪标准的现象，增加了汛期水电站安全隐患发生的几率，对水电站相关设备以及工作人员的生命安全产生了极大的威胁。

比如，我国大多数小型水电站引水系统结构设计方面存在的拦污栅不合理现象，导致水电站在汛期水流增加时经常出现被杂草、石块等堵塞，导致水电站发电量的下降。

另外，还有很多水电站因为前池闸门拦污栅没有得到及时的整修，而导致汛期来临时经常出现因为树根或者石块卡在机组中，而导致发电机组无法正常运行。

1.2机电设备老旧由于很多小型水电站的主变都采用的是损耗较高的变压器，这种变压器经过长时间运行后，就会因为自身绝缘性能的降低，导致其防爆炸性能的减弱。

再加上小型水电站的高低压电气设备主要采用的是少油式断路器，由于此类断路器的容量相对较小且结构设计复杂程度高，所以在运行过程中随时都可能引发爆炸问题。

虽然小型水电站已经针对这一问题，采用了分离式元件加强了监控与保护的力度，但是由于其存在自动化程度低、动作迟缓等各方面的问题，所以已经无法满足现代电力系统发展所提出的要求。

1.3机组制造质量差经过调查研究发现，小型水电站为了降低机组造价，往往在设计的过程中选用制造简单且成本较低的产品和设备。

虽然这种设计方法不是导致小型水电站设备制造出现缺陷的主要原因，但是其对于小型水电站的建设和发展而言同样产生了非常不利的影响。

比如，很多小型水轮机生产厂家，存在着设计人员设计力量严重不足的现象，所生产的产品生产工艺水平差、产品质量不达标等各方面的问题，小型水电设备在生产制造过程中存在着诸多的问题，加快小型水电设备的增效扩容改造，已经成为了影响小型水电站发展的重要手段之一。

2、全面推进小型水电增效扩容改造的必然性2.1有助于减缓小型水电安全隐患小型水电建设作为我国水电开发的重要组成部分，自上世纪九十年前小型水电站建成投入运营至今，其平均运行年限已经达到25年，很多甚至已经超过了30年。

由于受到当时所处年代设计水平、施工技术等各方面条件的制约，再加上水电站投入使用后维护资金投入的不足，使得很多水电站出现了发电、防洪、灌溉、供水等功能丧失的现象，在这种情况下如果遇到极端气候，那么将会导致公共安全事故的发生。

2.2有助于促进节能减排目标的实现随着我国政府部门对生态环境保护重视程度的不断提高，政府部门已经制定了完善的提升非石化能源使用的措施。

由于我国现阶段的非石化能源在社会能源消耗中所占有的比重仅为8.3%，所以必须加大可再生能源领域研究的力度，才能在确保社会经济可持续发展的基础上，实现保护生态环境的目的。

针对小型水电站采取的增效扩容手段，不仅不需要进行大量的移民搬迁，而且也减少了生态环境的压力，其开发成本与电能的质量等与风能、太阳能等可再生资源相比质量也相对更高。

因此，全面实施小型水电站增效扩容，对于水电能源利用效率的提升具有极为重要的意义。

随着国家针对小型水电站增效扩容改造相关工作的开展，小型水电站增效扩容改造的全面升级，有效提升水能资源利用效率，保护了原有的河流生态环境，消除了公共安全隐患，保证当地居民生活水平的稳步提升。

3、小型水电站增效扩容改造的基本原则3.1分析经济效益在进行小型水电站增效扩容改造的过程中，必须对改造成本问题予以充分的重视。

根据小型水电站经济效益数据分析的结果，制定切实可行的改造计划。

确保小型水电站增效扩容改造的投资在最短的时间内收回，实现了促进小型水电站经济效益稳步提升的目的。

3.2环境效益首先，经过更新改造后的小型水电站，不仅自身发电量大幅增加，而且还有助于火力发电煤炭消耗量的下降，降低了二氧化硫、二氧化碳、粉尘等污染物的排放量，促进了环境保护效率的提升；其次，小型水电站的增效扩容改造，促进了流域内水资源调度效率的提升，改善了河流生态环境，协调了发电、防洪、灌溉等各方面之间的关系，为人类与自然界的和谐发展创造了良好的氛围。

3.3可行政策不同水电站的实际情况，只有实际的操作人员了解和掌握。

所以，在针对小型水电站进行增效扩容改造时，必须以小型水电站工作人员的思路和方法为基础制定相应的改造方案。

如遇工作人员无法解决的问题时，必须及时的寻求相关单位的帮助。

另外，提升小型水电站工作人员专业知识培训的力度，促进其专业技术水平和综合素质的全面提升，是当前应当重点关注的一大问题，只有自身的专业技能的提升，才能为后期水电站的维修与养护工作做好充分的準备。

3.4强调适用技术水电站设备生产厂家的不同，其设计方式和理念也必然存在一定的差异。

所以，在进行小型水电站进行增效扩容改造的过程中，不可避免的就会出现同样设备技术状态不同的现象。

再加上技术人员自身对技术判断的标准也存在一定的差异，所以，必须严格的按照实际需要选择符合要求的水电设备，才能避免因为设备选择不合理而导致资源浪费现象的发生。

4、小型水电站增效扩容改造技术要点研究4.1对变配电设备进行优化改造，提高技术一般情况下，针对小型水电站变配电设备的改造主要涉及到断路器、变压器、互感器、隔离开关、组合电器等相关的设备。

通过分析相关设备的运行状况浓厚发现，针对变配电设备进行的增效扩容改造升级，不仅有助于设备运行效率的全面提升，而且也满足了节能环保方面的要求。

比如，根据节能环保的要求，选择节能环保性能突出的低能耗变压器，这种变压器最大的特点就是其在实际运行过程中的噪音较小。

如果外部条件允许，可以将传统的断路器改为无油型高压断路器，为小型水电站运行效率的提升提供可靠的技术支持。

4.2对发电机组进行改造，提高电气设备性能4.2.1水轮机引用流量水轮机引用量作为发电机组运行效率的重要参数，其与水轮机转轮和流道过流能力之间有着极为密切的联系。

由于针对小型水电站进行的增效扩容增效扩容改造，虽然会对主要机电设备进行改造，但是像土建结构、水轮机转轮直径、流道尺寸等各方面一般是不能改变的。

所以，为了增加水轮机引用流量就只能采取提高水轮机单位流量的方式，目前的水电站水轮机，大多都是上世纪的产品，其转轮性能以及过流能力，与现阶段的新型转轮相比之间存在着较大的差距。

因此，更换转轮，是水轮机单位流量有效提升的重要手段之一。

但是，水电站在实际运行的过程中，因为引用流量的增加导致流道损失值的增加，最终影响到水轮机利用效率以及稳定性的下降。

4.2.2水电站水头水电站的水头，主要是由水电站上下游水位差减去流道损失后得出的，而水位差则由水库蓄水水位以及下游河床地形所决定。

所以，一般情况下水位差是无法提升的，再加上流道水头损失与流道尺寸和粗糙度之间有着密不可分的联系，所以在水工部分和流道值不发生改变的前提下，如果进行机组扩容扩容则势必因为引用流量的增加而导致流道损失的增加，最终使得水轮机发电水头的下降。

4.2.3机组效率随着我国社会经济的不断发展，水电建设领域也进入了高速发展的阶段。

而水轮机模型开发与引进力度的进一步加强，使得一大批高效的转轮被应用于水电工程建设中，使得水轮机的运行效率提升了大约5-10%左右。

所以，就目前而言，使用性能优越的新型转轮，是小型水电站增效扩容最直接有效的方法之一。

在针对小型水电站增效扩容增效扩容改造时，由于水轮机的蜗壳与尾水管等部件的尺寸是无法改变的，所以，在换算水轮机功率时，必须对这方面因素予以充分的重视。

一般情况下，原有机组的尾水管高度与转轮直径的比值为2.3作用，而新的模型由于提升了尾水管的动能回收，因此其实际的比值往往大于2.3.因此，在效率换算的过程中必须将这部分影响予以扣除，以确保增效扩容后小型水电站发电机组运行效率的全面提升。

4.2.4机组尺寸的适应性针对小型水电站进行的增效扩容最直接有效的方式就是直接更换水轮机转轮和发电机。

但是由于不同型号的转轮和发电机其外形尺寸也存在一定的差异，再加上土建部分是无法改变的，如果更换新的部件就会出现与原结构无法吻合的现象。

所以，在进行选型水电站增效扩容改造时，必须对新旧设备部件的外形尺寸进行全面的复核。

比如，常用的轴流式水轮机可以通过优化水轮机叶片，减小水轮机轮毂直径的方式促进其过流能力的提升。

而针对混流式水轮机的改造则必须对模型导叶高度、导叶分布原尺寸、叶轮高度等相关参数进行全面的分析与对比，确保其尽可能的接近现有轮转模型，此案有效的降低水流撞击、容积损失等各方面因素对机组运行效率所产生的影响。

另外，在针对小型卧式机组进行增效扩容改造时，为了确保其与原设备之间的相互配合，大多采取更换水灵和发电机的方式进行。

4.2.5附属设备和辅助设备在进行小型水电站增效扩容改造的过程中，机组增容势必会导致进水蝶阀过流的增加，所以，为了彻底解决这一问题，必须根据经济技术分析的结果决定是否有必要更换蝶阀。

另外，由于机组增容导致调速功率的增加，所以，必须确保原有调速器满足增效扩容后的调速要求，以确保发电机组的正常运行不受影响。

4.3配置自动化控制系统自动化控制系统的构建是小型水电站增效扩容改造的重要内容之一。

一般情况下，自动化控制系统所采用的计算机网络主要以以太网结构为主，而微机保护装置、微机调速器、可编程控制器等都是其最重要的组成部分。

微机调速器所采用的高油压可编程控制器不仅有助于调节精度的提升，而且也避免了燃油的大量浪费。

储能罐采用的高压氮气罐则实现了降低成本投入，促进小型水电站运行效率提升的目的。

4.5现有建筑物的质量管理措施定期的进行进水口拦污栅的清污、检查水闸启闭设备，为发电机组的正常运行奠定良好的基础。