摘 要：小水電是農(nóng)村基礎(chǔ)水利設(shè)施、基層水利經(jīng)濟(jì)乃至區(qū)域水利產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。合理開發(fā)小水電對建設(shè)有中國特色的農(nóng)村電氣化、建立新農(nóng)村新工農(nóng)業(yè)環(huán)境、脫貧致富和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面，均具有非常重要的作用。文章通過農(nóng)村小水電增效擴(kuò)容改造實例，對小水電電氣設(shè)備更新技改相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了介紹分析。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村小水電；增效擴(kuò)容；電氣設(shè)備；安全可靠性

農(nóng)村小水電具有資源可再生、清潔能源、開發(fā)技術(shù)成熟、生產(chǎn)管理便捷等優(yōu)點，具有良好的社會經(jīng)濟(jì)及投資效益[1]。95年以前修建的很多農(nóng)村小水電，由于受當(dāng)時規(guī)劃設(shè)計理念、建設(shè)技術(shù)水平、綜合投資等因素的制約，加上后期運(yùn)行管理維護(hù)不完善、不到位等問題，工程存在較大質(zhì)量和安全隱患，尤其機(jī)組長期處于低負(fù)荷運(yùn)行工況、電氣一二次設(shè)備自動化水平嚴(yán)重滯后、開關(guān)動作性能差、元器件破損嚴(yán)重、保護(hù)裝置可靠性差等，嚴(yán)重影響電站的正常運(yùn)行和發(fā)電效益，不少水電站已存在報廢或瀕臨報廢狀況[2]。因此，對老舊農(nóng)村水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容和電氣設(shè)備更新技改，就顯得非常迫切，具有較大工程的實踐應(yīng)用研究意義。

1 工程概況

貴州某農(nóng)村水電站于1985年5月開工建設(shè)，于1989年4月建成投運(yùn)，工期長48個月。安裝水輪發(fā)電機(jī)3臺，總裝機(jī)容量為2×3200kW+1×800kW，選用立軸混凝式發(fā)電機(jī)組，設(shè)計保證最低出力為2360kW，多年平均發(fā)電量為5450萬kW·h。電站經(jīng)歷了20多年的運(yùn)行，機(jī)組和電氣設(shè)備老化嚴(yán)重，帶缺陷和安全隱患運(yùn)行狀況時有發(fā)生，直接影響到水電站的正常生產(chǎn)運(yùn)行和發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益，更新技改已勢在必行。2013年7月，財政部、水利部在總結(jié)浙江、重慶、陜西等6省市“農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造”試點效果的基礎(chǔ)上，提出“全面實施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造”。為了提高水能資源利用效率，確保其安全、高效、節(jié)能的生產(chǎn)運(yùn)行，促進(jìn)節(jié)能減排和改善河流生態(tài)環(huán)境，借助“農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造”項目，集中央補(bǔ)助、省財政或水利建設(shè)資金配套，該電站結(jié)合其工程特性進(jìn)行了全面的增效擴(kuò)容改造。

2 電站電氣設(shè)備更新技改

2.1 電氣主接線的改造

增效擴(kuò)容改造前：水電站裝機(jī)容量2×3200kW+1×800kW，發(fā)電機(jī)端電壓為6.3kV，出線1回，電壓為35kV。電站主接線方案為：發(fā)電機(jī)母線為雙單母線，3臺發(fā)電機(jī)通過銅母線接入雙單母線。35kV側(cè)采用單母線接線，一回35kV出線經(jīng)LGJ-75mm2架空專線接入到區(qū)域110kV變電站的35kV間隔，采用高壓側(cè)計量方式。

增效擴(kuò)容改造后：水電站裝機(jī)容量2×4000kW+1×1000kW，發(fā)電機(jī)端電壓為6.3kV，出線電壓為35kV。本次改造增加一臺6.3kV雙單母線分段聯(lián)接開關(guān)柜，即為了增加電站運(yùn)行的安全可靠性和運(yùn)行靈活性，將原來發(fā)電機(jī)雙單母線改為雙單母線分段母線。35kV側(cè)依然采用單母線接線，1回路35kV出線，經(jīng)LGJ-120mm2架空專線接至區(qū)域110kV變電站35kV間隔，輸電線路長度為10km，采用高壓側(cè)計量方式。為了提高電站廠用電的可靠性，根據(jù)主接線型式設(shè)置2臺400V廠用配電變壓器，其中1臺由6.3kV母線開關(guān)柜引出電源，電壓變比為6.3kV/0.4kV，另1臺由35kV室外架空母線上引出電源，電壓變比為35kV/0.4kV，容量均為200kVA，站用電采用380/220V三相四線制TN-C-S供電系統(tǒng)。

2.2 主要電氣設(shè)備選擇

2.2.1 6.3kV高壓開關(guān)柜

6.3kV高壓開關(guān)柜采用KYN28-12抽屜式金屬封閉高壓開關(guān)柜，配用高開斷能力和低截流值VS1型真空斷路器，配套VS1彈簧操動機(jī)構(gòu)，合閘采用彈簧儲能方式。共設(shè)置3面機(jī)組斷路器柜、3面機(jī)組勵磁PT電壓柜、1面母線PT電壓互感器柜、1面6.3kV母線分段柜、1面主變進(jìn)線柜、1面6.3kV廠用電進(jìn)線柜。

2.2.2 廠用電系統(tǒng)

廠用電系統(tǒng)設(shè)備從6.3kV和35kV兩個電壓等級母線上分別引出電源，從6.3kV母線上經(jīng)廠用變柜引入1回電源，接至41B廠用變6.3kV高壓側(cè)；另一回經(jīng)地埋電纜從35kV架空母線上引入1回電源，接至42B廠用變35kV高壓側(cè)。兩個廠用電電源互為備用，進(jìn)線柜中設(shè)置自動切換開關(guān)。根據(jù)廠用電負(fù)荷類型、容量等因素，選用GCS型交流抽出式低壓配電柜4面。

2.2.3 動力及控制電纜

電站原有動力電纜雖然其載流量能夠滿足增效擴(kuò)容后負(fù)荷需求，但經(jīng)20多年運(yùn)行電纜接頭處及導(dǎo)線存在氧化受損、絕緣層破壞、漏電等問題，嚴(yán)重威脅到電站的安全穩(wěn)定和節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為確保電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，動力電纜優(yōu)選YJV型銅芯電力電纜更換原有的所有電力電纜；電站原有的控制、信號電纜都是常規(guī)電纜，接線端子接線不良、絕緣層老化、無屏蔽信號傳輸不可靠等問題非常嚴(yán)重。改造后，優(yōu)選具強(qiáng)大屏蔽功能的銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套鋼帶鎧裝KVVP22控制和信號電纜，提高信號傳輸?shù)陌踩煽啃浴?/p>

2.3 35kV升壓站電氣設(shè)備

2.3.1 主變壓器

水電站原兩臺主變，型號為S7-8000/35kV和S7-1000/35kV，屬于高能耗老型號升壓變壓器，已屬國家淘汰型產(chǎn)品。更新改造后更換為損耗低的S13節(jié)能型升壓變壓器，型號為S13-10000/35和S13-1250/35。原兩臺廠用變壓器S7-100/6.3kV和S7-100/35kV更換為S13節(jié)能型變壓器S13-200/6.3kV和S13-200/35kV。

2.3.2 斷路器及隔離刀閘

電站原用35kV斷路器屬于老型號多油斷路器（DW1-35/400A型），已屬淘汰型停產(chǎn)產(chǎn)品。增效擴(kuò)容更新改造后，優(yōu)選性能可靠、自動化程度較高ZW8-40.5/630A型真空斷路器。原用35kV隔離刀閘經(jīng)20余年的使用，存在操作機(jī)構(gòu)不靈活、動作可靠性變差等問題，更換新的GW5-40.5/630A型高壓隔離開關(guān)。

2.3.3 互感器及避雷器

電站原用35kV互感器為老式停產(chǎn)油浸式互感器，增效擴(kuò)容改造后優(yōu)選質(zhì)量好、可靠性高且具備較好抗諧功能的消諧式JDZXW-35型戶外干式電壓互感器和LZZBJ71-35W2型電流互感器。電站原用避雷器經(jīng)20余年使用，可靠性變差，有兩相已被雷擊破換，更換為YH5WZ型35kV金屬氧化物避雷器。

2.3.4 電氣二次部分

水電站增效擴(kuò)容改造工程綜合自動化部分，嚴(yán)格按照《小型水力發(fā)電站自動化設(shè)計規(guī)范》（SL229-2011）進(jìn)行設(shè)計。采用以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為核心的電站集中監(jiān)控系統(tǒng)，對全站3臺發(fā)電機(jī)組、2臺主變、開關(guān)設(shè)備、2臺廠用變和公共設(shè)備等運(yùn)行工況進(jìn)行在線監(jiān)測、控制和保護(hù)。電站的繼電保護(hù)和安全自動裝置，嚴(yán)格按照《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB/T14285-2006）原則進(jìn)行設(shè)計和設(shè)備選配。

3 結(jié)束語

農(nóng)村小水電機(jī)組和電氣設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)更新技改后，有效提高了電站綜合自動化水平，機(jī)組發(fā)電的安全性、動作可靠性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)水平得到有效增強(qiáng)，各項性能明顯改善，全面提升了電站發(fā)電、灌溉、防洪等功能水平，助推了當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)一體化建設(shè)步伐。

參考文獻(xiàn)

[1]徐明華.抓住試點機(jī)遇努力做好增效擴(kuò)容改造工作[J].中國水能及電氣化，2011，（11）：14-15.

[2]陳錫芳.水輪發(fā)電機(jī)改造增容與優(yōu)化運(yùn)行[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

作者簡介：楊鈺峰（1985-），男，貴陽人，苗族，本科，助理工程師，主要從事水電站建設(shè)管理工作。