探討農(nóng)村中小水電站機電設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r
0、引言
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展對整個國民經(jīng)濟的發(fā)展起著很重要的作用，而農(nóng)村能源是農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的重要方面。在農(nóng)村能源中，電力對促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、改善人民生活水平起著尤為重要的作用。在農(nóng)村興建一些水電站，既有利于水土治理和保護生態(tài)環(huán)境，又能夠解決農(nóng)村的用電問題，是一條切實可行的道路。新中國成立以來，我國修建了大量的中小水電站，取得了顯著的成績，為國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高做出的巨大貢獻。隨著中小水電農(nóng)村電氣化建設(shè)的發(fā)展，我國在機電設(shè)備建設(shè)科技進展方面取得了非常突出的成績，成功地研發(fā)出了一些適應(yīng)性強、專業(yè)技術(shù)硬的設(shè)備，促進了中小電器農(nóng)村化的發(fā)展。
1、中小水電主機及輔機設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r
1.1 中小型水輪發(fā)電機組中小型水輪發(fā)現(xiàn)機組目前已經(jīng)比較成熟，實現(xiàn)了系列化、標準化和普及化。但隨著機電設(shè)備的飛速發(fā)展，也存在一些轉(zhuǎn)輪應(yīng)及時更新?lián)Q代的問題，以便有效地填補型譜。發(fā)電機具有本身效率高的特點，其改進的潛能不是很多，而水輪機卻恰好不同，它具有相當(dāng)大的研發(fā)空間，能夠較大程度地改進。近年來，一些省市的機電廠研發(fā)出了效率高的模型轉(zhuǎn)輪，取代了原型譜中的部分轉(zhuǎn)輪，收到了很好的效果。
1.2 輔助設(shè)備以及自動控制設(shè)備以前，中小水電機組的進水閥大部分采用點手動或球動控制閥，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時，由于用電的缺陷，往往不能及時地自動關(guān)閉閥門，造成不必要的損失。為了解決這一缺點，近年來研制出一些自動閥，如重錘式蝶閥、球閥，這樣不僅實現(xiàn)了自動關(guān)閥，而且可以做到管閥時間可以調(diào)控，能分段關(guān)閉，以此避免水壓過高造成的機組運行不正常，收到了良好的效益。對于在電網(wǎng)中負荷工作的中小型電機組，由于不需要調(diào)節(jié)頻率，可以換掉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費用高昂、維護困難的機械液壓調(diào)速器，而采用易操作控制、價格低廉、維護簡單的Tc型操作器，其性價比相當(dāng)高，能夠利用彈簧自動關(guān)閉水輪機，也可分段關(guān)閉，可進行頻率調(diào)節(jié)。
水電站長壓力引水隧道一般需要設(shè)置調(diào)壓井，但調(diào)壓井的建設(shè)具有工作量大、工作繁重的特點，一般工期較長，建設(shè)采點較難。針對這一難題，中小型水電站采用了調(diào)壓閥，將調(diào)壓井改成調(diào)壓閥，這樣節(jié)約了資金，縮短了工期，而且調(diào)壓閥還有獨特的優(yōu)點，即在機組電負荷快速關(guān)閉時，調(diào)壓閥及時快速開啟，將原通過機組的流量從調(diào)壓閥中排出;在機組關(guān)閉后，調(diào)壓閥可以自動地慢慢關(guān)閉，使得水的流動呈現(xiàn)連續(xù)的線性變化，防止水壓的突然升高，同時機組快速關(guān)閉，防止飛車。
機組自動控制系統(tǒng)也有很突出的改進。機組智能自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)能夠更進一步地確保機組的完善，提高機組的運行水平，使之能安全自動關(guān)閉，不僅保護種類齊全，而且質(zhì)量很高。除此之外，操作維護所需空間小、工作量低，實現(xiàn)無人自動控制，是值班的理想設(shè)備，同時也很大程度改良了老式機電站技術(shù)。機組自動控制系統(tǒng)的具體功能有：單機運行方式可使機組按給定頻率和給定電壓運行，并網(wǎng)運行方式可使機組按給定功率和功率因數(shù)運行;機組可進行自動準同期并網(wǎng)或手動準同期并網(wǎng);可按前池水位運行;機組具有過電流、過負荷、過電壓、欠電壓、過速、低頻、技術(shù)供水中斷、軸承溫度過高、軸承油位過低氣壓下降、導(dǎo)葉剪斷銷剪斷等保護，且事故停機還可無線報警。對于0.4 kV低壓機組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)，可與低壓一次屏組合在一起，也可分開用于老電站技術(shù)改造。6.3 kV高壓機組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)單獨成柜，取代了保護屏、繼電器屏、控制屏等屏柜，適用于新建電站及老電站技術(shù)改造。
2、電網(wǎng)輸配電設(shè)備及控制設(shè)備
2.1 節(jié)能變壓器目前，農(nóng)村電網(wǎng)中高損耗變壓器占了農(nóng)村地區(qū)的一半以上。近幾年經(jīng)科研人員及有關(guān)專家的不懈努力，相繼開發(fā)出了一系列的節(jié)能變壓器。有的主要性能指標已經(jīng)接近或達到了國際同類市場所要求的指標。為了滿足農(nóng)村電網(wǎng)調(diào)壓需要，還開發(fā)出了一系列的有載調(diào)壓變壓器，進行分級調(diào)壓，以達到穩(wěn)定次級電壓的.目的，不僅提高了供電的質(zhì)量，還保證了用電設(shè)備的安全高速運行。
2.2 微電腦無功補償屏對于感性負荷重的線路，其缺點非常明顯，即無功電流偏大，從而引起線損增加，為了解決這一問題，需要進行無功補償，減少線路無功電流，減少線損�，F(xiàn)在較普遍采用的是負荷端用電力電容屏進行無功補償。較先進的無功補償屏的電力電容的投切采用微電腦控制可保持功率因數(shù)恒定，同時還具有過電第19卷第6期2012年流、過電壓保護等功能，在同類產(chǎn)品中性能卓越。
2.3 六氰化硫斷路器在農(nóng)村電網(wǎng)中，六氰化硫開關(guān)電器是目前性能較好的電器之一，也是最有前途的發(fā)展方向之一。斷路器采用六氰化硫氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，其特點是性能優(yōu)異、額定參數(shù)高、電壽命和不檢修周期長，且沒有水災(zāi)危險，結(jié)構(gòu)簡單可靠，可大大提高電力系統(tǒng)可靠性。除此之外還有體積小、減少占地面積、可降低工程造價的特點。它的缺點是六氰化硫斷路器本身價格要高于油重合器。
2.4 模式化變電站隨著農(nóng)村中小水電及電網(wǎng)的發(fā)展和新技術(shù)、新設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用，原有變電站模式及設(shè)計技術(shù)已漸顯過時。其主要缺點是設(shè)計計算復(fù)雜繁瑣，設(shè)計周期長，變電站的安裝、調(diào)試、運行、維護、檢修工作量大，占地面積大，自動化水平相對較低，且運行人員多，運行費用高。在這種情況下，小型化、模式化變電站應(yīng)運而生。模式化變電站以戶外型為主，一次設(shè)備采用小型商l生能開關(guān)電器設(shè)備、節(jié)能變壓器等。一次設(shè)備以微機集控臺為主，改變了傳統(tǒng)屏柜模式，減少戶內(nèi)、戶外設(shè)備的占地面積，可節(jié)省土建投資。由于集控臺等為成套設(shè)備，其二次設(shè)計非常簡單，僅提供接口設(shè)計即可，由工廠完成整套設(shè)計制作，相應(yīng)地在現(xiàn)場安裝調(diào)試時間也很短，維護工作量小，自動化程度高，運行可靠，運行費用低。因此，小型化戶外模式變電站是今后發(fā)展方向。
2.5 35 kV、l10 kV變電站“四合一”微機集控臺農(nóng)村35 kV、110 kV變電站“四合一”微機集控臺將控制、保護、中央信號和測量匯成一體，改變了傳統(tǒng)的電磁式屏柜拼裝結(jié)構(gòu)。WBKC以微機為核心的控制臺通過I/O口采集斷路器和隔離開關(guān)的狀態(tài)及變電站運行參數(shù)，進行處理，并輸出有關(guān)指令，通過通訊接口實現(xiàn)遙測、遙信、遙控。微機系統(tǒng)采用了一系列增加可靠性的措施，具有診斷自恢復(fù)能力及非常強的系統(tǒng)生成功能，可離線生成數(shù)據(jù)庫、各種模擬流程圖和各種報表。“四合一”集控臺可采集52點開關(guān)量輸入信號，128點模擬量輸入信號，64點脈沖量輸入信號及128點開關(guān)量輸出信號，可控~1J32臺斷路器的分、合，并可完成32臺斷路器的一次重合閘，對32臺斷路器及保護模板連續(xù)監(jiān)視，進行聲光報警。對線路可進行過電流、電流速斷、過負荷、低電壓閉鎖保護，對主變壓器有差動保護、過電流保護、電流速斷保護、零序保護、重瓦斯、輕瓦斯、超溫等保護動作，并跳閘或信號可測量電流、電壓、有功功率、無功功率 頃率、功率因數(shù)等模擬量及有功電量、無功電量計量，具有報表及事故打印功能，是農(nóng)村變電站戶外式、小型化的首選控制、測量、保護設(shè)備。
3、中小水電站機電設(shè)備近期配置模式
農(nóng)村中小水電站機電設(shè)備近期配置模式可從容量大于800 kW的高壓水輪發(fā)電機組單元、容量小于500 kW的低壓水輪發(fā)電機組單元和電站等方面考慮。近期配置模式原則上應(yīng)采用高效率水輪發(fā)電機組，特別是高效率水輪機轉(zhuǎn)輪，機組單元應(yīng)配置智能型自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)，電站應(yīng)配置具有優(yōu)化運行功能的監(jiān)控裝置。實現(xiàn)無人值班或少人值班。對于具有縣調(diào)自動化系統(tǒng)的農(nóng)電網(wǎng)，骨干電站應(yīng)配置遠方控制單元RTU。其中，容量大于800 kW的高壓水輪機發(fā)電機組近期配置模式為： 自動關(guān)閉進水口閥門(閘門)、高效率水輪機、高教率發(fā)電機、水輪機調(diào)速器、高壓開關(guān)柜、高壓機組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)及同電站監(jiān)控系統(tǒng)相連的接口，可實現(xiàn)無人值班或少人值班。容量小于500 kW的低壓水輪發(fā)電機組近期配置模式為： 自動關(guān)閉進水口閥門(閘門)、高效率水輪機、高效率發(fā)電機、水輪機電手動操作器或TC型彈簧蓄能操作器與低壓屏組合為一體的低壓機組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)，及同電站監(jiān)控系統(tǒng)相連的接口，可實現(xiàn)無人值班或少人值班。
4、結(jié)語
隨著社會的不斷發(fā)展進步，中小水電機電設(shè)備的更新日新月異。由于水電機具有節(jié)能環(huán)保、便于管理的特點，它在農(nóng)村的普及已成必然，在以后的設(shè)備研發(fā)中，必須不斷加強機器的靈活性和可操控性，只有這樣，才能跟上時代的進步，電機設(shè)備才能在整個水電工程中發(fā)揮出應(yīng)有貢獻。
參考文獻：
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