探討農(nóng)村中小水電站機(jī)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(jì)的發(fā)展對整個國民經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展的重要方面。在農(nóng)村能源中，電力對促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)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(hù)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(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高做出的巨大貢獻(xiàn)。隨著中小水電農(nóng)村電氣化建設(shè)的發(fā)展，我國在機(jī)電設(shè)備建設(shè)科技進(jìn)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(qiáng)、專業(yè)技術(shù)硬的設(shè)備，促進(jìn)了中小電器農(nóng)村化的發(fā)展。
1、中小水電主機(jī)及輔機(jī)設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r
1.1 中小型水輪發(fā)電機(jī)組中小型水輪發(fā)現(xiàn)機(jī)組目前已經(jīng)比較成熟，實現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和普及化。但隨著機(jī)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(bǔ)型譜。發(fā)電機(jī)具有本身效率高的特點，其改進(jìn)的潛能不是很多，而水輪機(jī)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(jìn)。近年來，一些省市的機(jī)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(jī)組的進(jìn)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(jī)組運行不正常，收到了良好的效益。對于在電網(wǎng)中負(fù)荷工作的中小型電機(jī)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(hù)困難的機(jī)械液壓調(diào)速器，而采用易操作控制、價格低廉、維護(hù)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(jī)，也可分段關(guān)閉，可進(jìn)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(jī)組電負(fù)荷快速關(guān)閉時，調(diào)壓閥及時快速開啟，將原通過機(jī)組的流量從調(diào)壓閥中排出;在機(jī)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(jī)組快速關(guān)閉，防止飛車。
機(jī)組自動控制系統(tǒng)也有很突出的改進(jìn)。機(jī)組智能自動控制調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)能夠更進(jìn)一步地確保機(jī)組的完善，提高機(jī)組的運行水平，使之能安全自動關(guān)閉，不僅保護(hù)種類齊全，而且質(zhì)量很高。除此之外，操作維護(hù)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(jī)電站技術(shù)。機(jī)組自動控制系統(tǒng)的具體功能有：單機(jī)運行方式可使機(jī)組按給定頻率和給定電壓運行，并網(wǎng)運行方式可使機(jī)組按給定功率和功率因數(shù)運行;機(jī)組可進(jìn)行自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)或手動準(zhǔn)同期并網(wǎng);可按前池水位運行;機(jī)組具有過電流、過負(fù)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(hù)，且事故停機(jī)還可無線報警。對于0.4 kV低壓機(jī)組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護(hù)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(jī)組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)單獨成柜，取代了保護(hù)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(biāo)已經(jīng)接近或達(dá)到了國際同類市場所要求的指標(biāo)。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(jìn)行分級調(diào)壓，以達(dá)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(bǔ)償屏對于感性負(fù)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(jìn)行無功補(bǔ)償，減少線路無功電流，減少線損。現(xiàn)在較普遍采用的是負(fù)荷端用電力電容屏進(jìn)行無功補(bǔ)償。較先進(jìn)的無功補(bǔ)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(hù)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(hù)、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(jī)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(hù)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(jī)集控臺農(nóng)村35 kV、110 kV變電站“四合一”微機(jī)集控臺將控制、保護(hù)、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(jī)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(jìn)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(jī)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(qiáng)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(hù)模板連續(xù)監(jiān)視，進(jìn)行聲光報警。對線路可進(jìn)行過電流、電流速斷、過負(fù)荷、低電壓閉鎖保護(hù)，對主變壓器有差動保護(hù)、過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、零序保護(hù)、重瓦斯、輕瓦斯、超溫等保護(hù)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(hù)設(shè)備。
3、中小水電站機(jī)電設(shè)備近期配置模式
農(nóng)村中小水電站機(jī)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(jī)組單元、容量小于500 kW的低壓水輪發(fā)電機(jī)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(jī)組，特別是高效率水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，機(jī)組單元應(yīng)配置智能型自動控制調(diào)節(jié)保護(hù)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(yuǎn)方控制單元RTU。其中，容量大于800 kW的高壓水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組近期配置模式為： 自動關(guān)閉進(jìn)水口閥門(閘門)、高效率水輪機(jī)、高教率發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)調(diào)速器、高壓開關(guān)柜、高壓機(jī)組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護(hù)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(jī)組近期配置模式為： 自動關(guān)閉進(jìn)水口閥門(閘門)、高效率水輪機(jī)、高效率發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)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(jī)組智能型自動控制調(diào)節(jié)保護(hù)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(jìn)步，中小水電機(jī)電設(shè)備的更新日新月異。由于水電機(jī)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(qiáng)機(jī)器的靈活性和可操控性，只有這樣，才能跟上時代的進(jìn)步，電機(jī)設(shè)備才能在整個水電工程中發(fā)揮出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 羅高榮.中小水電機(jī)電設(shè)備科技進(jìn)展[J].中國農(nóng)村水利水電.1995.
[2] 劉高.水電站氣墊式壓室機(jī)電設(shè)備安裝及運行維護(hù)[J].四川水力發(fā)電.2010.
[3]劉振軍.水閘機(jī)電設(shè)備質(zhì)量管理與運行維護(hù)管理[J].山西建筑.2009.
【探討農(nóng)村中小水電站機(jī)電設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r】相關(guān)文章：
信息與中小企業(yè)發(fā)展探討07-08
淺談水電站機(jī)電設(shè)備維護(hù)檢修管理10-28
中小企業(yè)的差異化發(fā)展戰(zhàn)略探討10-26
煤礦機(jī)電設(shè)備管理與維護(hù)的探討09-28
農(nóng)村信用社改革和發(fā)展有關(guān)問題的探討10-14