經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，我國(guó)的中、小水電和農(nóng)村電網(wǎng)已經(jīng)形成了一個(gè)很大的產(chǎn)業(yè)，為地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。同時(shí)在實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了很大的進(jìn)步，不僅在工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、設(shè)備制造、運(yùn)行和維護(hù)方面取得了新的成就，而且在新技術(shù)的應(yīng)用和新設(shè)備的發(fā)展方面也取得了不少成果。為了提高中、小水電和電網(wǎng)的技術(shù)和運(yùn)行水平，以取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)村水電和設(shè)備方面的技術(shù)革新是非常重要的。目前，小水電機(jī)電方面主要的新技術(shù)有：
——調(diào)壓閥。水電站長(zhǎng)壓力引水隧洞的∑LV/H大于15-30時(shí)，一般需設(shè)置調(diào)壓井，但調(diào)壓井土建工程量較大，工期較長(zhǎng)，還需有理想的地形，中小水電站采用調(diào)壓閥取代調(diào)壓井，可以節(jié)約投資，縮短工期。調(diào)壓閥的作用是在機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉快速關(guān)閉時(shí)可快速開(kāi)啟．將原通過(guò)機(jī)組的流量從調(diào)壓閥排出，待機(jī)組關(guān)閉后，調(diào)壓閥再慢慢關(guān)閉，使引水系統(tǒng)的流量緩慢變化，防上引水系統(tǒng)水壓升高及機(jī)組飛車(chē)。
——導(dǎo)葉控制機(jī)構(gòu)。對(duì)于在電網(wǎng)中負(fù)擔(dān)基荷的中小水電機(jī)組，由于其不需要調(diào)頻，可取消結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用高的機(jī)械液壓調(diào)速器，用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用低的TC型彈簧蓄能電手動(dòng)操作器或液壓操作器代替。當(dāng)機(jī)組操作電源消失時(shí)，可利用彈簧蓄能自動(dòng)關(guān)閉水輪機(jī)，且能實(shí)現(xiàn)分段關(guān)閉，當(dāng)與微電腦水輪機(jī)調(diào)速控制地一起使用時(shí)，還可進(jìn)行調(diào)頻。
——機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)。機(jī)組自動(dòng)控制調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)是基于單片微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)、手動(dòng)關(guān)機(jī)，并具有運(yùn)行可靠性高，設(shè)計(jì)、維護(hù)、安裝工作量小，占地面積少的優(yōu)點(diǎn)，是中小水電機(jī)組無(wú)人值班、少人值班的理想設(shè)備，其主要功能有按單機(jī)和并網(wǎng)運(yùn)行方式。單機(jī)運(yùn)行方式可使機(jī)組按給定的頻率和給定的電壓運(yùn)行；機(jī)組可進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)或準(zhǔn)同期并網(wǎng)；可按前池水位運(yùn)行；機(jī)組具有過(guò)電、過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)速、低頻、技術(shù)供水中斷、軸承溫度過(guò)高、氣壓下降等保護(hù)功能。
——重錘式蝶閥。過(guò)去中小水電機(jī)組的進(jìn)水閥主要采用電手動(dòng)蝶閥、球閥或閘閥，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)意外時(shí)，由于廠(chǎng)用電不可靠，往往不能自動(dòng)關(guān)閉。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，近年來(lái)開(kāi)發(fā)了重錘式蝶閥、球閥，依靠重錘實(shí)行自動(dòng)可靠關(guān)閉，且關(guān)閉時(shí)間可調(diào)，能實(shí)現(xiàn)分段關(guān)閉，防止引水系統(tǒng)壓力過(guò)高，同時(shí)機(jī)組可快速關(guān)閉，防止飛車(chē)。
——節(jié)能型變壓器。目前農(nóng)村電網(wǎng)中高損耗變壓器使用量還很大。近幾年經(jīng)科研人員及有關(guān)廠(chǎng)家的努力，相繼開(kāi)發(fā)出了S7(SL7)、S9系列節(jié)能變壓器。為了滿(mǎn)足農(nóng)村電網(wǎng)調(diào)壓需要，還開(kāi)發(fā)出了SZ7(SZL7)、SZ9系列有載調(diào)壓變壓器，進(jìn)行分級(jí)調(diào)壓，以達(dá)到穩(wěn)定次級(jí)電壓的目的，提高供電質(zhì)量，保證用電設(shè)備的安全性。
——無(wú)功補(bǔ)償屏。對(duì)于電感性負(fù)荷重的線(xiàn)路，其無(wú)功電流往往偏大，從而引起線(xiàn)損增加。解決的辦法就是進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，減少線(xiàn)路無(wú)功電流，減少線(xiàn)損。現(xiàn)在，較先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償屏采用微電腦控制，可維持功率因數(shù)恒定，同時(shí)還具有過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)。
——SF6斷路器。在農(nóng)村35kV、10kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，SF6開(kāi)關(guān)電器是目前性能較好的電器，SF6短斷器采用SF6氣體絕緣和滅弧介質(zhì)，其性能優(yōu)異，額定參數(shù)高，使用壽命和不檢修周期長(zhǎng)（5—10年），且沒(méi)有火災(zāi)危險(xiǎn)，可大大提高電力系統(tǒng)可靠性。特別是10kV SF6斷路器體積小巧，占地面積較少，可降低工程造價(jià)。
——10kV YCW 柱上油重合器、10kV YCW柱上油重合器是結(jié)合我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)的特點(diǎn)而研制成功的一種無(wú)需外界操作電源、能夠按照預(yù)先選定的操作程序、進(jìn)行故障電流分?jǐn)嗪椭匦潞祥l的設(shè)備。若故障屬暫時(shí)的，則重新合閘成功；若故障是永久性的，則再次分閘。該重合器適應(yīng)并滿(mǎn)足我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展和改造的需要，使農(nóng)村變電站向戶(hù)外式、小型化、低造價(jià)、安全可靠和技術(shù)先進(jìn)等方向發(fā)展，一般安裝在變電所的構(gòu)架上，做10kV的出線(xiàn)開(kāi)頭，是本身具有控制和保護(hù)功能的一種特殊的高壓斷路器。
——微機(jī)集控臺(tái)。農(nóng)村35kV、110kV變電站微機(jī)集控臺(tái)將控制、保護(hù)、中央信號(hào)和測(cè)量匯成一體，改變了傳統(tǒng)的電磁式屏柜拼裝結(jié)構(gòu)�？刂婆_(tái)通過(guò)I/O口采集斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài)及電站運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行處理，輸出有關(guān)指令，通過(guò)通訊接口，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)/遠(yuǎn)程通訊/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(xiàn)生成數(shù)據(jù)庫(kù)、各種模擬流程圖和各種報(bào)表。
集控臺(tái)可采集512點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，128點(diǎn)模擬量輸入信號(hào)，可控制32臺(tái)斷路器的分、合，并可完成32臺(tái)斷路器的一次重合閘，對(duì)32臺(tái)斷路器及保護(hù)模板連續(xù)監(jiān)視，進(jìn)行聲、光報(bào)警。對(duì)線(xiàn)路具有過(guò)電流、電流速斷、過(guò)負(fù)荷、低電壓閉鎖保護(hù)，對(duì)主變壓器有差動(dòng)保護(hù)、過(guò)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)�？蓽y(cè)量電流、電壓、有功功率、頻率、功率因數(shù)等模擬量及有功電度及無(wú)功電度的計(jì)量，具有報(bào)表及事故打印功能，是農(nóng)村變電站戶(hù)外式、小型化的首選控制、測(cè)量、保護(hù)設(shè)備。
——地方電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著中小水電的發(fā)展，中小水電相繼并網(wǎng)，形成了由中小水電、電網(wǎng)和用戶(hù)組成的農(nóng)村電網(wǎng)，農(nóng)村電網(wǎng)需要有一個(gè)可靠的實(shí)時(shí)調(diào)度管理中心，建立以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為基礎(chǔ)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA）是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)途徑。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)從硬件角度可分為主站MS，通訊傳輸設(shè)備，遠(yuǎn)方終端RTU等。主站是SCADA人機(jī)聯(lián)系最直接的設(shè)備，完成調(diào)度指令下達(dá)、運(yùn)行監(jiān)控、調(diào)度日記、運(yùn)行報(bào)表、數(shù)據(jù)處理、模擬電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、參數(shù)顯示、事故故障報(bào)告。運(yùn)行參數(shù)修改、電能計(jì)量、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)及系統(tǒng)的測(cè)試、診斷。遠(yuǎn)方終端（RTU）是與電站或與變電站聯(lián)系最直接的設(shè)備，直接采集電站/變電站的開(kāi)關(guān)量或通過(guò)變送器采集模擬量，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。通訊傳輸設(shè)備是MS與RTU之間進(jìn)行信息交換的通道，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器采用載波或無(wú)線(xiàn)電進(jìn)行MS與RTU之間的聯(lián)絡(luò)。
——模式化變電站。模式化變電站以戶(hù)外型為主，一次設(shè)備采用小型高性能開(kāi)關(guān)電器設(shè)備，節(jié)能變壓器等。二次設(shè)備以微機(jī)集控臺(tái)為主，改變傳統(tǒng)柜屏模式，減少戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外設(shè)備的占地面積，節(jié)省土建投資。由于集控臺(tái)等為成套設(shè)備，其—次設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，僅提供接口設(shè)計(jì)就行，其余均由工廠(chǎng)完成成套設(shè)計(jì)制作。相應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)間也就很短，維護(hù)工作量小。因此，小型化戶(hù)外式模式化變電站是今后發(fā)展方向。
——增速器機(jī)構(gòu)。在老電站的改造過(guò)程中采用增速器后。雖然可能會(huì)增加不到0.5％－1％的能量損耗，但通過(guò)使用高轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)，可大大降低電站費(fèi)用。增速器的使用壽命一般都在十萬(wàn)小時(shí)到幾十萬(wàn)小時(shí)左右，可以長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行，為電站帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。低水頭電站由于通過(guò)增速器可以改變傳動(dòng)比，從而使水輪機(jī)保持在最優(yōu)工況保持高效率運(yùn)行；并能改善廠(chǎng)房布置結(jié)構(gòu)。
——無(wú)人清污機(jī)。使用無(wú)人清污機(jī)，可以降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高電站運(yùn)行的可靠性，而且造價(jià)不高，很值得推廣。對(duì)于水頭損失，攔污柵水位差20-30cm是很平常的事情，但對(duì)低水頭水電站而言，2－3％的效率獲得或提高談何容易。
——微型機(jī)組采用水泵替代水輪機(jī)，異步發(fā)電機(jī)取代同步發(fā)電機(jī)。當(dāng)機(jī)組容量在100kW以下時(shí)，采用水泵替代水輪機(jī)，異步發(fā)電機(jī)取代同步發(fā)電機(jī)將具有更大的投資效益。與同容量的機(jī)組相比，價(jià)格大約只有一半，而效率相差不多。對(duì)于孤立運(yùn)行的小機(jī)組而言，發(fā)電機(jī)接入電容能夠滿(mǎn)足電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并網(wǎng)機(jī)組由于采用了異步電機(jī)，同期并網(wǎng)更加簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制更加方便。
智能數(shù)顯表系列。隨著微機(jī)芯片的價(jià)格下降，國(guó)外智能數(shù)顯表不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品功能強(qiáng)大，價(jià)格相對(duì)常規(guī)表計(jì)與變送器差不多有時(shí)更低，在電站自動(dòng)化系統(tǒng)中不僅可提高可靠性，而且減少變送器柜、輸入接口和A/D轉(zhuǎn)換模板。比如香港德萊動(dòng)力自動(dòng)化設(shè)備公司生產(chǎn)的3000系列電力電量監(jiān)視終端具有替代脈沖電能表，電量變送器，AP轉(zhuǎn)換板部分功能，就地顯示多種測(cè)量電參數(shù)，實(shí)時(shí)電流，電壓，功率，電度，頻率參數(shù)等，既可節(jié)約表計(jì)和變送器的屏柜，又可簡(jiǎn)化水電站，變電站現(xiàn)地單元的處理信息量，裝置柜帶RS232/RS485通訊卡，易于直接與監(jiān)控系統(tǒng)相連。且兩者的價(jià)格相當(dāng)。
以上新技術(shù)的推廣必將形成一種參數(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理、運(yùn)行可靠。維護(hù)方便的新的小水電行業(yè)技術(shù)，并將極大地促進(jìn)我國(guó)小水電的進(jìn)一步發(fā)展。 |
