經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國的中、小水電和農(nóng)村電網(wǎng)已經(jīng)形成了一個很大的產(chǎn)業(yè)，為地方經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了巨大的貢獻。同時在實踐中積累了豐富的經(jīng)驗，取得了很大的進步，不僅在工程設(shè)計、建設(shè)、設(shè)備制造、運行和維護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)和運行水平，以取得最大的經(jīng)濟效益，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，小水電機電方面主要的新技術(shù)有：
——調(diào)壓閥。水電站長壓力引水隧洞的∑LV/H大于15-30時，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，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)壓閥的作用是在機組甩負荷導(dǎo)葉快速關(guān)閉時可快速開啟．將原通過機組的流量從調(diào)壓閥排出，待機組關(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)水壓升高及機組飛車。
——導(dǎo)葉控制機構(gòu)。對于在電網(wǎng)中負擔(dān)基荷的中小水電機組，由于其不需要調(diào)頻，可取消結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、維護運行費用高的機械液壓調(diào)速器，用結(jié)構(gòu)簡單可靠、價格低廉、維護運行費用低的TC型彈簧蓄能電手動操作器或液壓操作器代替。當(dāng)機組操作電源消失時，可利用彈簧蓄能自動關(guān)閉水輪機，且能實現(xiàn)分段關(guān)閉，當(dāng)與微電腦水輪機調(diào)速控制地一起使用時，還可進行調(diào)頻。
——機組自動控制系統(tǒng)。機組自動控制調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)是基于單片微型計算機構(gòu)成的。系統(tǒng)可實現(xiàn)自動關(guān)機、手動關(guān)機，并具有運行可靠性高，設(shè)計、維護、安裝工作量小，占地面積少的優(yōu)點，是中小水電機組無人值班、少人值班的理想設(shè)備，其主要功能有按單機和并網(wǎng)運行方式。單機運行方式可使機組按給定的頻率和給定的電壓運行；機組可進行自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)或準(zhǔn)同期并網(wǎng)；可按前池水位運行；機組具有過電、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、氣壓下降等保護功能。
——重錘式蝶閥。過去中小水電機組的進水閥主要采用電手動蝶閥、球閥或閘閥，當(dāng)機組出現(xiàn)意外時，由于廠用電不可靠，往往不能自動關(guān)閉。為了克服這個缺點，近年來開發(fā)了重錘式蝶閥、球閥，依靠重錘實行自動可靠關(guān)閉，且關(guān)閉時間可調(diào)，能實現(xiàn)分段關(guān)閉，防止引水系統(tǒng)壓力過高，同時機組可快速關(guān)閉，防止飛車。
——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)廠家的努力，相繼開發(fā)出了S7(SL7)、S9系列節(jié)能變壓器。為了滿足農(nóng)村電網(wǎng)調(diào)壓需要，還開發(fā)出了SZ7(SZL7)、SZ9系列有載調(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，提高供電質(zhì)量，保證用電設(shè)備的安全性。
——無功補償屏。對于電感性負荷重的線路，其無功電流往往偏大，從而引起線損增加。解決的辦法就是進行無功補償，減少線路無功電流，減少線損�，F(xiàn)在，較先進的無功補償屏采用微電腦控制，可維持功率因數(shù)恒定，同時還具有過電流和過電壓保護。
——SF6斷路器。在農(nóng)村35kV、10kV電壓等級的電網(wǎng)中，SF6開關(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（5—10年），且沒有火災(zāi)危險，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。
——10kV YCW 柱上油重合器、10kV YCW柱上油重合器是結(jié)合我國農(nóng)村電網(wǎng)的特點而研制成功的一種無需外界操作電源、能夠按照預(yù)先選定的操作程序、進行故障電流分?jǐn)嗪椭匦潞祥l的設(shè)備。若故障屬暫時的，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)并滿足我國農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展和改造的需要，使農(nóng)村變電站向戶外式、小型化、低造價、安全可靠和技術(shù)先進等方向發(fā)展，一般安裝在變電所的構(gòu)架上，做10kV的出線開頭，是本身具有控制和保護功能的一種特殊的高壓斷路器。
——微機集控臺。農(nóng)村35kV、110kV變電站微機集控臺將控制、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)�？刂婆_通過I/O口采集斷路器和隔離開關(guān)的狀態(tài)及電站運行參數(shù)，進行處理，輸出有關(guān)指令，通過通訊接口，實現(xiàn)遙測/遠程通訊/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。
集控臺可采集512點開關(guān)量輸入信號，128點模擬量輸入信號，可控制32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。對線路具有過電流、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�？蓽y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功電度的計量，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。
——地方電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)。近年來，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)和用戶組成的農(nóng)村電網(wǎng)，農(nóng)村電網(wǎng)需要有一個可靠的實時調(diào)度管理中心，建立以計算機監(jiān)控為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）是實現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)途徑。調(diào)度自動化系統(tǒng)從硬件角度可分為主站MS，通訊傳輸設(shè)備，遠方終端RTU等。主站是SCADA人機聯(lián)系最直接的設(shè)備，完成調(diào)度指令下達、運行監(jiān)控、調(diào)度日記、運行報表、數(shù)據(jù)處理、模擬電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、參數(shù)顯示、事故故障報告。運行參數(shù)修改、電能計量、應(yīng)用軟件開發(fā)及系統(tǒng)的測試、診斷。遠方終端（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/變電站的開關(guān)量或通過變送器采集模擬量，并對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。通訊傳輸設(shè)備是MS與RTU之間進行信息交換的通道，通過調(diào)制解調(diào)器采用載波或無線電進行MS與RTU之間的聯(lián)絡(luò)。
——模式化變電站。模式化變電站以戶外型為主，一次設(shè)備采用小型高性能開關(guān)電器設(shè)備，節(jié)能變壓器等。二次設(shè)備以微機集控臺為主，改變傳統(tǒng)柜屏模式，減少戶內(nèi)、戶外設(shè)備的占地面積，節(jié)省土建投資。由于集控臺等為成套設(shè)備，其—次設(shè)計非常簡單，僅提供接口設(shè)計就行，其余均由工廠完成成套設(shè)計制作。相應(yīng)在現(xiàn)場安裝調(diào)試時間也就很短，維護工作量小。因此，小型化戶外式模式化變電站是今后發(fā)展方向。
——增速器機構(gòu)。在老電站的改造過程中采用增速器后。雖然可能會增加不到0.5％－1％的能量損耗，但通過使用高轉(zhuǎn)速發(fā)電機，可大大降低電站費用。增速器的使用壽命一般都在十萬小時到幾十萬小時左右，可以長期可靠地運行，為電站帶來更多的經(jīng)濟效益。低水頭電站由于通過增速器可以改變傳動比，從而使水輪機保持在最優(yōu)工況保持高效率運行；并能改善廠房布置結(jié)構(gòu)。
——無人清污機。使用無人清污機，可以降低運行維護費用，提高電站運行的可靠性，而且造價不高，很值得推廣。對于水頭損失，攔污柵水位差20-30cm是很平常的事情，但對低水頭水電站而言，2－3％的效率獲得或提高談何容易。
——微型機組采用水泵替代水輪機，異步發(fā)電機取代同步發(fā)電機。當(dāng)機組容量在100kW以下時，采用水泵替代水輪機，異步發(fā)電機取代同步發(fā)電機將具有更大的投資效益。與同容量的機組相比，價格大約只有一半，而效率相差不多。對于孤立運行的小機組而言，發(fā)電機接入電容能夠滿足電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，并網(wǎng)機組由于采用了異步電機，同期并網(wǎng)更加簡單，自動控制更加方便。
智能數(shù)顯表系列。隨著微機芯片的價格下降，國外智能數(shù)顯表不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品功能強大，價格相對常規(guī)表計與變送器差不多有時更低，在電站自動化系統(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。比如香港德萊動力自動化設(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，就地顯示多種測量電參數(shù)，實時電流，電壓，功率，電度，頻率參數(shù)等，既可節(jié)約表計和變送器的屏柜，又可簡化水電站，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。且兩者的價格相當(dāng)。
以上新技術(shù)的推廣必將形成一種參數(shù)先進、價格合理、運行可靠。維護方便的新的小水電行業(yè)技術(shù)，并將極大地促進我國小水電的進一步發(fā)展。 |
