河南省农村水电站技术改造问题的探讨

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河南省农村水电站技术改造问题的探讨
河南省水利水电实业公司   苗玉霞
 
摘  要  河南省农村水电站大部分建于上世纪90年代前，经过长期运行，无论水工建筑物或是机电设备都不同程度存在年久失修、技术落后、效率低下、安全性差等诸多问题。本文在充分调查的基础上，指出了目前全省水电站存在的主要问题和技改的注意事项，对今后河南省农村水电站实施技术改造具有借鉴意义。
关键词 水电站  技术改造  问题   探讨
 
 
一、河南省农村水电发展历程
河南省位于我国中西结合部，总面积16.7万平方公里，其中山区丘陵区占总面积的46.8%。全省地跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，农村水电资源比较丰富。根据国家发改委最新水力资源复查结果，全省农村水电可开发量为106.7万千瓦，主要分布在西部、南部贫困山区和革命老区。农村水电开发在河南起步较晚，至1949年建国时，全省只有一座装机48千瓦的西峡县莲花水电站。新中国成立50年来，特别是改革开放以来，全省各级水利部门结合江河治理、防洪灌溉，坚持治水办电相结合，农村水电从小到大，从独立供电到并网运行，直到建设中国特色的水电农村电气化，河南省农村水电事业不断发展壮大。截至2005年底，全省建成各类农村水电站700余座，总装机33万千瓦，年发电量8亿千瓦时，农村水电对促进贫困山区和革命老区经济社会发展，促进脱贫致富步伐，保护和改善山区生态环境都起到了重要作用。河南省农村水电发展大体经过了以下几个阶段。
1949年至1970年为起步阶段。这一阶段一是结合大型水利工程的建设配套建成了南湾水电站、鸭河口水电站等骨干电站；二是结合灌区发展建设了分水岭水电站、河头水电站等小型电站。经过10年发展，至1970年底，全省农村水电站总装机达到1.9万千瓦，也为今后发展积累了宝贵的经验，并培养锻炼了一批建设管理人才。
1971年至1985年为快速发展阶段。进入20世纪70年代，中央为了满足农村地区尤其是偏远山区对电力日益增长的需求，出台了一系列鼓励农村水电发展的政策措施，掀起了水电建设的高潮。河南省也加大了对农村水电的资金支持力度，平均每年仅省级财政投入就达1000万元以上，最多的年份超过3000万元。这期间除建成了昭平台、陆浑、青天河、薄山、鲇鱼山、窄口等水库电站外，还有一大批引水径流式电站相继投产，如火炎城、栗子坪、铺沟、张村、红英汇流、潭头等水电站。至1985年底，全省农村水电总装机达到23万千瓦。这15年间，平均每年新增装机1.4万千瓦，其中1976年至1980年5年，每年新增装机更是超过2.5万千瓦，是河南省水电史上发展最快的一个时期。但在重视速度的同时，也在一定程度上忽视了对质量的要求和管理。
1986年至2005年是以连续四批水电农村电气化县建设为标志的健康稳定发展阶段。这期间，经国务院批准，河南省先后有卢氏、洛宁、栾川、西峡、新县等16个县（市）实施了以发展用电、扶贫开发、生态保护为主要目标的水电农村电气化建设，先后建成了曲里村、石墙根、崛山、拨云岭、石门、武当山、河口等骨干水电站，不少电站还通过股份制多元化筹集建设资金。至2005年底，全省农村水电总装机超过33万千瓦。这是50多年来河南省农村水电总投入最多、发展最稳定、质量最好的一个阶段。
二、河南省农村水电站存在的主要问题
经过50多年的不懈努力，河南省农村水电事业得到了长足的发展，已建电站总装机已占到总可开发量的30%以上。但由于在发展过程中各种客观条件的限制和不断变化，现有的很多电站尤其是上世纪70、80年代快速发展阶段投产的电站都不同程度出现了一些问题。即使1986年以来建设的部分电站也难以适应水电现代化和电网调度自动化的需要，还直接影响了电站经济效益安全运行。主要表现在以下几个方面。
1、规划设计不合理
由于发展初期规划设计经验不足，实测水文资料系列较短，地质勘测工作深度不够，加上快速发展阶段因过分追求速度而放松了前期工作的管理，导致部分电站在规划设计上存在先天不足。如有的水库电站水轮机使用水头与电站实际水头不符造成机组效率低下；径流电站装机规模和机组选型与天然径流不匹配造成丰水期大量弃水或枯水流量无法利用；引水式电站渠首坝设计标准偏低或冲砂设施不合理形成安全隐患和汛期大量泥砂进入渠道和电站；引水渠道和渠系建筑物实际过水能力不足，对泥砂淤积问题考虑不够，没有有效的沉砂排砂设施，严重影响渠道正常引水；压力前池溢流冲砂设施设计不合理不能满足溢流冲砂需要影响安全运行；水轮机安装高程确定不合理造成转轮叶片汽蚀和运行时机组振动；此外还有厂房布置不合理、厂房防洪标准低等问题。这些存在的诸多问题中有的已经造成十分严重的后果，甚至威胁到了下游群众和电站生产人员的生命安全。如铺沟电站因渠道过水能力不足只能达到设计发电量的60%，龙王庄水电站曾于1994年发生低于设计标准洪水翻过防洪墙淹没厂房的事故，后寨电站曾因雷击跳闸而前池溢流堰泄流不及来水漫过池墙淹没厂房的事故，都造成了较大经济损失，幸而因撤退及时没有造成人员损失。
2、设备严重老化、建筑物年久失修
河南省大部分已建农村水电站都已经运行20年以上，其中部分上世纪60、70年代建成的电站已经运行30年以上，远超过机电设备的正常使用年限，且建成以来没有进行全面的技术更新改造，再加上当时设备制造水平所限，这些电站普遍存在设备老化、自动化程度低、效率低下、安全性差、配件困难等问题，严重影响到电站的正常生产运行，有的电站综合效率仅50%，有的已濒临报废。一到每年汛期，经常出现设备跳闸而停止发电的现象，有的甚至危及到运行人员生命安全。另一方面，随着信息技术的飞速发展和新型高效水轮机转轮的出现，原有设备难以满足电网调度自动化的要求，低效率的机组实际已经不具备经济运行价值。而电站水工建筑物同样存在很多因年久失修影响电站安全和经济效益的问题。由于当时条件限制，这些电站大都依靠当地群众的力量施工，相当一部分电站不同程度存在质量问题，经过长期带病运行，有的建筑物已不堪重负，其中主要问题是渠首坝坝体和防渗、防冲设施损坏，引水渠道道渗漏严重，部分建在不良地基上的渠段存在突出的安全隐患，此外有的电站压力管道存在锈蚀、风化、剥落等危及厂房安全的现象。近年来全省不时发生电站引水渠因基础塌方冲毁下游农田的事故，给电站带来经济损失。