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[論文摘要]我縣擁有小水電站154多座,大多數(shù)建于上世紀七、八十年代,經(jīng)過幾十年運行,這些小水電站設備陳舊,電氣老化嚴重,絕緣性差,控制保護方式落后,機組振動及噪音大,整體故障率高,能量轉(zhuǎn)換效率低,甚至存在嚴重安全隱患,嚴重威脅著電站職工的身心健康和生命安全,急需進行技術(shù)改造。該文分析了平和縣已建小水電站存在的主要問題,并就小水電站技術(shù)改造的方法、政策和保障措施提出了相應的建議。
1目前存在的主要問題
根據(jù)對平和縣的小水電站進行的初步調(diào)查發(fā)現(xiàn),建于上世紀七、八十年代的小水電站主要存在以下問題:
(1)機組設備本身存在缺陷。由于當時設備制造技術(shù)水平所限,加上這些年來企業(yè)對老電站維護投入不足,導致整個機組跑、冒、滲、漏現(xiàn)象嚴重,機組整體故障率高,發(fā)電能力大大下降。
(2)設備陳舊。調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有的電站機組已超期年限,電氣設備老化嚴重,絕緣性差,絕大部分器件已屬淘汰產(chǎn)品,備品備件解決困難,隨時都有可能發(fā)生事故。
(3)機組主要性能參數(shù)與電站實際運行參數(shù)不匹配,水輪機處于非最優(yōu)工況區(qū)運行,導致機組運行效率低、振動及噪音大,而且機組使用壽命也將大大縮短。產(chǎn)生這一問題的主要原因為:①早期建成的一些小水電站,由于當時客觀條件限制,常常出現(xiàn)“有機找窩”或“有窩找機”現(xiàn)象。②許多老電站的機組生產(chǎn)于特殊年代,不按電站具體條件而硬性套用定型圖紙,而我國早期編制的水輪機模型轉(zhuǎn)輪型譜中可供各水頭段選用的轉(zhuǎn)輪型號少,不少小水電站只能套用相近轉(zhuǎn)輪。③電站設計時由于缺少必要的水文資料,導致電站建成后實際的來水量和水頭與設計工況不符;或電站由于泥沙淤積,下游水位提高,使得電站的發(fā)電水頭降低,導致機組的運行工況偏離最優(yōu)工況。
(4)電站運行管理技術(shù)、方法落后,監(jiān)控、操作、記錄等均需人工進行,自動化管理程度低。當機組發(fā)生異常、狀態(tài)發(fā)生變化或參數(shù)超限時,難以及時報警,安全可靠性差。值得一提的是,該類電站職工長期在噪音嚴重的機組旁值守,其身心健康必將受到嚴重影響。
(5)電站技術(shù)人員觀念陳舊,信息相對封閉,缺乏培訓,許多先進的管理經(jīng)驗和經(jīng)濟實用的新材料、新技術(shù)、新設備得不到很好的推廣應用。
2小水電站的改造建議
2.1對小水電站的現(xiàn)狀進行全面調(diào)查評估。建議由行業(yè)主管部門(例如市水電局)牽頭,會同各縣行業(yè)主管部門對全市小水電站進行注冊登記,并組織有關(guān)專家組對電站的設備狀況(包括檢修及事故停機時間)、技術(shù)水平(機組的先進性和運行管理現(xiàn)代化程度)、能量轉(zhuǎn)換效率和安全隱患等進行全面調(diào)查和評估。在此基礎上編制切實可行的老電站技術(shù)改造規(guī)劃,建議參照水庫大壩評估方法,按電站存在問題的類型和嚴重程度,將全國小水電站分為一、二、三類,對于問題嚴重的三類電站,限期進行技術(shù)改造。
2.2制定相關(guān)政策支持小水電站技術(shù)改造。調(diào)查表明,老電站經(jīng)改造后,平均效率能提高15%左右,可更為高效利用水利資源,有利于節(jié)約型社會建設。同時,老電站技術(shù)改造幾乎不會對生態(tài)環(huán)境造成任何破壞,如果引入“一體化設計”的新理念,反而會有利于生態(tài)環(huán)境的改善,在水電開發(fā)受生態(tài)環(huán)境制約愈來愈嚴重的今天,其意義更為重大。但目前,經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū),老電站技術(shù)改造工作進展較好,而經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)老電站技術(shù)改造工作舉步艱難,究其原因主要是政策和觀念問題。建議參照病險水庫除險加固的辦法,由國家出臺相關(guān)政策,如中央財政補助、稅收優(yōu)惠和新電新價政策等,鼓勵投資流向老電站技術(shù)改造。
2.3加大監(jiān)督和檢查力度。小水電行業(yè)主管部門應對各地老電站技術(shù)改造規(guī)劃、國家相關(guān)政策執(zhí)行情況及國家財政資金使用情況加大監(jiān)督和檢查力度,并會同地方行業(yè)主管部門,組織有關(guān)專家及時對完成技術(shù)改造后電站的運行效果進行評估和驗收。2.4加強人才培養(yǎng)和技術(shù)培訓。行業(yè)主管部門應采用多種形式加強小水電規(guī)劃、設計、施工和管理人員的技術(shù)培訓工作,切實引導先進的規(guī)劃設計理念、先進的運行管理方法以及先進實用的新材料、新技術(shù)、新設備在小水電建設和管理中的應用。
3改造效益
對近年來我縣的實踐表明,小水電站實施技術(shù)改造后社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益明顯,主要體現(xiàn)在:
(1)顯著的社會效益。小水電站技術(shù)改造工程可大大提高電站運行的安全可靠性,電站噪音明顯降低,職工勞動強度顯著減輕生產(chǎn)條件得到改善,從而更好地保障職工的身心健康和生命安全。
(2)顯著的經(jīng)濟效益。一般情況下,技術(shù)改造后,機組的能量轉(zhuǎn)換效率平均能提高15%左右,對于可實行增容的電站,發(fā)電量的提高幅度可更大,如對我縣老電站全部進行技術(shù)改造,相當于新增2.5萬多kW裝機,每年可增加發(fā)電量7500萬kwh。從而不僅使我縣有限的水電資源充分發(fā)揮作用,有益于節(jié)約型社會建設,而且具有十分明顯的經(jīng)濟效益。
(3)顯著的生態(tài)效益。近年來,水電開發(fā)受生態(tài)環(huán)境因素制約的情況愈來愈嚴重,而老電站技術(shù)改造幾乎對生態(tài)環(huán)境沒有任何破壞,如果引入“一體化設計”的新理念,反而會有利于生態(tài)環(huán)境的改善。
220kV楓河線北起楓樹壩電廠、南至河源變電站,全長115.9km,全線基本上沿東江順流而下,90%線路經(jīng)過雷電多發(fā)的高山、丘陵地區(qū)。1974年建成投運時,全線共有桿塔315基,其中耐張塔36基、直線塔19基、鋼桿148基、水泥桿112基,全線采用GJ-50鋼絞線單避雷線保護。投運后,由于線路雷擊故障頻繁以及多方面的原因,多年來,對這條線路進行了多項技術(shù)改造,其中主要有以下幾項:
a)1981年至1985年分4期將全線的單避雷線改為雙避雷線(均為GJ-50鋼絞線);
b)1988年底對卓峰山段進行防雷改造,在其中6基(100號、102號~106號)桿塔加裝某公司生產(chǎn)的半導體消雷器,并進行桿塔接地網(wǎng)改造(加降阻劑);
c)1993年至1995年分3期對早期的一根避雷線進行全線更換;
d)1995年11月和1996年6月分2期對全線315基桿塔接地網(wǎng)進行改造;
e)1997年分2期對6基水泥桿和10基鋼桿進行了改造。
1雷擊故障統(tǒng)計
楓河線自1974年9月投運至1998年10月共運行了24個雷雨年度,期間共發(fā)生了有明顯故障點的雷擊故障31次,發(fā)現(xiàn)44處故障點。為便于統(tǒng)計,將同一時間的故障作為線路一次故障,將同一時間在1基桿塔上產(chǎn)生了故障點認為該基桿塔發(fā)生了1次故障。表1和表2分別為按年度和按線段統(tǒng)計的故障次數(shù)。
2防雷問題
從表1可以看到,楓河線投產(chǎn)后雷擊故障頻繁發(fā)生,至1981年共發(fā)生雷擊故障14次,平均雷擊故障率高達1.73次/(102km.a),大大超出允許值。其主要原因是:架空線路全線僅使用單避雷線作防雷保護,防雷保護角偏大;線路經(jīng)過雷電活動異常劇烈的卓峰山段。為此進行了多次防雷技術(shù)改造。
2.1避雷線改造
為了解決線路防雷保護角偏大問題,1981年至1985年分4期將楓河線的防雷保護由單避雷線改造成雙避雷線,使全線的水泥桿、鋼桿和直線鐵塔的防雷保護角分別由20.6°,20.6°,23.5°降至12.5°,15°,14°(耐張塔的保護角未改造)。改造后的運行情況表明,線路的防雷水平有了較大的提高,全線多年平均雷擊故障率由改造前的1.65次/(102km.a)下降至0.78次/(102km.a)。但是,雙避雷線改造后卓峰山段的雷擊并沒有減少。
2.2卓峰山段防雷綜合改造
楓河線卓峰山段是從楓河線97號桿起,至110號桿止,線長約5km,雷擊故障情況見表2。在1981年進行雙避雷線改造后,這段線路的雷擊問題還相當嚴重,其主要原因是:它的所有桿塔均處于高程320~380m的山頂或山腰上,線路基本是布置在山上或跨越山谷,地形條件復雜,雷電活動相當頻繁并容易產(chǎn)生畸變;桿塔所處位置地質(zhì)條件較差,降低桿塔接地沖擊電阻比較困難而使它的耐雷水平較低。因此,在1988年底對卓峰山段再次進行了防雷改造。這次改造主要是在其中6基桿塔頂部加裝半導體消雷器,并將桿塔接地網(wǎng)加降阻劑進行降低接地電阻。從改造前后基本相同運行條件(從1981年至1995年)的運行記錄來看,它的雷擊故障率由改造前的7.5次/(102km.a)僅下降至5.7次/(102km.a),其中在1992年3月21日104號桿受雷擊時,雖然線路重合成功,但這次雷擊造成安裝在該桿上的半導體消雷器損壞。在1995年全線桿塔接地網(wǎng)開挖檢查改造時發(fā)現(xiàn),這些使用了降阻劑的地網(wǎng)接地體腐蝕嚴重,說明這次改造還是沒有達到理想效果。
2.3桿塔接地網(wǎng)改造
由于楓河線的桿塔接地網(wǎng)在建設時使用的材料質(zhì)量差、截面小和埋設深度不夠等原因,接地電阻值長期以來偏大,特別是經(jīng)歷了多年的運行,大部分接地體銹蝕嚴重,降低了線路的耐雷水平。因此在1995年和1996年分2期對全線所有桿塔接地網(wǎng)進行改造,使所有地網(wǎng)的接地電阻值大幅度降低,從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高,在改造后的3個雷雨年度里未發(fā)生過雷擊故障。這次改造是很成功的,也說明了降低地網(wǎng)接地電阻是防雷最有效的措施。
3結(jié)論
a)楓河線24a的運行記錄表明,單避雷線是不能滿足它的防雷保護要求的,僅靠雙避雷線也不能完全滿足處于高山大嶺上的輸電線路的防雷要求。
b)降低桿塔接地電阻是架空輸電線路防雷最有效的措施,而且它比其它措施更節(jié)省資金,便于維護。
c)楓河線上使用的半導體消雷器的性能和質(zhì)量不能達到預期要求,不能完全依靠它來保護線路,但也未給線路帶來不良后果。
1.1主要的遺傳改造技術(shù)應用于制作動物模型上的優(yōu)缺點
1.1.1轉(zhuǎn)基因技術(shù)該技術(shù)將體外構(gòu)建的包含基因表達框的DNA通過直接注射到受精卵雄原核中,使其在基因組DNA擴增的過程中隨機插入到基因組中而構(gòu)建,其中BAC轉(zhuǎn)基因由于具有能完整地保留基因表達的調(diào)控元件、基因上下游序列較長大大降低了插入位點周圍序列的影響、插入基因組中的拷貝數(shù)較低且傳代較穩(wěn)定等傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因所不具有的優(yōu)點[5],而越來越受到學者們的重視。該技術(shù)可以利用強驅(qū)動子使基因過表達,用于模擬和再現(xiàn)基因擴增引起的一些疾病,如許多腫瘤的發(fā)生是由于癌基因的擴增而造成的。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)也可以在體表達針對某個或某些mRNA的micoRNA而關(guān)閉或敲弱這些基因的表達,以再現(xiàn)由于缺乏這些基因表達而造成的疾病。該技術(shù)的主要缺點是:一是插入的隨機性可能造成外源性轉(zhuǎn)基因的表達不能完全遵循原有內(nèi)源性基因表達的模式,對內(nèi)源性基因的表達還可能造成干擾;二是效率低。
1.1.2以同源重組為基礎的遺傳改造技術(shù)該技術(shù)將經(jīng)改造后的序列通過同源重組替換原有的序列,從而達到改造基因的目的。該技術(shù)需經(jīng)歷ES細胞培養(yǎng)、ES細胞內(nèi)重組和篩選、囊胚注射和子宮移植等階段而獲得嵌合鼠,再從嵌合鼠的后代中獲得能穩(wěn)定遺傳改造過的基因的首建鼠。該技術(shù)可以用于對基因進行定點突變、整個或部分序列替換造成該基因功能的缺失,可實現(xiàn)傳統(tǒng)敲除(conventionalknockout)[6]、結(jié)合Cre-loxp[7]、Flp-Frt[8]系統(tǒng)可實現(xiàn)對特定基因的條件性敲除(conditionalknockout,包括組織特性和發(fā)育階段特異性敲除)。該技術(shù)可以模擬和再現(xiàn)人或動物由基因點突變而造成的疾病,可以實現(xiàn)在特定的組織細胞、特定的發(fā)育階段關(guān)閉某個或某些基因的表達,以模擬和再現(xiàn)這些組織細胞或發(fā)育階段相關(guān)的特定疾病的發(fā)生、發(fā)展過程等。該技術(shù)的主要缺點是:受限于ES細胞的培養(yǎng)技術(shù)(目前僅有小鼠、大鼠的數(shù)個ES細胞系可用)、首建鼠獲得率低、周期長等。
1.1.3以人工核酸內(nèi)切酶為基礎的遺傳改造技術(shù)近年來,許多學者從微生物中發(fā)現(xiàn)了幾種能特異性識別某些堿基序列的內(nèi)切酶并加以改進,發(fā)展成為人工核酸內(nèi)切酶,應用該技術(shù)可以精確地對某些特異DNA序列進行識別、結(jié)合和特異性切除,以促進外源DNA序列在缺口處的插入,從而達到切除或者替換原有序列的目的,實現(xiàn)基因改造。近幾年,迅速發(fā)展起來的人工內(nèi)切酶技術(shù),包括ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9技術(shù),具有操作簡單、修改精確度高、效率高、周期短、不受ES細胞的局限、可對多種細胞內(nèi)的基因進行改造等優(yōu)點[9]。其中CRISPR/Cas9技術(shù)在南京大學模式動物研究所得到了很好的開發(fā)和應用,黃行許等人利用該技術(shù)已經(jīng)成功實現(xiàn)對包括人ES細胞在內(nèi)的多種種屬和種系細胞株內(nèi)的基因改造,成功地實現(xiàn)了對小鼠[10]、大鼠[11]、猴[12]的基因改造,其中包括條件性敲除改造等。CRISPR/Cas9等新技術(shù)的開發(fā)和利用提高了遺傳改造的成功率,使多種屬、種系的遺傳改造疾病動物模型的構(gòu)建成為可能。
1.2遺傳改造疾病動物模型在醫(yī)藥學研究上的應用及其特點
1.2.1在西醫(yī)藥研究上的應用特點及其前景基于對小鼠遺傳信息的深入研究,對人、小鼠疾病的遺傳學研究成果,目前已通過遺傳改造技術(shù)構(gòu)建出多種能再現(xiàn)人、小鼠疾病的小鼠模型,并被廣泛應用于研究和揭示疾病發(fā)生和發(fā)展分別所涉及的信號通路、基因及其調(diào)控等。由于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程實質(zhì)上是體細胞或生殖細胞基因突變及其積累的過程,因此遺傳改造技術(shù)構(gòu)建的腫瘤疾病模型能再現(xiàn)許多腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程,因此在腫瘤醫(yī)學研究和抗腫瘤藥物開發(fā)上具有巨大的應用價值,并已取得了不小的成果。目前,已獲知腫瘤發(fā)生和發(fā)展的過程是Ras通路[13]、WNT通路[14]或PI3K/AKT通路[15]等促進細胞增殖的信號通路被激活,而p53通路[16]或Rb通路[17]等抑制細胞增殖的信號通路被破壞的過程。在對這些分子機制較為深刻和充分的認識基礎上,已開發(fā)出多種抗腫瘤藥物。例如對靶向EGFR的藥物已被應用于臨床上抗腫瘤治療[18],對p53通路的調(diào)節(jié)模式的認識及對有關(guān)分子結(jié)構(gòu)的了解,促成了MDM2抑制藥物RG7112[19]等的產(chǎn)生,這些藥物均在一定程度上對一些腫瘤有較好的療效。近年來,基于對小鼠轉(zhuǎn)移性腫瘤模型中獲得的有關(guān)腫瘤轉(zhuǎn)移過程所涉及的分子機理的深刻認識,為開發(fā)出能廣泛抑制腫瘤轉(zhuǎn)移藥物提供了理論依據(jù)。由于受到ES細胞培養(yǎng)難等技術(shù)限制,目前遺傳改造疾病動物模型絕大多數(shù)來自于小鼠,CRISPR/Cas9技術(shù)在多種模式動物中的成功應用,使得更廣泛的動物遺傳改造成為可能,從而為構(gòu)建除小鼠以外的遺傳改造疾病動物模型清除了技術(shù)障礙。
1.2.2在中醫(yī)藥學研究上的應用特點及其前景由于中醫(yī)癥候的標準化、量化從理論上和方法上的未統(tǒng)一、未確定,導致中醫(yī)癥候本身的描述和表征上存在爭議性,使得依據(jù)中醫(yī)藥理論所構(gòu)建的疾病動物模型能被業(yè)者認可的極為有限。盡快制訂統(tǒng)一的中醫(yī)癥候確診標準,探索符合中醫(yī)藥理論的量化方法,探討和揭示中醫(yī)癥候與基因的表達調(diào)控及其功能的關(guān)系,有助于中醫(yī)藥實踐和理論的深入發(fā)展。中醫(yī)理論的整體觀和辨證觀強調(diào)了機體的整體性、個體的特異性和致病的辯證性在疾病診斷、病因、病機探索和疾病治療上的關(guān)鍵作用,提示需要以組學如功能基因組學、轉(zhuǎn)錄物組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學等的理念和方法,洞察中醫(yī)癥候的病因和病機。因此,從遺傳學角度來解讀中醫(yī)癥候,更多體現(xiàn)在以某個基因為主的多基因間相互關(guān)聯(lián)和作用(整體性和辯證性),更多表現(xiàn)為表觀遺傳學上的改變(個體性)所造成的癥候的發(fā)生和發(fā)展。現(xiàn)代遺傳改造技術(shù)的長足進步和CRISPR/Cas9等新技術(shù)的產(chǎn)生,使得經(jīng)濟、快捷地在1個個體中對多個基因進行改造和進行人為模擬自然調(diào)控成為可能。隨著中醫(yī)癥候的標準化和量化從理論上得到統(tǒng)一和確定,方法上得到改進和廣泛的認同,相信遺傳改造技術(shù)所構(gòu)建的中醫(yī)癥候動物模型在不久的將來必將面世,這將為中醫(yī)藥學的研究提供新的平臺,有望促進中醫(yī)藥學的實踐和理論發(fā)展達到新的高度。
2小結(jié)