連城縣大石巖水庫電站增效擴(kuò)容改造效果分析

張達(dá)斌

(福建省連城縣水利局，福建 連城 366200)

1 概 況

大石巖水庫電站位于福建省連城縣舊縣河支流上游的湖峰河支流，水庫壩址以上集雨面積19.2km2，壩型為剛性斜墻堆石壩，壩高44.2m，庫容640 萬m3，壩后電站裝機(jī)容量2 ×75kW，2 臺機(jī)組于1983 年完成安裝投入運(yùn)行。電站發(fā)電后的水一部分用于壩址下游河道生態(tài)用水，其余水量通過尾水渠道與距大石巖2.5km 處集雨面積44km2的鷺鶿溪徑流引水壩引用的溪水共同擔(dān)負(fù)大石巖灌區(qū)827hm2農(nóng)田的灌溉任務(wù)。

2 電站存在的問題

2.1 設(shè)備陳舊老化

水輪發(fā)電機(jī)組自1983 年投產(chǎn)運(yùn)行至今，已經(jīng)30余年，設(shè)備陳舊老化。水輪發(fā)電機(jī)組的水輪機(jī)蝸殼，部分已銹蝕嚴(yán)重，傳動機(jī)構(gòu)已變形，漏水嚴(yán)重;勵磁機(jī)為機(jī)械勵磁，發(fā)電機(jī)繞組絕緣和配電盤老化;開關(guān)設(shè)備、控制、保護(hù)、測量等一、二次設(shè)備絕緣老化，絕緣等級降低;兩臺水輪機(jī)進(jìn)口閘閥陳舊老化、啟閉不靈、銹蝕嚴(yán)重、滲漏量大;電站進(jìn)水口設(shè)轉(zhuǎn)動門蓋控制流量，啟閉設(shè)備不靈，欄污柵銹蝕，進(jìn)水口后的引水管前段為混凝土管，后段為鋼管，鋼管與混凝土管接頭滲漏;機(jī)組出力下降，水能利用率低，電站效益衰減。

2.2 機(jī)組配件不配套

從2000 年開始，該電站每年平均要多次進(jìn)行電站停機(jī)整修，機(jī)組配件無法購買到國標(biāo)產(chǎn)品，沒有配套產(chǎn)品;配電變壓器為S2型老式型號，屬淘汰產(chǎn)品，不僅能耗大，且漏油，影響工程正常運(yùn)行。

2.3 管理設(shè)備殘缺

主、副廠房墻體為漿砌磚，屋面板采用鋼筋混凝土預(yù)制板裝配，防水隔熱效果較差，房頂漏水嚴(yán)重;廠房門窗為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，已腐爛變形無法使用，墻面裝飾粉刷體脫落，整個主、副廠房存在安全隱患;廠房內(nèi)沒有設(shè)計吊車梁，機(jī)組檢修常用三角架，起吊困難。

2.4 原設(shè)計存在缺陷

(1)機(jī)組安裝高程偏高。工程發(fā)電后發(fā)現(xiàn)尾水管露出水面，造成氣蝕和機(jī)組振動。為保證最低尾水位時尾水管出口上緣的淹沒深度保持在0.3m 的要求，在尾水渠上澆筑一道混凝土坎抬高尾水位，以消除氣蝕和機(jī)組振動，使機(jī)組運(yùn)行時的能量獲得充分回收，改善機(jī)組效率。

(2)原電站裝機(jī)容量偏小。每年運(yùn)行期間溢洪道棄水時間長，汛期為了減少水庫防洪壓力，水庫還通過開啟底洞斜拉閘門放水，騰出約50 萬m3庫容，以接納洪水，造成棄水浪費，水能利用率低。

3 改造原則

(1)合理有效利用水資源。重新進(jìn)行水庫水量平衡分析，合理確定電站增效擴(kuò)容后的裝機(jī)容量，力求做到電站發(fā)電及尾水灌溉效益最大化。

(2)水工建筑物就地改造。電站引水的進(jìn)水口啟閉設(shè)備、電站廠房等以就地改造重建為原則，最大程度減少水工建筑物的投資。

(3)設(shè)備選型優(yōu)化。改造設(shè)備的選擇應(yīng)以結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、技術(shù)先進(jìn)、便于維護(hù)管理為原則，選取在國內(nèi)運(yùn)行成熟且符合國標(biāo)的定型產(chǎn)品。

4 改造項目實施情況

4.1 改裝水庫取水口轉(zhuǎn)動門蓋調(diào)節(jié)水量裝置

將水庫取水口轉(zhuǎn)動門蓋調(diào)節(jié)水量裝置改為斜拉閘門啟閉，調(diào)節(jié)水量，斜位閘門啟閉力150kN，產(chǎn)品由福建省惠安水工機(jī)械廠定制，產(chǎn)品符合國標(biāo)要求，安裝后運(yùn)行啟閉靈活可靠，并裝有手電兩用啟閉裝置，斜拉閘門啟閉靈活可靠。

4.2 處理漏水

引水管中混凝土管與鋼管接頭漏水處，用石綿鋼絲網(wǎng)水泥砂漿包裹并用混凝土澆筑，處理后防漏水效果好。

4.3 重新建造新廠房

根據(jù)機(jī)組布置等要求新建廠房，主廠房建筑面積從原來的88.2m2擴(kuò)大到138.16m2，副廠房從原來的37.8m2擴(kuò)大到47.1m2。新建主廠房采用磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)坐落在花崗巖弱風(fēng)化層上，為鋼筋混凝土基礎(chǔ)和框架結(jié)構(gòu)，墻體為M7.5 漿砌紅磚，屋面采用鋼筋混凝土并設(shè)隔熱和防水層，主廠房內(nèi)設(shè)有吊車梁，配備手電兩用5t 的吊車。

4.4 安裝機(jī)電設(shè)備

主廠房內(nèi)安裝2 臺單機(jī)容量160kW 的水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號為HL295/P0820-WJ-42，發(fā)電機(jī)型號為SFW160-8/740，配電屏采用三合一控制屏，型號為BKSF-B160/8，安裝在水輪機(jī)進(jìn)口側(cè)，在水輪機(jī)進(jìn)口新裝配型號為Z41T-10-600 的閘閥，以在水輪機(jī)組故障或檢修時截斷進(jìn)入水輪機(jī)的水流，同時，安裝2 臺DST300 電手動調(diào)速器。

4.5 更換變壓器

開壓站布置在廠房右側(cè)，使電站電壓由0.4kV 升高到10kV，并輸送到就近的文亨變電站，此次改造僅將拆除的原舊變壓器更換為新的變壓器——S11-M400/10-0.4 三相油浸式變壓器。

4.6 改良電氣主接線方式

電氣主接線，采用二機(jī)與一變的擴(kuò)大單元接線方式，10kV 側(cè)設(shè)一回線路。該方案具有接線簡單清晰、電氣投資省、繼電保護(hù)簡單、檢修維護(hù)方便、開關(guān)站占地少等優(yōu)點。

5 增效擴(kuò)容改造效果

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

(a)增加了電站效益。大石巖水庫電站于2012年改造后，水電站裝機(jī)容量從150kW 增加到320kW，提高了113.33%，年平均發(fā)電量由原來的32 萬kW·h提高到69.5kW·h，提高了117.19%，由于改造后發(fā)電量大幅增加以及上網(wǎng)電價提高(按新建電站上網(wǎng)價格)，年總發(fā)電收入由原來的10.56 萬元增至22.94萬元，增加收入12.38 萬元，提高了117%。連城縣大石巖水庫電站更新改造取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，提高了水能資源的利用率。

(2)提高了財政收入。大石巖水庫電站技改實施后年平均可供69.5 萬kW·h 電量用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，按平均每千瓦時繳納所得稅和增值稅0.04 元以及綜合稅率計算，預(yù)計大石巖水電站技改后工程每年可獲得直接和間接財政收入51.48 萬元。

5.2 社會效益

(1)保障電站安全。電站改造后，水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行正常，故障率低，電站運(yùn)行安全性和自動化程度有保障，電站運(yùn)行管理規(guī)范，面貌煥然一新。減少了事故發(fā)生率，消除了電站安全隱患，保障了群眾的生命財產(chǎn)安全。

(2)防汛減災(zāi)效益明顯。汛期電站可以多發(fā)豐水期的電量，2 臺水輪發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的同時，水庫也起到攔蓄洪水、調(diào)節(jié)洪水、滯洪削峰作用，并結(jié)合水庫電站制定的河庫調(diào)度預(yù)案，提高其下游河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地減輕對下游人民生命和財產(chǎn)的威脅，提高了公共安全等社會綜合效益。

(3)防旱抗旱效益有保障?？菟攴莼蚩菟竟?jié)可以通過科學(xué)調(diào)度，在減少溢洪道棄水及騰出庫容接納洪水從底洞排走造成水量浪費的同時，可以調(diào)度水庫盡可能在較高水位運(yùn)行，電站運(yùn)行關(guān)閉1 臺機(jī)組只開1 臺機(jī)組發(fā)電，水能既能充分利用，又能使灌溉渠道水不間斷，充分起到發(fā)電效益和尾水灌溉的抗旱效益。

5.3 生態(tài)效益

改造后充分發(fā)揮了發(fā)電尾水效益。發(fā)電尾水一部分歸水庫下游河道，以保證下游河道生態(tài)用水量維護(hù)河流健康生命，另外大部分用于827hm2農(nóng)田灌溉和供文亨生態(tài)養(yǎng)殖基地用水。灌區(qū)灌溉水費每年可計收24.8 萬元，養(yǎng)殖水費可計收12 萬元，取得了電站發(fā)電尾水效益。

6 結(jié) 語

20 世紀(jì)80 年代興建的小型水庫電站目前多已老舊，安全隱患突出，多數(shù)裝機(jī)容量偏小，水能利用率低。從大石巖水庫電站的增效擴(kuò)容改造效果分析可知，對水庫電站進(jìn)行水量和水能利用平衡分析，優(yōu)選增效擴(kuò)容改造方案，可將電站改造成綜合效益最大化的工程。

［1］ 揚(yáng)州水利學(xué)校.電工與電氣設(shè)備［M］.北京:水利電力社出版，1979.

［2］ 成都水力發(fā)電學(xué)校.水電站［M］.北京:水利電力社出版，1979.