大浪河二級(jí)水電站更新改造分析

□黃學(xué)森 □劉春華（魯山縣水利局 昭平臺(tái)水庫管理局）

1 電站基本概況

大浪河二級(jí)水電站位于魯山縣城東5 km東肖樓村大浪河上，是魯山縣“九五”期間水電農(nóng)村電氣化建設(shè)重點(diǎn)電源工程。電站裝機(jī)容量1050 kW（2×400+1×250），設(shè)計(jì)水頭7.10 m，設(shè)計(jì)引水流量19.50m3/s，多年平均發(fā)電量395萬kW·h。電站工程1997年8月開工，1999年10月竣工。

電站引用水源主要是昭平臺(tái)水庫大浪河一級(jí)站的尾水與大浪河的流域來水。而昭平臺(tái)水庫大浪河一級(jí)站的水源來自昭平臺(tái)水庫北干渠。昭平臺(tái)水庫位于沙河干流，流域面積1430km2，最大庫容7.27億m3，興利庫容3.63億m3，多年平均徑流量6.07億m3，水庫壩后電站裝機(jī)6400 kW（4×1600），其尾水退至北干渠，通過大浪河一級(jí)站發(fā)電后退至大浪河內(nèi)。大浪河二級(jí)電站結(jié)合昭平臺(tái)水庫電站及大浪河一級(jí)站的運(yùn)行方式發(fā)電，形成了以昭平臺(tái)水庫為龍頭的有調(diào)節(jié)流量下泄，其水源十分可靠。

電站為引水式電站，本站渠首壩以回水不淹沒一級(jí)站尾水為原則，確定壩頂高程125.20m，壩上游河兩岸設(shè)漿砌石擋水墻護(hù)到回水處，以保證正常擋水情況下，兩岸耕地不被淹沒。壩型采用橡膠壩，洪水時(shí)放至河底，不改變?cè)拥佬购槟芰?。最大壩?m，壩長40m。左壩肩建有充水室、放水室。進(jìn)水閘位于左岸，為平底開敞式，分兩孔，單孔寬2.40m，閘底板高程122.28m。

引水渠全長243m，位于大浪河左岸，其中矩形渠道混凝土結(jié)構(gòu)長度60 m，漿砌石擋土墻與護(hù)坡式相結(jié)合的梯形渠道長183m，渠道高度3.20m，設(shè)計(jì)通過流量為19.50m3/s。

電站樞紐部分由壓力前池、壓力管道及廠房、升壓站、辦公區(qū)等部分組成。前池包括進(jìn)水閘、溢流堰及沖砂閘等部分組成。前池長21.60 m，上口寬22.25 m，為混凝土與漿砌石混合結(jié)構(gòu)。壓力管道采用單機(jī)單管供水，為現(xiàn)澆混凝土矩形管道，斷面2.50m×1.83m（400kW）和2.00m×1.52m（250kW）。主廠房長20.30m，寬9m，高9.20m。發(fā)電機(jī)層地面高程121.68m，設(shè)計(jì)正常尾水位117.20 m，最低尾水位116.70 m，最高2%洪水時(shí)尾水位121.40m，副廠房布置在主廠房上游側(cè)，發(fā)電機(jī)層以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以上為磚混結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)出線電壓400 V，經(jīng)變壓器升至10kV并入縣電網(wǎng)。

2 電站運(yùn)行存在問題

由于當(dāng)時(shí)建設(shè)資金短缺，選用潢川水輪發(fā)電機(jī)廠生產(chǎn)的機(jī)組，自動(dòng)化程度低，技術(shù)設(shè)備嚴(yán)重落后，發(fā)電效率低，實(shí)際多年平均發(fā)電量200萬kW·h，只有設(shè)計(jì)多年發(fā)電量的50%多。特別是2007年以來，發(fā)電機(jī)運(yùn)行溫升過高，機(jī)組因定子線圈絕緣老化被經(jīng)常擊穿。

機(jī)組導(dǎo)水系統(tǒng)銹蝕嚴(yán)重，經(jīng)過多次維修，大部分部件已損壞，無法正常開閉，加之漏水等原因，多次被迫停機(jī)檢修。轉(zhuǎn)輪汽蝕嚴(yán)重，葉片殘缺不全，各部軸承磨損松動(dòng)，機(jī)組擺度、振動(dòng)較大，出力大大降低。機(jī)組故障頻繁，無法正常運(yùn)行，造成了水資源的極大浪費(fèi)。

機(jī)組配備的調(diào)速器調(diào)節(jié)速度慢，反應(yīng)遲鈍，自動(dòng)操作機(jī)構(gòu)損壞無法投運(yùn)，造成機(jī)組并網(wǎng)時(shí)間長，在緊急情況下不能及時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)，安全隱患大。

發(fā)電機(jī)配套的勵(lì)磁裝置是由天津生產(chǎn)的。由于勵(lì)磁變壓器容量過小，導(dǎo)致機(jī)組電壓和無功功率波動(dòng)很大，機(jī)組電流不穩(wěn)，甚至出現(xiàn)過流而停機(jī)，嚴(yán)重影響運(yùn)行安全。再加上該生產(chǎn)廠家已倒閉多年，配件及維修極為困難。

3 電站更新改造內(nèi)容及概算

由于昭平臺(tái)水庫電站年利用小時(shí)很低，為提高本站效益，結(jié)合大浪河一級(jí)電站用水情況，加上大浪河河道的徑流量，考慮本站渠首橡膠壩的調(diào)蓄作用，設(shè)計(jì)引水流量為19.50m3/s。

根據(jù)原有渠首、引水渠和電站樞紐確定的設(shè)計(jì)水頭和上游來水情況，確定按照原有裝機(jī)容量進(jìn)行改造。更換效率低下的水輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)組和配套設(shè)施，開挖護(hù)砌尾水渠，爭取達(dá)到滿負(fù)荷出力。安裝兩臺(tái)400kW和1臺(tái)250kW水輪發(fā)電機(jī)，選用水輪機(jī)為ZD760-LH-703水輪發(fā)電機(jī)兩臺(tái)和ZD762-LH-100水輪發(fā)電機(jī)一臺(tái)，配備型號(hào)SF400-16/173發(fā)電機(jī)兩臺(tái)和SF250-14/99發(fā)電機(jī)一臺(tái)，同時(shí)更新配套的調(diào)速器和勵(lì)磁裝置。

電站尾水渠長43m，寬12m，全部為砌石矩形斷面，可有效泄水20m3/s，基本可以滿足尾水下泄的要求。但由于下游河道淤積堵塞，阻礙發(fā)電尾水的正常下泄，平時(shí)尾水比設(shè)計(jì)尾水高出0.50m左右，影響水電站發(fā)電機(jī)組的出力，為了能夠滿足水電站水輪機(jī)水頭的需要，結(jié)合美化環(huán)境和新農(nóng)村建設(shè)的要求，對(duì)電站尾水渠下游的520m長河道進(jìn)行開挖疏浚，砌筑M7.5漿砌石護(hù)坡，護(hù)坡高度約4m，根據(jù)地勢可以調(diào)整，護(hù)坡坡率1：1.50，厚度0.30m，底部設(shè)0.80m×0.60m大小的齒墻，頂部設(shè)寬1.50m厚0.30m的壓頂。

本次工程主要工程量有：漿砌石3970 m3，土石方開挖10410 m3，土石方回填2360 m3，主要材料：水泥397 t，塊石4367 m3，砂 1960m3。

本次工程概算總投資407.39萬元，其中建筑工程110.87萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程219.96萬元，臨時(shí)工程24.58萬元，獨(dú)立費(fèi)用32.59萬元，預(yù)備費(fèi)19.40萬元。

4 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)水能計(jì)算結(jié)果，大浪河二級(jí)水電站多年平均發(fā)電量為395萬kW·h，比改造前增加發(fā)電量195萬kW·h，電能有效系數(shù)為0.96，廠用電、變壓器及線路損失為3%，多年平均增加售電量為 195×0.96×0.97=181.60萬 kW·h。

[1]劉風(fēng)秋.樂灘水電站優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[J].紅水河，2006（3）.