散灘二級電站增效擴容改造工程方案淺析

摘 要：散灘二級水電站廠房破舊，機組老化，運行維護麻煩，配電設(shè)備陳舊，損耗大效率低，事故頻發(fā)，存在安全隱患，急需進行改造升級。

關(guān)鍵詞：機電設(shè)備；增效擴容；技術(shù)改造；

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

一、改造必要性

散灘二級水電站于1979年投產(chǎn)發(fā)電。電站為引水式電站，毛水頭79m，設(shè)計水頭76m，裝機容量1260kW，機組臺數(shù)兩臺，單機容量630kW，電氣主接線采用二機一變擴大單元接線方式。電站近3年來多年平均發(fā)電量為309.61萬kWh。電站運行了三十余年，超過設(shè)計年限，機組嚴重磨損，漏水較大，效率下降明顯，兩臺機同時發(fā)電時最大出力只有1050kW，單機出力最大只有570kW，同時機組振動較大，發(fā)電機老化，絕緣降低，線圈溫度超過允許值，事故率高，配電設(shè)備陳舊，經(jīng)常發(fā)生電氣事故和故障，直接影響了電站的經(jīng)濟效益。根據(jù)該電站近3年來（2009～2011）發(fā)電量統(tǒng)計，三年合計為928.83kWh，平均年發(fā)電量為309.61萬kWh。初步估算，該電站運行綜合效率系數(shù)為63.56%，系數(shù)偏低，因此，很有必要對該電站進行改造。

散灘二級電站主廠房，廠房為簡陋的磚混粗體建筑， 現(xiàn)已破舊，混凝土面板已出現(xiàn)裂縫，有漏水形成的污跡，需時常修理，直接影響了電站運行人員人身安全和設(shè)備安全。

機電設(shè)備：電站運行了三十余年，超過設(shè)計年限，機組嚴重磨損，漏水較大，效率下降明顯，兩臺機同時發(fā)電時最大出力只有1050kW，單機出力最大只有570kW，同時機組振動較大，發(fā)電機老化，絕緣降低，線圈溫度超過允許值，事故率高，配電設(shè)備陳舊，經(jīng)常發(fā)生電氣事故和故障，直接影響了電站的經(jīng)濟效益，應(yīng)對機組及相應(yīng)設(shè)備進行更換。變壓器為S9系列，損耗較大。

電氣設(shè)備：原機組為高壓機組，相應(yīng)的電氣設(shè)備多，檢修工作量大，平時的運行維護麻煩，每年的運行、檢修費用增多，且控制屏、配電屏等屏由于運行時間超過設(shè)計年限，都已老化。電纜老化，外層絕緣層已開裂，存在安全隱患。

鑒于此，對其進行改造升級十分必要。

二、工程規(guī)模

散灘二級電站原主要任務(wù)是引用白溪水庫壩后電站尾水發(fā)電。電站增效擴容改造工程的主要任務(wù)是在現(xiàn)有水工建筑物和機電設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過適當?shù)募夹g(shù)改造，更換陳舊的機電設(shè)備，保證電站安全運行，提高電站的運行效率，同時減少棄水，以充分發(fā)揮電站的經(jīng)濟效益。

根據(jù)水能計算成果，散灘二級電站原有裝機容量2×630kW，毛水頭79m，設(shè)計水頭76m，設(shè)計流量為2.08m3/s，基本上能與上游白溪水庫壩后電站設(shè)計流量相匹配（白溪水庫壩后電站設(shè)計流量為2.08m3/s），不用增加裝機容量。

因此，散灘二級電站增效擴容改造工程裝機容量為2×630kW，改造后電站年發(fā)電量增至設(shè)計發(fā)電量為430.41萬kWh，多年平均利用小時為3416.0小時，年增加發(fā)電量120.8萬kWh。

三、改造方案

（一）土建工程。

散灘二級電站攔河壩完好，而引水隧洞、引水渠道、壓力前池和壓力管道已經(jīng)改造過，經(jīng)復(fù)核其過水能力均滿足要求，不必改造。本次增效擴容改造對主廠房進行拆除后重建，改造后廠房上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面尺寸長×寬=20.24×9.24m，高6.5m，廠房內(nèi)布置二臺630kW的混流臥軸水輪發(fā)電機組，發(fā)電機控制保護屏、主變保護屏、勵磁屏和廠用動力屏，共6面，廠房內(nèi)安裝一臺單軌吊車，最大起吊重量5t。原來電站高壓開關(guān)室改為工具室。

（二）水力機械。

a、原電站主要機電設(shè)備：電站主要機電設(shè)備為：水輪機型號為HL110-WJ-60，2臺，配套發(fā)電機型號為TSWN-99/46-6，2臺，主變型號為S9-1600kVA-38.5/6.3kV，1臺；多油斷路器DW-35-1000，1臺；高壓開關(guān)柜GG1AF，4面，廠用變壓器1臺，型號為S11-50kVA-38.5/0.4kV。

b、改造后機型和布置形式選擇：原電站水輪機型號為混流式臥軸，現(xiàn)電站進行增效擴容改造后利用水頭沒有改變，故仍選用混流臥式機組，但采用目前先進的轉(zhuǎn)輪，提高機組運行效率。

改造后電站主廠房長20.24m，寬9.24m，高6.5m，兩臺機組中心距為7.5m，散灘二級電站改造后機組布置形式和改造前基本一致，利用原電站尾水流道，但需要適當拓寬。

c、水輪機選擇：散灘二級電站兩臺機組經(jīng)過三十余年的運行，現(xiàn)在設(shè)備問題較多，檢修維護費用很大，且出力不足，影響電站的經(jīng)濟效益，故全部更換。根據(jù)電站設(shè)計水頭，可選用的水輪機有HL110和HL110A兩個機型，現(xiàn)對兩種機型進行比較，比較過程見表1：

（三）發(fā)電機及其它電氣設(shè)備

a、發(fā)電機：散灘二級電站原發(fā)電機為高壓機，改造有二個方案。方案一：新設(shè)發(fā)電機，型號為SFW630-6/1180，額定電壓6.3kV，配套控制保護設(shè)備更換；方案二：新設(shè)發(fā)電機，型號為SFW630-6/1180，額定電壓0.4kV，配套控制保護設(shè)備更換，二個方案比較見表3。

b、控制保護設(shè)備：原電站發(fā)電機電壓等級為6.3kV，改造后電壓等級為0.4kV，原有的高壓開關(guān)柜廢棄，原控制保護設(shè)備比較落后，改造后全部更換。控制保護屏采用微機一體化綜合控制屏，同期、保護、控制全部布置在一面屏上，同期方式采用自動準同器、手動準同期備用。勵磁屏選用微機勵磁屏。主電纜由于電壓等級改變，應(yīng)全部更換，型號為VV-3×185。母線全部更換，型號為TMY-10×120。

c、變電站設(shè)備：該電站原設(shè)一臺主變壓器，型號為S9-1600kVA-38.5/6.3kV，損耗較大，應(yīng)予更換。改造后電站電氣主接線采用兩機一變的擴大單元接線方式，主變壓器設(shè)一臺，型號為S11-1600kVA-38.5/0.4kV。斷路器采用六氟化硫斷路器，型號為LW3-35/630，臺數(shù)一臺。原廠用變壓器1臺，型號為S11-50kVA-38.5/0.4kV，不必更換。

四、工程效益

工程改造后年增加發(fā)電量120.8萬kWh，年增收益44.03萬元，工程總投資254.04萬元，靜態(tài)約6年可收回投資，工程經(jīng)濟上還是比較理想的。

五、結(jié)語

散灘二級水電站增效擴容改造工程各項經(jīng)濟指標均符合有關(guān)規(guī)定，故增效擴容改造工程符合上級有關(guān)精神，技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，是完全可行的。今后在小水電的設(shè)計中選用的機電設(shè)備，要充分利用已成熟的科研成果，選擇那些技術(shù)先進、性能良好、質(zhì)量可靠、效率高、損耗低的設(shè)備。例如，選擇運行范圍好、高效率的水輪發(fā)電機機組，充分利用水力資源提高電站效益。采用TC型操作器、重錘式蝶閥和球閥來提高機組運行的安全可靠性。低能耗變壓器和新型大容量的低壓斷路器的使用，為大容量低壓發(fā)電機組的安全高效運行開辟了新的道路，但還應(yīng)努力提高機組運行的自動化程序。