陡山水庫水電站增效擴(kuò)容改造可行性分析

時(shí)文東，李傳娜，劉　璐（莒南縣陡山水庫管理處，山東 莒南 276634）

陡山水庫水電站增效擴(kuò)容改造可行性分析

時(shí)文東，李傳娜，劉璐
（莒南縣陡山水庫管理處，山東 莒南 276634）

【摘要】根據(jù)陡山水庫水電站的具體情況，對陡山水電站的增效擴(kuò)容改造進(jìn)行可行性分析。增容改造后，裝機(jī)容量由3200kW增加到4800kW，將緩解當(dāng)?shù)赜秒娋o張的局面，對加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、發(fā)展農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)有重要意義，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。

【關(guān)鍵詞】陡山水庫；水電站；增效擴(kuò)容；電站改造

莒南縣陡山水庫位于淮河水系沭河一級支流潯河干流下游，控制流域面積431km2，總庫容2.9億m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼有發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等多功能的大（2）型水庫。陡山水庫水電站位于水庫大壩南端，水電站設(shè)計(jì)年發(fā)電量500萬kW·h，1976-10并網(wǎng)發(fā)電，自運(yùn)行至2012年累計(jì)發(fā)電9212萬kW·h。陡山水庫水電站原設(shè)計(jì)水頭15.5m，設(shè)計(jì)流量26m3/s，安裝高程103.5m，機(jī)組為福建南平電機(jī)廠生產(chǎn)的立式ZD661-LH-120型水輪機(jī)，配SF800-14/2150型發(fā)電機(jī)4臺，單臺裝機(jī)800kW，總裝機(jī)3200kW，是莒南縣內(nèi)裝機(jī)容量最大的水電站。

1　改造的必要性分析

1.1是電站安全高效運(yùn)行的迫切需要

陡山水庫水電站經(jīng)過30多年的運(yùn)行，水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制設(shè)備等都存在諸多問題。4臺水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片磨損氣蝕嚴(yán)重，葉片全部氣蝕穿孔，效率大大降低。2009年經(jīng)重慶市天力水輪發(fā)電設(shè)備研究所對該機(jī)組進(jìn)行效率實(shí)測，在設(shè)計(jì)水頭時(shí)，水輪機(jī)效率僅達(dá)到75%。由于電站設(shè)備安裝時(shí)的技術(shù)水平低，水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的低環(huán)水平度偏大，頂蓋變形，引起頂蓋的導(dǎo)葉軸孔與低環(huán)的導(dǎo)葉軸孔不同心，使導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)，造成關(guān)機(jī)時(shí)必須先關(guān)閉前蝶閥才能停機(jī)，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞圈絕緣老化嚴(yán)重，定子溫度偏高，特別是夏季高溫時(shí)運(yùn)行，極易發(fā)生絕緣擊穿事故。機(jī)組采用YT-1000調(diào)速器，各部件均已磨損、且漏油嚴(yán)重，致使開關(guān)不靈，自動化程度降低，手動油泵早已不能使用，如遇機(jī)組出現(xiàn)事故時(shí)，調(diào)速器將不能正常關(guān)機(jī)。

1.2是發(fā)展可再生資源的迫切需要

農(nóng)村水電增效擴(kuò)容不需要移民，不增加環(huán)境負(fù)擔(dān)，開發(fā)成本和電能質(zhì)量均優(yōu)于風(fēng)能、太陽能等同類可再生資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容，可使水資源利用率平均提高40%，不僅可鞏固226億kW的水電發(fā)電能力，還可以新增水電發(fā)電量105億kW·h。陡山水電站增效擴(kuò)容后，將有效緩解當(dāng)?shù)赜秒娋o張的現(xiàn)狀，保證當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)發(fā)展的用電需求，直接惠及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，促進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)。

2　增容改造的可行性分析

2.1存在富余水頭

陡山水庫于1986年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固工程，水庫加固后，汛期限制水位為125.3m，興利水位127m，興利能力明顯增強(qiáng)。陡山水電站的設(shè)計(jì)水頭15.5m，設(shè)計(jì)水位120m，水庫常年運(yùn)行水位高于水電站的運(yùn)行水位，水資源得不到有效利用。近年來，水庫一直處于高水位運(yùn)行，根據(jù)加固后水庫的實(shí)際運(yùn)行狀況分析，水庫調(diào)洪期間水位基本維持在123～126m，與水電站原設(shè)計(jì)水位120m相比，有3～6m的水頭未被充分利用，水能資源利用效率低，存在較大的增效擴(kuò)容空間。

2.2技術(shù)上的可行性分析

陡山水庫水電站是一座灌溉引水式水電站，水電站發(fā)電與灌溉相結(jié)合，充分利用水電站的尾水進(jìn)行灌溉。汛前，水庫水位需控制在汛限水位125.3m以下，此時(shí)的上游來水全部用于發(fā)電，并盡量避免棄水。汛期，水庫來水一部分用于興利蓄水，一部分用于發(fā)電。非汛期，水庫水位達(dá)到興利水位127m以后，來水全部用于發(fā)電。

為保證陡山水電站增效擴(kuò)容設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理，既達(dá)到增效擴(kuò)容目的，又合理控制建設(shè)投資，共進(jìn)行了4個技改方案的比選：方案一是單機(jī)組容量由800kW增大到1200kW，功率因數(shù)0.8，定轉(zhuǎn)子鐵芯不變，定子絕緣等級改為F級，增大定子線規(guī)，更改磁極線圈絕緣；方案二、方案三、方案四是按方案一的改動方法，但功率因數(shù)依次改為0.875、0.9、0.925。通過數(shù)據(jù)分析，由于方案一的定、轉(zhuǎn)子溫升太高，影響機(jī)組安全運(yùn)行，方案三、方案四所需水位較高，運(yùn)行時(shí)間短，方案二最為科學(xué)合理，推薦采用方案二。水電站原發(fā)電機(jī)型號為SF800-14/2150，功率800kW，功率因數(shù)為0.8，增容后型號為SF1200-14/2150，功率為1200kW，功率因數(shù)0.875。增容后的主要技術(shù)參數(shù)如下：型號SF1200-14/2150、容量1200kW、電壓6300V、電流125.7A、功率因數(shù)0.875（滯后）、轉(zhuǎn)速428.6r/min、頻率50Hz、飛逸轉(zhuǎn)速843r/min、絕緣等級F、接法Y、效率94%、勵磁電壓88V、勵磁電流352A。主要改造項(xiàng)目包括：發(fā)電機(jī)定子線圈加大導(dǎo)線截面積并將絕緣等級由B級升為F級；轉(zhuǎn)子線圈更換層間絕緣及加匝；定子輔助材料更換；更換水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等。

2.3經(jīng)濟(jì)效益分析

陡山水庫水電站增效擴(kuò)容后，電站總裝機(jī)容量由3200kW增大到4800kW，增加裝機(jī)容量1600kW，按每年平均運(yùn)行100d計(jì)算，年可多發(fā)電357萬kW,上網(wǎng)電價(jià)按0.37元/度，每年可增收132.09萬元，2~3年內(nèi)可收回投資。同時(shí)可有力地支持工農(nóng)業(yè)發(fā)展，緩解當(dāng)?shù)氐挠秒娋o張局面，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。

（責(zé)任編輯崔春梅）

【中圖分類號】TV738

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-06-0029-01

收稿日期：2015-02-17

作者簡介：時(shí)文東（1974—），男，工程師