隆昌縣漁箭水電站增效擴(kuò)容改造施工設(shè)計(jì)

彭祥英（隆昌縣沱灌工程管理處，四川　內(nèi)江　642150）

隆昌縣漁箭水電站增效擴(kuò)容改造施工設(shè)計(jì)

彭祥英
（隆昌縣沱灌工程管理處，四川內(nèi)江642150）

我縣擁有農(nóng)村小水電站三座，都建于20世紀(jì)80年代，經(jīng)過(guò)幾十年運(yùn)行，這些小水電站設(shè)備陳舊，電氣老化嚴(yán)重，絕緣性差，控制保護(hù)方式落后，機(jī)組振動(dòng)及噪音大，整體故障率高，能量轉(zhuǎn)換效率低，甚至存在嚴(yán)重安全隱患，嚴(yán)重威脅著電站職工的身心健康和生命安全，急需進(jìn)行技術(shù)改造。該文對(duì)隆昌縣漁箭水電站改造前存在的問(wèn)題、改造實(shí)施項(xiàng)目、改造后效益進(jìn)行分析。

水電站；增效擴(kuò)容；效益

漁箭水電站修于隆昌縣漁箭河中游，利用黑水凼水庫(kù)蓄水發(fā)電，本電站于1982年竣工投產(chǎn)發(fā)電，該電站存在水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)31年，電氣設(shè)備老化，誤動(dòng)作頻繁，造成機(jī)組開(kāi)停機(jī)頻繁，設(shè)備檢修時(shí)間較多，近10年平均發(fā)電量?jī)H60萬(wàn)kW·h，達(dá)不到原設(shè)計(jì)年發(fā)電量，年利用小時(shí)僅1752h。水輪發(fā)電機(jī)組效率低下，運(yùn)行噪音偏大，安全可靠性差，水機(jī)輔助設(shè)備老化，技術(shù)落后，電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)技術(shù)落后、存在安全隱患、運(yùn)行管理人員過(guò)多、運(yùn)行成本較高等一系列問(wèn)題，因此，漁箭水電站急待進(jìn)行增效擴(kuò)容改造，以保證漁箭河中下游工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水安全。

一、工程改造前狀況及歷年運(yùn)行情況

（一）工程改造前狀況

漁箭水電站位于隆昌縣漁箭鎮(zhèn)黑水凼村。是利用黑水凼水庫(kù)蓄水發(fā)電，于1979年底正式開(kāi)工興建電站。電站設(shè)計(jì)平均水頭20.1m，設(shè)計(jì)引用流量每秒2.118m3，裝機(jī)3×100kW的臥式混流式水輪發(fā)電機(jī)組。設(shè)計(jì)年發(fā)電量為100kW·h，設(shè)計(jì)年利用小時(shí)為2920h，實(shí)際發(fā)電量多年平均為60萬(wàn)kW·h，年利用小時(shí)為1752h。電站總投資為68萬(wàn)元。電站經(jīng)10kV專(zhuān)線(xiàn)并入國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行。

（二）歷年運(yùn)行情況

1原放水口閘門(mén)無(wú)自動(dòng)裝置，啟閉困難，攔污柵嚴(yán)重銹蝕，損壞（欄污柵水位差無(wú)信號(hào)顯示）。

2原勵(lì)磁系統(tǒng)為勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁和復(fù)式勵(lì)磁方式，由于運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)行年限已有27年，勵(lì)磁機(jī)整流子車(chē)削多次后整流子直徑變小。其物理中性線(xiàn)變化較大，勵(lì)磁調(diào)整效果較差，碳刷火花較大，勵(lì)磁電流不穩(wěn)定變化較大，且經(jīng)常剩磁消失需充磁，操作極其不方便。

二、改造前情況

（一）水工建筑物問(wèn)題

1擋水建筑物

經(jīng)過(guò)31年的運(yùn)行，大壩壩體出現(xiàn)裂縫滲水，特別是經(jīng)過(guò)洪水沖刷，已出現(xiàn)安全問(wèn)題。經(jīng)簡(jiǎn)單整治，基本滿(mǎn)足電站運(yùn)行要求。

2廠(chǎng)區(qū)建筑物

廠(chǎng)區(qū)建筑物包括廠(chǎng)房、升壓站、引水渠、尾水渠及生活區(qū)房屋建筑。由于電站建于80年代中期，因設(shè)計(jì)和資金問(wèn)題，廠(chǎng)房及廠(chǎng)區(qū)辦公、職工住宿比較簡(jiǎn)陋，經(jīng)過(guò)20多年的運(yùn)行，已經(jīng)出現(xiàn)房屋漏水門(mén)窗破損，墻體風(fēng)化等系列問(wèn)題，已嚴(yán)重影響電站的安全運(yùn)行。引水渠、尾水渠經(jīng)幾次洪水沖刷已出現(xiàn)底板滲漏墻體風(fēng)化等系列問(wèn)題。經(jīng)簡(jiǎn)單整治，基本滿(mǎn)足電站要求。

（二）機(jī)電設(shè)備問(wèn)題

1水輪機(jī)

原水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪模型技術(shù)落后，效率偏低，碳鋼制造，水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)輪銹蝕嚴(yán)重掉邊，經(jīng)過(guò)多次檢修后共轉(zhuǎn)輪葉片線(xiàn)型發(fā)生了較大的變化，效率低下，出力減少。原用軸導(dǎo)瓦，推力瓦為巴氏合金，由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，檢修次數(shù)多，巴氏合金變薄，軸瓦間隙過(guò)大，軸瓦溫度高，冷卻效果差。軸瓦容易燒毀。測(cè)溫系統(tǒng)原采用扇型溫度計(jì)，誤差大。軸瓦檢修維護(hù)極為不方便。

2調(diào)速器

首先，調(diào)速器運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，調(diào)節(jié)不靈活。其次，技術(shù)落后，自動(dòng)化水平低，運(yùn)行、檢修、維護(hù)成本較高。

3電氣部分

（1）電氣一次部分

（a）主變壓器

電站原設(shè)三臺(tái)主變器，型號(hào)為S5-125此臺(tái)變壓器分別于1982年投運(yùn)，運(yùn)行時(shí)間已久，外殼出現(xiàn)漏油痕跡，加上原來(lái)的生產(chǎn)工藝上的問(wèn)題，實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)變壓器的空載和負(fù)載損耗較大，超過(guò)相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求。

（b）一次高壓電纜

經(jīng)多年運(yùn)行，老化嚴(yán)重。一次高壓電纜直流泄漏電流大，絕緣下降。

（c）低壓配電柜

原廠(chǎng)用電屏設(shè)備嚴(yán)重老化。

（2）電氣二次部分

本電站的監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)采用常規(guī)繼電器產(chǎn)品，這種保護(hù)在運(yùn)行中存在以下缺點(diǎn)：

（a）占用空間大，安裝不方便；（b）采用繼電器觸點(diǎn)多，大大降低了保護(hù)靈敏性和可靠性；

（c）調(diào)試、檢修復(fù)雜，一般要停電才能進(jìn)行，影響正常生產(chǎn)；

（d）使用壽命太短，由于繼電器線(xiàn)圈的老化直接影響保護(hù)的可靠動(dòng)作；

（e）繼電器保護(hù)功能單一，要安裝各種表記才能觀(guān)察實(shí)時(shí)負(fù)荷；

（f）數(shù)據(jù)不能遠(yuǎn)方監(jiān)控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

三、工程任務(wù)

電站主要利用黑水凼水庫(kù)蓄水發(fā)電，電站本次增效擴(kuò)容改造未涉及水工建筑的改造，水輪發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)不變。容量增加，由總裝機(jī)300kW增加到600kW。

（一）裝機(jī)容量選擇

根據(jù)漁箭水電站運(yùn)行的現(xiàn)狀，機(jī)組運(yùn)行情況較差，本次技改中增加裝機(jī)容量300kW，總裝機(jī)為3×200kW。

（二）水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備

電站本次增效擴(kuò)容改造更換水輪發(fā)電機(jī)組，提高電站自動(dòng)化水平，做到“無(wú)人值班，少人值守”。

（三）改造前后水輪機(jī)性能比較

水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改造前和改造后性能比較見(jiàn)表1。

從表1中看出，水輪機(jī)機(jī)組改造后，在額定點(diǎn)效率增加的同時(shí)，提高了水能利用率，改建后的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪整體采用06Cr13Ni4Mo材質(zhì)的不銹鋼轉(zhuǎn)輪，因此，大幅度提高了水輪機(jī)的抗氣蝕、抗泥沙磨損的性能。

（四）水機(jī)輔助設(shè)備改造

調(diào)速系統(tǒng)改造：原電站調(diào)速器為手動(dòng)調(diào)速器，操作較為費(fèi)力，不夠靈活，本次擴(kuò)容改造將電站調(diào)速器改為微機(jī)數(shù)字閥液壓調(diào)速器。

根據(jù)水輪機(jī)型號(hào)及電站的水頭、流量等參數(shù)，選數(shù)字閥液壓調(diào)速器，操作油壓為16MPa，調(diào)速器型號(hào)為YT -300。選用帶有油壓裝置的組合式調(diào)速器。

（五）自動(dòng)化系統(tǒng)

1監(jiān)控系統(tǒng)

按照《繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求配置并采用微機(jī)型。具體配置為：發(fā)電機(jī)保護(hù)、10kV線(xiàn)路保護(hù)以及主變保護(hù)。

2電氣測(cè)量

按電氣測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程要求監(jiān)測(cè)的有關(guān)電氣量均進(jìn)入本電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)予以監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)量是：發(fā)電機(jī)、10kV線(xiàn)路、10kV母線(xiàn)、變壓器、直流系統(tǒng)。

3非電量測(cè)量

本電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)除對(duì)前述電氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，還將對(duì)非電氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如水位、油位、壓力、流量、開(kāi)度、溫度、水頭、壓差、效率、轉(zhuǎn)速等。

四、效益分析

（一）經(jīng)濟(jì)效益

隆昌縣漁箭水電站增效擴(kuò)容改造工程完成后，避免了漁箭水電站原有水電設(shè)備、設(shè)施報(bào)廢，提高發(fā)電、輸電能力。避免報(bào)廢減少發(fā)電量，增效擴(kuò)容改造后新增了水電發(fā)電量140萬(wàn)kW·h，漁箭水電站增效擴(kuò)容改造每年可增加經(jīng)濟(jì)效益27.72（含稅）萬(wàn)元。

漁箭水電站增效擴(kuò)容改造帶動(dòng)了隆昌縣建材、機(jī)電設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，拉動(dòng)內(nèi)需，增加農(nóng)村水電裝備制造行業(yè)和相關(guān)行業(yè)大量就業(yè)崗位，產(chǎn)生十分明顯的間接經(jīng)濟(jì)效益。增加了漁箭當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入，特別是水電站以電養(yǎng)水的灌區(qū)，每年總共增加農(nóng)民收入1800萬(wàn)元以上。

（二）生態(tài)效益

農(nóng)村水電是清潔可再生能源，不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體二氧化碳和其它有害氣體和廢物。漁箭水電站增效擴(kuò)容改造的效益電量替代燃煤火電廠(chǎng)發(fā)電，可產(chǎn)生巨大的減排效益，每年將節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)原煤565t，每年減少二氧化碳向大氣排放總量1395t，對(duì)大氣排放做出極大的貢獻(xiàn)和產(chǎn)生較好經(jīng)濟(jì)效益。

（三）社會(huì)效益

農(nóng)村水電是農(nóng)村重要的基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施，通過(guò)實(shí)施漁箭水電站增效擴(kuò)容改造工程，消除了安全隱患，提高了可靠性，增強(qiáng)了農(nóng)村水電為“三農(nóng)”服務(wù)的能力，促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。實(shí)施漁箭水電站增效擴(kuò)容改造工程，顯著提高了隆昌縣農(nóng)村水電站的現(xiàn)代化水平，提高了安全生產(chǎn)的技術(shù)保障條件。有效保障了農(nóng)村水電站的防洪安全，在充分發(fā)揮防洪、灌溉效益的同時(shí)，改變了隆昌縣農(nóng)村水電帶病運(yùn)行的狀況將起到極大的作用。漁箭水電站增效擴(kuò)容改造工程提高了災(zāi)害性氣候條件下或大電網(wǎng)故障解列時(shí)隆昌縣的供電保障能力；有效降低農(nóng)村電價(jià)，促進(jìn)家電下鄉(xiāng)；同時(shí)通過(guò)經(jīng)營(yíng)管理創(chuàng)新，使得隆昌縣漁箭鎮(zhèn)集體經(jīng)濟(jì)組織和農(nóng)民直接受益。

[1]劉承.龍頭山水電站增效擴(kuò)容改造探討[J].中國(guó)水能及電氣化，2013（01）：116-118.

[2]薛鵬，王鑫，田婭娟，等.中小水電站增效擴(kuò)容改造的主要問(wèn)題及解決方案[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2014（02）：133-136，141.

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