石橋水電站增效擴容改造探討

魯 林（遼寧省東水西調工程建設局，遼寧沈陽　110003）

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石橋水電站增效擴容改造探討

魯 林
（遼寧省東水西調工程建設局，遼寧沈陽110003）

【摘 要】本文以遼寧省鳳城石橋水電站為實例，分析了該水電站運行現(xiàn)狀及存在的主要問題，并針對性地提出了石橋水電站增效擴容改造工程施工設計方案。石橋水電站增效擴容改造后，能夠顯著提升水輪機、變壓器等發(fā)電效率，進一步提升裝機容量與年平均發(fā)電量，增效擴容空間十分廣闊。

【關鍵詞】石橋水電站；增效擴容改造；探討

目前，國內小型水電站普遍存在設備老化、效率低下、相關技術手段落后的情況，不僅造成水能資源浪費，且長時間“帶病”、滿負荷運行，亦會產生較大的安全隱患。

1 水電站概況

石橋水電站工程位于遼寧省鳳城市境內，是愛河下游水能開發(fā)的最上一級電站。水電站初始設計以水力發(fā)電為主，兼顧河道整治、水產養(yǎng)殖及旅游。電站設計總裝機容量9600kW，平均發(fā)電量2136萬kW·h，屬于徑流式小型水電站。石橋水電站工程由翻板閘、沖沙閘、電站廠房及升壓站等組成。攔河壩全長326.6m，自左岸起依次為電站、沖沙閘和翻板閘。翻板閘總凈寬230m，翻板閘堰頂高程41.00m，閘門高5m。沖沙閘共3孔，總凈寬30m，閘門尺寸為10m×8.50m（B×H），底檻高程為38.00m。電站廠房共安裝3臺水輪機組，1號和2號機組電站建成時運行發(fā)電，3號機組為20世紀末補充發(fā)電機組，3臺發(fā)電機組裝機容量分別為800kW、800kW、1000kW。

2 水電站運行現(xiàn)狀

2.1 水資源問題

石橋水庫域范圍內不同年份徑流量與徑流深統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1，水庫多年平均徑流量與徑流深分別為37970萬m3和932.50mm，cv與cs參數(shù)分別為0.37與0.74。根據(jù)河道水庫地質地形條件，水電站溢洪采用翻門閘型式。近年來，由于豐水月份水量較集中，水庫出現(xiàn)不同程度的溢洪現(xiàn)象，溢洪造成的水量流失近2億m3。為避免溢洪造成水能資源浪費及引發(fā)安全問題，增效擴容改造具有重要意義。

表1　水電站各年份徑流量與徑流深統(tǒng)計

2.2 水工建筑物

a.廠房。石橋水電站發(fā)電廠房修建于1972年，廠房尺寸為36.5m×10.5m×7.5m（長×寬×高），主體結構為砌石框架，結構穩(wěn)定，廠房地基不存在沉降變形問題。設計保留廠房結構，僅對外部進行裝修處理。

b.引水系統(tǒng)。水電站1號與2號機組共用一套壓力管道，兩并管管徑均為900mm，流量2.60m3/s，設計增效擴容方案中需對壓力管道進行適當改造或增補。3號機組因運行時間較短，滿足水電站運行需求。

2.3 機電設備運行狀況

a.1號和2號機組老化嚴重，工作效率低下，調速器、勵磁方式等技術手段十分落后，瓦溫高、設備磨損嚴重等問題制約著機組發(fā)電效率。

b.現(xiàn)有設備能耗較高。電站主變壓器型號為SJL 與S9，能耗偏高且效率低，不能滿足擴容后水電站節(jié)能環(huán)保指標。

c.設備控制和保護裝置較為落后，水電站監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析處理等以人工為主，不符合現(xiàn)代化運行要求。

3 水電站增效擴容改造工程施工設計

石橋水電站主要存在的問題為1號、2號機組及其配套設施問題，設計僅對其附屬配套設備及部分構筑物進行改造。

3.1 水輪機及附屬配套設備選型

a.水輪機。根據(jù)石橋水電站運行及水庫調度情況，1號和2號機組分別選出兩種型號轉輪，1號機為A551和D74，2號機為A551E和F13，各水輪機型號參數(shù)見表2。

表2　水輪機型號參數(shù)

該工程屬于徑流式小型水電站，考慮水電站水頭不高，原有廠房地面與尾水的高程已經確定，水輪機的安裝高程則相對固定，水輪機選型主要參考指標為運行效率。1號和2號機組原水輪機型號相同，均為HL240-WJ-52，理論Hs不超過2.50m。而從安裝高程角度考慮，A551與A551E型號水輪機吸出高度分別為2.45m、3.38m，與原設計水輪機吸出高度較為接近；且此兩種型號水輪機運行效率較高，其運行過程中汽蝕系數(shù)亦相對較低。綜合多方面因素，1號和2號水輪機分別采用A551與A551E，配套發(fā)電機為SFW1600-8/1430和SFW800-6/1180。根據(jù)水電站原有放水與發(fā)電情況，水電站前池不必進行改造施工，故設計1號機組使用原來兩機組共用壓力管道，管材選用壓力鑄鐵管，管徑為1200mm，而2號機組從壓力前池新開管徑為800mm的壓力管道。

b.附屬設備。新設計的3個機組供水方式均為單管單機模式，其壓力管道管徑分別為1200mm、800mm、1100mm。進水閥選擇與設計壓力干管直徑相同的型號，3個機組進水閥均采用D941X-10DN系列及其配套伸縮裝置。1號機組調速器采用高油壓微機控制，型號為YWT-1000；2號和3號機組調速器相同，為YWT-600。

3.2 發(fā)電機及主變壓器改造

1號和2號機組運行時間近42年，發(fā)電機老化且效率低下，已不能滿足現(xiàn)階段水電站運行需求。為與新設計的水輪機組配套，需購置配套發(fā)電機，發(fā)電機型號為SFW800-6/1180、SFW1600-8/1430。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)均選用靜止可控硅方式，對保留的3號機組發(fā)電機進行改造。變壓器接線均采用單機單變單元的方式，主變壓器共3臺。

4 結 語

石橋水電站原發(fā)電水量利用系數(shù)僅為32.23%，進行增效擴容改造后，能夠大幅度提升設備完好率及構筑物穩(wěn)定性，增加水能利用率，預計改造后利用系數(shù)能增加近8%，直接增加發(fā)電收入近68萬元，具有廣闊的經濟與環(huán)境效益。

參考文獻

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［3］薛鵬，王鑫，田婭娟，等.中小水電站增效擴容改造的主要問題及解決方案［J］.中國農村水利水電，2014（2）：133-136，141.

［4］原文林，萬芳，馬躍先.農村小型水電站增效擴容改造關鍵應用技術研究［J］.中國農村水利水電，2015（10）：190-193.

Discussion on efficiency increase and capacity expansion renovation in Shiqiao Hydropower Station

LU Lin
（Liaoning East-to-West Water Diversion Project Construction Bureau，Shenyang 110003，China）

Abstract：In the paper，Liaoning Fengcheng Shiqiao Hydropower Station is adopted as an example for analyzing present operation condition and main problems in the hydropower station.The construction design plan of efficiency increase and capacity expansion renovation project in Shiqiao Hydropower Station is proposed in a targeted mode.After efficiency increase and capacity expansion renovation is implemented in Shiqiao Hydropower Station，the power generation efficiency of water turbine，transformer，etc.can be prominently improved.Installed capacity and average annual electricity production can be further improved.There is wide space for the development of efficiency increase and capacity expansion.

Key words：Shiqiao Hydropower Station；efficiency increase and capacity expansion renovation；discussion

DOI：10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.03.002

中圖分類號：TV212

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8241（2016）03-0015-03