李艷華

（山西省汾河中下游水務(wù)管理局，山西 太原 030002）

赤壁水電站位于平順縣北耽車鄉(xiāng)煙駝村旁濁漳河邊，裝機(jī)容量3×2500kW，設(shè)計(jì)水頭32.7m，設(shè)計(jì)流量30m3/s，設(shè)計(jì)年發(fā)電量3000萬kW·h。近年來，由于徑流量改變，加之機(jī)組運(yùn)行多年，水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備老化、效率降低，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益下降，因此水電站亟待改造。

1 改造內(nèi)容

技術(shù)改造水工專業(yè)包括原電站引水渠進(jìn)水閘、沖沙閘、前池快速閘滲漏改造，對(duì)原電站主副廠房室內(nèi)墻壁進(jìn)行乳膠漆噴涂，主副廠房室外墻更換瓷磚，原主副廠房的窗戶更換為塑鋼窗，主副廠房的室內(nèi)門更換為防火門，拆除1號(hào)機(jī)組蝸殼及鑿除蝸殼周圍二期鋼筋混凝土，安裝新的水輪發(fā)電機(jī)組及澆筑蝸殼周圍鋼筋混凝土，將機(jī)修間的門窗更換為塑鋼門窗，更換主副廠房及機(jī)修間等的屋面防水，對(duì)原電站引水渠進(jìn)行防滲處理和維修加固及對(duì)原電站尾水渠清淤開挖處理。

技術(shù)改造水力機(jī)械更新設(shè)備為：水輪機(jī)1臺(tái)，水輪發(fā)電機(jī)1臺(tái)，調(diào)速器1臺(tái)，進(jìn)水閥3臺(tái)及配套伸縮節(jié)3套，電站油、氣、水設(shè)備全部更換。電氣設(shè)備包括變電站設(shè)備拆除和更新（主變壓器除外），水電站一次設(shè)備拆除和更新，水電站自動(dòng)化系統(tǒng)。金屬結(jié)構(gòu)部分包括原進(jìn)水閘、沖砂閘及前池快速閘的止水更換，更換新的快速閘門啟閉設(shè)備和引水渠進(jìn)口閘門啟閉機(jī)。在廠房更新布置消火栓和滅火器，副廠房增加1套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

2 水文水能計(jì)算

濁漳河流域?qū)倥瘻貛О霛駶櫟貐^(qū)，流域多年平均降水量543mm，年內(nèi)降水分配不均，6至9月降水量約占全年降水量的70%，最大年降水量1503.6mm，最小年降水量254mm。在濁漳河流域規(guī)劃、山西省第二次水資源評(píng)價(jià)等項(xiàng)目中，對(duì)石梁站和辛安泉有關(guān)水文資料進(jìn)行了大量的分析工作，經(jīng)過審查的成果可作為石梁水文站和辛安泉工程上游干流的基本依據(jù)。

電站處徑流量主要由上游石梁站來水和石梁至本工程區(qū)間的辛安泉來水組成。電站來水連續(xù)最枯3個(gè)月徑流發(fā)生在2至4月，月平均流量7.1～7.5m3/s，且辛安泉來水占總徑流量的68%。因此，電站枯水期流量相對(duì)穩(wěn)定且較均勻，利于發(fā)電。

電站可引用發(fā)電的日平均流量歷時(shí)曲線采用豐、平、枯三個(gè)代表年的日平均流量繪制。根據(jù)點(diǎn)繪曲線可知，可發(fā)電流量持續(xù)時(shí)間在6.0m3/s左右較為穩(wěn)定，在10m3/s左右歷時(shí)減少較快，在15m3/s以上減少最快。當(dāng)流量為6.0m3/s以上時(shí)，可以用原機(jī)組發(fā)電；流量小于6.0m3/s時(shí)，如果仍用原機(jī)組發(fā)電，就會(huì)偏離高效區(qū)，引起機(jī)組振動(dòng)等不利工況。根據(jù)近年來電站引水流量的變化，結(jié)合水能計(jì)算結(jié)果，初步確定改造機(jī)組裝機(jī)容量在1500kW左右，套用現(xiàn)有發(fā)電機(jī)容量等級(jí)，最終確定改造機(jī)組容量為1600kW。當(dāng)赤壁水電站總裝機(jī)容量為6600kW時(shí)，其年發(fā)電量為1779萬kW·h，年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到2695h，所以必須進(jìn)行此次技術(shù)改造。

3 工程地質(zhì)情況

赤壁水電站所處大地構(gòu)造屬山西陸臺(tái)太行山徑向褶斷帶的南段西翼。褶皺構(gòu)造簡單，為單斜地層，巖漿活動(dòng)微弱，斷裂構(gòu)造發(fā)育。赤壁水電站的樞紐工程全部座落于赤壁地壘震旦系地層上，工程地質(zhì)條件良好。主副廠房及廠區(qū)全部座落于震旦系常州溝組石英砂礫巖地層上，檢修間、升壓站座落于第四系地層上。從原電站運(yùn)行情況來分析，原電站建筑物沒有出現(xiàn)任何問題，基礎(chǔ)穩(wěn)定，建筑物良好，滿足電站廠房、場地及基礎(chǔ)承載力要求。

4 機(jī)電設(shè)備改造內(nèi)容

根據(jù)電站動(dòng)能參數(shù)，采用HLA551轉(zhuǎn)輪，拆除并更換原來的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、活動(dòng)導(dǎo)葉、頂蓋、控制環(huán)、止水密封、導(dǎo)軸承、油盆等部件。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪更換為直徑0.95m的轉(zhuǎn)輪，同時(shí)更換基礎(chǔ)環(huán)、更換水輪發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，功率1600kW。根據(jù)電氣主接線的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合電站現(xiàn)有裝機(jī)容量、臺(tái)數(shù)和運(yùn)行方式，更換的機(jī)組仍采用原有機(jī)組的并網(wǎng)方式。

為保證站用負(fù)荷用電，電站仍設(shè)兩臺(tái)站用變壓器，其高壓側(cè)分別接在電站35kV和6kV母線上。站用電接線低壓側(cè)采用單母線接線方式。電站兩臺(tái)SL7型站用變壓器為鋁線繞制線圈的油浸變壓器，本次改造擬更換為S9系列產(chǎn)品，容量仍為160kVA。

由于升壓站現(xiàn)有斷路器、互感器、隔離開關(guān)、避雷器等設(shè)備老化、銹蝕滲漏嚴(yán)重，維修困難，尤其是35kV斷路器屬已淘汰的油斷路器，嚴(yán)重影響電站的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)現(xiàn)有35kV變電站電氣設(shè)備進(jìn)行更換。其中，35kV斷路器選用SF6斷路器，其他設(shè)備均選用與原設(shè)備相同技術(shù)性能的新產(chǎn)品。另外，升壓站一基進(jìn)線桿和一基隔離開關(guān)的基礎(chǔ)電桿有較寬橫紋，有斷裂危險(xiǎn)，本次改造予以更換。

本次改造6kV開關(guān)設(shè)備更換為成套裝置，選用KYN28型移開式金屬封閉開關(guān)設(shè)備，所有斷路器均采用真空開關(guān)。電站現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)出口的電流互感器、電壓互感器、勵(lì)磁變壓器等采用統(tǒng)一組柜安裝的方式，柜型為XGN2-12。低壓配電屏采用成套裝置，型號(hào)為GCK型。

依據(jù)《電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》及《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》的規(guī)定，為保證電站運(yùn)行安全，提高電站運(yùn)行和管理的自動(dòng)化水平，電站按“無人值班、少人值守”的原則設(shè)計(jì)，采用全計(jì)算機(jī)監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，設(shè)監(jiān)控主機(jī)兼操作員工作站和通訊服務(wù)器，監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備用。

電站設(shè)置獨(dú)立的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)站級(jí)控制和現(xiàn)地控制兩級(jí)，站級(jí)控制設(shè)1套微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，置于中控室；現(xiàn)地控制采用PLC對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，按被控對(duì)象配置機(jī)組LCU、公用設(shè)備LCU等現(xiàn)地控制單元。3臺(tái)機(jī)組和公用設(shè)備各設(shè)1套現(xiàn)地單元，現(xiàn)地單元和監(jiān)控主機(jī)之間由以太網(wǎng)連接?，F(xiàn)地單元將信號(hào)傳送到監(jiān)控主機(jī)并接受其指令，實(shí)現(xiàn)集中自動(dòng)控制。

金屬結(jié)構(gòu)更新改造包括更新引水渠進(jìn)水閘及沖沙閘、電站前池進(jìn)水閘及沖沙閘的各閘門止水裝置，對(duì)門葉及啟閉設(shè)備的防腐維修處理；更新電站前池進(jìn)水閘卷揚(yáng)啟閉機(jī)及沖沙閘螺桿啟閉機(jī)；為前池配置6套回轉(zhuǎn)式清污機(jī)。

5 投資概算和經(jīng)濟(jì)分析

工程總投資1168.97萬元，其中建筑工程125.97萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程764.49萬元，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝工程33.40萬元，臨時(shí)工程28.38萬元，基本預(yù)備費(fèi)54.95萬元。

本次國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)采用經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比、經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值和經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。各項(xiàng)指標(biāo)如下：經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值447.52萬元，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比1.41，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率11.56%。該工程的經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于零，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比大于1，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率大于社會(huì)折現(xiàn)率8%，表明該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是合理可行的。

6 結(jié)語

赤壁水電站的改建，將為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供電力資源，促進(jìn)當(dāng)?shù)啬茉春推渌屡d產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新的活力，也為當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力就業(yè)、建材工業(yè)、建筑業(yè)等創(chuàng)造良好的機(jī)會(huì)。同時(shí)，利用天然水能發(fā)電對(duì)農(nóng)村電氣化建設(shè)極為有利，建議早日實(shí)施該工程。