摘 要：散灘二級(jí)水電站廠房破舊，機(jī)組老化，運(yùn)行維護(hù)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(jìn)行改造升級(jí)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備；增效擴(kuò)容；技術(shù)改造；

中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-08-00-02

一、改造必要性

散灘二級(jí)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(jì)水頭76m，裝機(jī)容量1260kW，機(jī)組臺(tái)數(shù)兩臺(tái)，單機(jī)容量630kW，電氣主接線采用二機(jī)一變擴(kuò)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(wàn)kWh。電站運(yùn)行了三十余年，超過設(shè)計(jì)年限，機(jī)組嚴(yán)重磨損，漏水較大，效率下降明顯，兩臺(tái)機(jī)同時(shí)發(fā)電時(shí)最大出力只有1050kW，單機(jī)出力最大只有570kW，同時(shí)機(jī)組振動(dòng)較大，發(fā)電機(jī)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(jì)效益。根據(jù)該電站近3年來（2009～2011）發(fā)電量統(tǒng)計(jì)，三年合計(jì)為928.83kWh，平均年發(fā)電量為309.61萬(wàn)kWh。初步估算，該電站運(yùn)行綜合效率系數(shù)為63.56%，系數(shù)偏低，因此，很有必要對(duì)該電站進(jìn)行改造。

散灘二級(jí)電站主廠房，廠房為簡(jiǎn)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(shí)常修理，直接影響了電站運(yùn)行人員人身安全和設(shè)備安全。

機(jī)電設(shè)備：電站運(yùn)行了三十余年，超過設(shè)計(jì)年限，機(jī)組嚴(yán)重磨損，漏水較大，效率下降明顯，兩臺(tái)機(jī)同時(shí)發(fā)電時(shí)最大出力只有1050kW，單機(jī)出力最大只有570kW，同時(shí)機(jī)組振動(dòng)較大，發(fā)電機(jī)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(jì)效益，應(yīng)對(duì)機(jī)組及相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行更換。變壓器為S9系列，損耗較大。

電氣設(shè)備：原機(jī)組為高壓機(jī)組，相應(yīng)的電氣設(shè)備多，檢修工作量大，平時(shí)的運(yùn)行維護(hù)麻煩，每年的運(yùn)行、檢修費(fèi)用增多，且控制屏、配電屏等屏由于運(yùn)行時(shí)間超過設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行改造升級(jí)十分必要。

二、工程規(guī)模

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

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

因此，散灘二級(jí)電站增效擴(kuò)容改造工程裝機(jī)容量為2×630kW，改造后電站年發(fā)電量增至設(shè)計(jì)發(fā)電量為430.41萬(wàn)kWh，多年平均利用小時(shí)為3416.0小時(shí)，年增加發(fā)電量120.8萬(wàn)kWh。

三、改造方案

（一）土建工程。

散灘二級(jí)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(kuò)容改造對(duì)主廠房進(jìn)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(zhǎng)×寬=20.24×9.24m，高6.5m，廠房?jī)?nèi)布置二臺(tái)630kW的混流臥軸水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)控制保護(hù)屏、主變保護(hù)屏、勵(lì)磁屏和廠用動(dòng)力屏，共6面，廠房?jī)?nèi)安裝一臺(tái)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(jī)械。

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

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

改造后電站主廠房長(zhǎng)20.24m，寬9.24m，高6.5m，兩臺(tái)機(jī)組中心距為7.5m，散灘二級(jí)電站改造后機(jī)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(dāng)拓寬。

c、水輪機(jī)選擇：散灘二級(jí)電站兩臺(tái)機(jī)組經(jīng)過三十余年的運(yùn)行，現(xiàn)在設(shè)備問題較多，檢修維護(hù)費(fèi)用很大，且出力不足，影響電站的經(jīng)濟(jì)效益，故全部更換。根據(jù)電站設(shè)計(jì)水頭，可選用的水輪機(jī)有HL110和HL110A兩個(gè)機(jī)型，現(xiàn)對(duì)兩種機(jī)型進(jìn)行比較，比較過程見表1：

（三）發(fā)電機(jī)及其它電氣設(shè)備

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

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

c、變電站設(shè)備：該電站原設(shè)一臺(tái)主變壓器，型號(hào)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(jī)一變的擴(kuò)大單元接線方式，主變壓器設(shè)一臺(tái)，型號(hào)為S11-1600kVA-38.5/0.4kV。斷路器采用六氟化硫斷路器，型號(hào)為L(zhǎng)W3-35/630，臺(tái)數(shù)一臺(tái)。原廠用變壓器1臺(tái)，型號(hào)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(wàn)kWh，年增收益44.03萬(wàn)元，工程總投資254.04萬(wàn)元，靜態(tài)約6年可收回投資，工程經(jīng)濟(jì)上還是比較理想的。

五、結(jié)語(yǔ)

散灘二級(jí)水電站增效擴(kuò)容改造工程各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均符合有關(guān)規(guī)定，故增效擴(kuò)容改造工程符合上級(jí)有關(guān)精神，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，是完全可行的。今后在小水電的設(shè)計(jì)中選用的機(jī)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(jìn)、性能良好、質(zhì)量可靠、效率高、損耗低的設(shè)備。例如，選擇運(yùn)行范圍好、高效率的水輪發(fā)電機(jī)機(jī)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(jī)組運(yùn)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(jī)組的安全高效運(yùn)行開辟了新的道路，但還應(yīng)努力提高機(jī)組運(yùn)行的自動(dòng)化程序。