周尚偉

（金蘭水庫(kù)管理處，浙江金華321061）

金蘭水庫(kù)一級(jí)電站增效技改可行性分析

周尚偉

（金蘭水庫(kù)管理處，浙江金華321061）

1 概 述

金蘭水庫(kù)位于浙江省金華市婺城區(qū)瑯琊鎮(zhèn)大巖自然村的白沙溪上，距金華市26km。水庫(kù)集雨面積274km2，其中上游沙畈水庫(kù)集雨面積為131km2。金蘭水庫(kù)總庫(kù)容9182萬(wàn)m3，正常蓄水位120.19m（黃海高程，下同），死水位94.19m，校核洪水位（P＝0.01%）125.49m，設(shè)計(jì)洪水位（P＝1%）123.29m，是1座以防洪、灌溉、供水為主，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的重要中型水庫(kù)。利用灌溉用水，在水庫(kù)副壩下游建了1座壩后式水電站——金蘭水庫(kù)一級(jí)水電站，電站廠房?jī)?nèi)安裝3臺(tái)HLA55l—LH—132型立軸混流式水輪機(jī)和3臺(tái)SF1800—20／2520型立軸水輪發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量為3× 1800kW，設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量1168萬(wàn)kW?h，實(shí)際多年平均發(fā)電量1073.2萬(wàn)kW?h，設(shè)備實(shí)際年利用小時(shí)1987h，額定水頭22.0m，單機(jī)額定流量9.66m3／s。2006年11月開(kāi)始對(duì)主壩、副壩、泄洪建筑物、輸水隧洞、金屬結(jié)構(gòu)等除險(xiǎn)加固施工，2010年4月通過(guò)金蘭水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程竣工驗(yàn)收。

2 存在的問(wèn)題

金蘭水庫(kù)一級(jí)電站工程建設(shè)由于受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件的限制，施工不規(guī)范，工程質(zhì)量監(jiān)督不嚴(yán)，電站存在先天性不足。雖然水庫(kù)管理處對(duì)電站的設(shè)備進(jìn)行了多次局部技改，現(xiàn)電站仍然存在發(fā)電機(jī)絕緣老化嚴(yán)重、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪空蝕嚴(yán)重、其他機(jī)械設(shè)備有不同程度的磨損、電氣設(shè)備性能落后、絕緣老化、電站自動(dòng)化程度不高、機(jī)組綜合效率低等問(wèn)題，嚴(yán)重影響電站的經(jīng)濟(jì)效益和安全運(yùn)行。根椐水利部頒發(fā)的《農(nóng)村水電站安全管理分類及年檢的辦法》（水電［2006］146號(hào)文件）中的關(guān)于水電站安全管理分類標(biāo)準(zhǔn)，金蘭水庫(kù)一級(jí)電站由于設(shè)備完好率和自動(dòng)化程度低，只能達(dá)到B類水電站的標(biāo)準(zhǔn)。

3 增效技改的可行性分析

金蘭水庫(kù)一級(jí)電站原裝機(jī)容量3×1800kW，設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量1168萬(wàn)kW?h，效率78%，2004—2013年電站年平均發(fā)電量1073.2萬(wàn)kW?h，實(shí)際效率只有71%。如電站裝機(jī)容量仍為3× 1800kW，通過(guò)改造，提高機(jī)組效率和水資源的利用率也能達(dá)到增效的目的。如轉(zhuǎn)輪選用效率高、過(guò)流能力大、抗空蝕能力強(qiáng)，流道與原轉(zhuǎn)輪相同的HLA551C—LH—132型水輪機(jī)，其額定出力為1875kW，額定轉(zhuǎn)速為300r／min，額定點(diǎn)效率為90.7%；而SF1800—20／2520型水輪發(fā)電機(jī)額定容量為2250kVA，額定功率為1800kW，額定電壓為3.15kV，效率為96.0%。這樣一來(lái)，機(jī)組綜合效率可提高到87%，則電站年平均發(fā)電量可達(dá)1300萬(wàn)kW?h，比2004—2013年實(shí)際年平均發(fā)電量1073.2萬(wàn)kW?h增加227萬(wàn)kW?h，增加比例為21.1%。

3.1 選用新機(jī)型應(yīng)先對(duì)水量、輸水洞流量等進(jìn)行復(fù)核

電站水庫(kù)年徑流總量為3.18億m3，金華市城區(qū)工業(yè)、生活年供水量為6000萬(wàn)m3，可用發(fā)電、灌溉的年均水量為2.576億m3；改造后發(fā)電量為1300萬(wàn)kW?h，需水量為2.51億m3，水量能滿足增發(fā)電量要求。

發(fā)電輸水隧洞洞身長(zhǎng)76m，漸變段長(zhǎng)4m，共80m，漸變段由大圓直徑3.5m漸變?yōu)樾A直徑3.3m接洞身，隧洞樁號(hào)0＋76.19、0＋67.17、0＋58.15處分別接1～3號(hào)機(jī)支洞，支洞長(zhǎng)分別為7.7、14.6、21.5m，洞徑2.4m。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，引水系統(tǒng)水頭損失為0.69m，隧洞及支洞流速分別為2.99m／s和2.12m／s，屬經(jīng)濟(jì)流速范圍，引水建筑

廠房及升壓站建筑物結(jié)構(gòu)尺寸能滿足技術(shù)改造要求。增效改造水輪發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)、主變壓器臺(tái)數(shù)不變，控制保護(hù)采用微機(jī)自動(dòng)化裝置，廠房及升壓站等原有建筑物結(jié)構(gòu)及尺寸都能滿足要求。

為了節(jié)省投資，縮短工期，金蘭水庫(kù)一級(jí)電站增效技術(shù)改造范圍可定為：

·水輪發(fā)電機(jī)組更換，新機(jī)組與原主機(jī)的基本尺寸基本相同；原埋設(shè)部件不拆除，仍保留使用。

·調(diào)速器、進(jìn)水閥等設(shè)備更換。

·廠房?jī)?nèi)的行車保留使用，要求設(shè)備供應(yīng)商1800kW機(jī)組的最重件的吊運(yùn)重量不超過(guò)現(xiàn)行車起重量10t。

·電站原油、氣、水管路明敷部分予以更換。

·在保證設(shè)備布置合理、運(yùn)行維護(hù)方便的前提下，盡量減少土建工程量。

·電氣一次設(shè)備全部更新，電氣二次控制保護(hù)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。

·水輪機(jī)進(jìn)水閥兩側(cè)的壓力鋼管進(jìn)行更換，廠房進(jìn)行裝飾處理，其他主要水工建筑物維持現(xiàn)狀。3.2 工程投資估算

電站廠房現(xiàn)屋面為木結(jié)構(gòu)坡屋架，因建設(shè)年代久遠(yuǎn)，屋面已有多處損壞，防水材料老化，雨水滲漏比較嚴(yán)重，技改時(shí)需進(jìn)行改造。墻面進(jìn)行粉刷，建筑工程估算投資為35萬(wàn)元；水工主要建筑物維持現(xiàn)狀，水輪機(jī)蝸殼、座環(huán)、尾水管三大埋設(shè)部件保留使用；廠房及升壓站布置方式不變，原主接線方案不作改動(dòng)，仍采用三機(jī)一變擴(kuò)大單元接線，電氣設(shè)備全部更新。機(jī)電設(shè)備及安裝工程估算需1 100萬(wàn)元，臨時(shí)工程10萬(wàn)元，獨(dú)立費(fèi)用210萬(wàn)元，基本預(yù)備費(fèi)65萬(wàn)元。本工程總投資1420萬(wàn)元。

3.3 各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)

改造前2004—2013年電站實(shí)際年平均發(fā)電量1073.2萬(wàn)kW?h，改造后多年平均發(fā)電量為1300萬(wàn)kW?h，改造后新增發(fā)電量比原平均發(fā)電量增加21.1%≥20%。

單位千瓦投資：1420萬(wàn)元／0.54萬(wàn)kW＝2630元／kW≤6000元／kW。

新增電量成本：1420萬(wàn)元／227萬(wàn)kW?h＝6.26元／kW?h≤7元／kW?h。

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)對(duì)水庫(kù)可用水量計(jì)算結(jié)果、輸水洞調(diào)節(jié)保證復(fù)核計(jì)算結(jié)果、發(fā)電機(jī)組綜合效率計(jì)算結(jié)果及增效技術(shù)改造工程投資估算，認(rèn)為金蘭水庫(kù)一級(jí)電站增效技術(shù)改造是可行的。通過(guò)改造能提高電站綜合能效和安全性能、增強(qiáng)發(fā)電能力、提高電站自動(dòng)化水平、改善生產(chǎn)環(huán)境。

責(zé)任編輯 吳 昊

2015－03－16

周尚偉（1968－），男，工程師，主要從事水電站管理工作。E_mail：zsw800＠163.com物能滿足輸送流量要求。