魯 林（遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局，遼寧沈陽(yáng)　110003）

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石橋水電站增效擴(kuò)容改造探討

魯 林
（遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局，遼寧沈陽(yáng)110003）

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

【關(guān)鍵詞】石橋水電站；增效擴(kuò)容改造；探討

目前，國(guó)內(nèi)小型水電站普遍存在設(shè)備老化、效率低下、相關(guān)技術(shù)手段落后的情況，不僅造成水能資源浪費(fèi)，且長(zhǎng)時(shí)間“帶病”、滿負(fù)荷運(yùn)行，亦會(huì)產(chǎn)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(nèi)，是愛河下游水能開發(fā)的最上一級(jí)電站。水電站初始設(shè)計(jì)以水力發(fā)電為主，兼顧河道整治、水產(chǎn)養(yǎng)殖及旅游。電站設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量9600kW，平均發(fā)電量2136萬(wàn)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(zhǎng)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(tái)水輪機(jī)組，1號(hào)和2號(hào)機(jī)組電站建成時(shí)運(yùn)行發(fā)電，3號(hào)機(jī)組為20世紀(jì)末補(bǔ)充發(fā)電機(jī)組，3臺(tái)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量分別為800kW、800kW、1000kW。

2 水電站運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 水資源問題

石橋水庫(kù)域范圍內(nèi)不同年份徑流量與徑流深統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1，水庫(kù)多年平均徑流量與徑流深分別為37970萬(wàn)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(kù)地質(zhì)地形條件，水電站溢洪采用翻門閘型式。近年來(lái)，由于豐水月份水量較集中，水庫(kù)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(fèi)及引發(fā)安全問題，增效擴(kuò)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(jì)

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(zhǎng)×寬×高），主體結(jié)構(gòu)為砌石框架，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，廠房地基不存在沉降變形問題。設(shè)計(jì)保留廠房結(jié)構(gòu)，僅對(duì)外部進(jìn)行裝修處理。

b.引水系統(tǒng)。水電站1號(hào)與2號(hào)機(jī)組共用一套壓力管道，兩并管管徑均為900mm，流量2.60m3/s，設(shè)計(jì)增效擴(kuò)容方案中需對(duì)壓力管道進(jìn)行適當(dāng)改造或增補(bǔ)。3號(hào)機(jī)組因運(yùn)行時(shí)間較短，滿足水電站運(yùn)行需求。

2.3 機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況

a.1號(hào)和2號(hào)機(jī)組老化嚴(yán)重，工作效率低下，調(diào)速器、勵(lì)磁方式等技術(shù)手段十分落后，瓦溫高、設(shè)備磨損嚴(yán)重等問題制約著機(jī)組發(fā)電效率。

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

c.設(shè)備控制和保護(hù)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(yùn)行要求。

3 水電站增效擴(kuò)容改造工程施工設(shè)計(jì)

石橋水電站主要存在的問題為1號(hào)、2號(hào)機(jī)組及其配套設(shè)施問題，設(shè)計(jì)僅對(duì)其附屬配套設(shè)備及部分構(gòu)筑物進(jìn)行改造。

3.1 水輪機(jī)及附屬配套設(shè)備選型

a.水輪機(jī)。根據(jù)石橋水電站運(yùn)行及水庫(kù)調(diào)度情況，1號(hào)和2號(hào)機(jī)組分別選出兩種型號(hào)轉(zhuǎn)輪，1號(hào)機(jī)為A551和D74，2號(hào)機(jī)為A551E和F13，各水輪機(jī)型號(hào)參數(shù)見表2。

表2　水輪機(jī)型號(hào)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(jīng)確定，水輪機(jī)的安裝高程則相對(duì)固定，水輪機(jī)選型主要參考指標(biāo)為運(yùn)行效率。1號(hào)和2號(hào)機(jī)組原水輪機(jī)型號(hào)相同，均為HL240-WJ-52，理論Hs不超過(guò)2.50m。而從安裝高程角度考慮，A551與A551E型號(hào)水輪機(jī)吸出高度分別為2.45m、3.38m，與原設(shè)計(jì)水輪機(jī)吸出高度較為接近；且此兩種型號(hào)水輪機(jī)運(yùn)行效率較高，其運(yùn)行過(guò)程中汽蝕系數(shù)亦相對(duì)較低。綜合多方面因素，1號(hào)和2號(hào)水輪機(jī)分別采用A551與A551E，配套發(fā)電機(jī)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(jìn)行改造施工，故設(shè)計(jì)1號(hào)機(jī)組使用原來(lái)兩機(jī)組共用壓力管道，管材選用壓力鑄鐵管，管徑為1200mm，而2號(hào)機(jī)組從壓力前池新開管徑為800mm的壓力管道。

b.附屬設(shè)備。新設(shè)計(jì)的3個(gè)機(jī)組供水方式均為單管單機(jī)模式，其壓力管道管徑分別為1200mm、800mm、1100mm。進(jìn)水閥選擇與設(shè)計(jì)壓力干管直徑相同的型號(hào)，3個(gè)機(jī)組進(jìn)水閥均采用D941X-10DN系列及其配套伸縮裝置。1號(hào)機(jī)組調(diào)速器采用高油壓微機(jī)控制，型號(hào)為YWT-1000；2號(hào)和3號(hào)機(jī)組調(diào)速器相同，為YWT-600。

3.2 發(fā)電機(jī)及主變壓器改造

1號(hào)和2號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間近42年，發(fā)電機(jī)老化且效率低下，已不能滿足現(xiàn)階段水電站運(yùn)行需求。為與新設(shè)計(jì)的水輪機(jī)組配套，需購(gòu)置配套發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFW800-6/1180、SFW1600-8/1430。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)均選用靜止可控硅方式，對(duì)保留的3號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)進(jìn)行改造。變壓器接線均采用單機(jī)單變單元的方式，主變壓器共3臺(tái)。

4 結(jié) 語(yǔ)

石橋水電站原發(fā)電水量利用系數(shù)僅為32.23%，進(jìn)行增效擴(kuò)容改造后，能夠大幅度提升設(shè)備完好率及構(gòu)筑物穩(wěn)定性，增加水能利用率，預(yù)計(jì)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(wàn)元，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

［1］水利部.農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見（水電［2011］437號(hào)）［S］.北京：2011.

［2］穆建軍.小型水電站增效擴(kuò)容電氣設(shè)計(jì)問題探討［J］.中國(guó)水能及電氣化，2012（9）：7-11.

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

［4］原文林，萬(wàn)芳，馬躍先.農(nóng)村小型水電站增效擴(kuò)容改造關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究［J］.中國(guó)農(nóng)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(hào)：TV212

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8241（2016）03-0015-03