某水电站增效扩容改造工程初步设计报告(编辑修改稿)

某水电站增效扩容改造工程初步设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

............................................................................ 73 财务评价 ......................................................................................................................................................... 73 国民经济评价 ................................................................................................................................................. 74 评价结论 .......................................................................................................................................................... 74 1 1 综合说明 现状分析与评价 工程 基本情况 XX 河水闸位于湘江一级支流紫水 XX 河上游 XX 县大庙口境内，距 XX 县城 35 km，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的水利工程。 设计灌溉面积 万亩，防洪保护农田 万亩、人口 15000 人。 水闸电站厂房 2 处， 总装机容量为 825kw。 XX 河水闸建于 1967 年，主要由坝内引水涵管、拦河闸、冲砂底孔、坝后电站厂房等建筑物组成。 拦河坝为浆砌石重力坝，由溢流坝段和非溢流坝段组成，总长。 非溢流坝段分为左、右岸坝段，左岸挡水坝段长 ，坝顶高程 ，坝顶宽 ，最大坝高。 右岸厂房坝段长 ，坝顶高程。 溢流段总长 ，溢流前缘净宽 ，堰顶高程 ，最大堰高。 堰面为 WES 曲线，下接 1: 的直线段，下游采用挑流消能，反弧半径 7m，挑射角 25176。 ，挑流鼻坎高程 ，鼻坎宽度。 在大坝迎水面设置有混凝土防渗面板，防渗板由多次加固而成，各处厚度不一，顶部至 264m 高程，厚约 ，向下逐渐变薄，至 厚仅 ，至 厚皆为，从 至坝基约。 防渗面板设计标号 C15，面板布有Φ 6 温度钢筋，纵横间距各为 30cm。 整个防渗面板设有 1 条伸缩缝。 溢流面设有厚 的 C20 砼溢流面板，面板里布置有Φ 12 温度钢筋，纵横间距均为 30cm。 冲砂底孔布置于大坝左端，进口底板高程 ，断面为城门型，宽 1m，直墙高1m，园拱半径为 ，涵身与坝轴线垂直线成左偏 15176。 夹角。 整个涵身才用石灰石粗条石砌筑而成，管长 28m，目前已封堵废弃。 原发电引水管（即低涵）位于溢流坝的右端，为直径 1m的钢筋混凝土压力管，进口高程 ，管长 ，进口 长与坝轴线垂直，后 右转 24176。 ，管身为砼预制管，管壁厚。 进口设钢质平板直升式检修闸门，由 15T 手摇丝杆启闭机启闭。 1987 年新建发电输水涵后，已将此涵变为了冲砂底孔。 2 灌溉引水管（即高涵）位于大坝左端，为浆砌石箱型涵，进口高程 ，断面尺寸为。 进口设钢质平板直升式工作闸门，由 5T 手摇丝杆启闭机启闭。 1987 年新建发电、灌溉引水涵管位于大坝右端，进口高程 ，为钢筋砼衬砌的圆 管，主管直径 ，出口分为三根岔管， 2 根发电管，管内径为 ， 1 根灌溉管，管内径为。 涵管进口设钢质平板直升式工作闸门，由 5T 手摇丝杆启闭机启闭。 电站厂房 2 处，其中 坝后电站 装机容量为 2*250kw，发电尾水进入河床，电站设计水头。 渠首电站装机容量为 200+125kw，发电尾水进入引水渠，电站设计水头17m。 电站水轮发电机组 目前 已运行 30 多 年，由于水轮机过流部件受高速含沙水流的冲击、空蚀磨蚀破坏较严重，辅助设备老化，近年来出现了较多的问题，机组效率大幅降低，发电量逐年减少，电站设计 年发电量 220 万 kwh，近 10 年来实际最高年 发 电量 198万 kwh（ 2020 年） ，最低年 发 电量 102 万 kwh（ 2020 年） ，年均发 电量 万 kwh。 电站运行现状 XX 河坝 电站设计装机 4 台，总容量 825 kw。 经现场检查和查阅资料，电站运行现状归纳如下： ⑴ 电站水工建筑物陈旧，但基本能满足发电运行要求。 ⑵ 机组出力效率明显降低。 目前电站 1机组是上世纪 80 年代的产品，运行至今已有 30 多 年，现出力只有 60%左右。 坝后电站 2机组容量 200Kw，水轮机转轮磨耗严重，最大出力 150 kw，且发电 机在出力 140kw 左右发热严重，机组效率水平为 75%；3机组存在与 2机同样现象，在设计水头工况（设计水头 Hr=17m 时）最大出力 200 kw，机组效率水平为 80%。 近年来，由于机组空蚀磨蚀严重，设备老化等因素，机组出力逐年下降，目前，在水库处正常水位，水轮机过额定设计流量时， 4机组出力 200 kw 左右，机组出力降低 15~20%左右，机组效率水平已低于 75%。 ⑶ 水轮机组检修工作量逐年增大。 机组都存在振动过大，检修难度大，费用过高，同时造成设备临检而不能发电；厂家制造工艺较差，机组水导处止水密封漏水严重 ，水导油盆经常进水，水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大，每年的检修费用很大。 ⑷ 机组和电气设备已超过使用期限，严重老化，故障率高。 发电机组、主变压器、控制保护设备、起重设备都是上世纪 70 年代出厂产品，老化严重，有些配件已难以采购，电站虽能勉强维持运转，但故障率高，运行状况差，维修任务大，停电时间长，急需要更新改造。 3 电站存在的主要问题 XX 河坝 电站自 1979 年投产以来，已运行 30 多年，鉴于电站建设时机电设备的制造技术水平较低，以及运行时间长，设备老化磨损严重，电站主要在设备方面存在诸多问题。 ⑴ 水轮机空蚀、磨蚀破坏严重 ① 水轮机转轮叶片磨损严重。 水轮机转轮的材质为普通碳钢，抗空蚀能力低，目前，检查发现叶片及下环的空蚀和泥沙磨损较严重，叶片背面的空蚀部位已被气蚀成蜂窝状。 ② 转轮密封间隙过大。 由于水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大，既造成较大的容积损失，同时又造成设备临检而不能发电。 ⑵ 机组出力、效率逐年下降 由于上世纪早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，电站只能 “套用 ”相近转轮；其主要能量指标 (单位流量、单位转速、模型效率 )都比较低。 因而使机组偏离电站实际运行参 数，导致水轮机偏离高效率区，造成机组运行的平均效率低、耗水量大，水能资源未能得到充分利用的。 本电站水轮机组新机时的效率大约为80%，由于水轮机通流部件空蚀、磨蚀导致的水力损失逐渐增大，目前机组效率已大幅下降。 ⑶ XX 河坝 电站原调速器型号为 YT 系列，经过多年运行，调速器控制元件磨损老化、调节失灵；调速器是上世纪中生产的老式产品，备品备件无处采购，修复难度很大。 现全部更换为微机调速器，型号 YWT 系列，调速功 300600kgm。 ⑷ 电气设备老化，故障率高。 电站主变压器三台，型号分别为 S7315/400V2 台 和S7400/400V，均是上世纪 80 年代产品；高压开关柜、控制保护设备都是老式产品，继电器、控制仪表、测量仪表全部是机械式产品，技术水平低，且运行时间长，已严重老化，运行中故障率高，耗电量大，既不安全，又不节能，难以适应电站安全经济运行要求。 电站综合能效评价 电站水能利用评价 XX 河水闸闸址以上控制集雨面积 , 干流长度 ，干 流坡降 44‰。 多年平均降雨量 1715mm，多年平均蒸发量。 电站设计装机 825kw，设计多年平均发电站 220 万 kwh， 2020~2020 年电站实际年平均发电量 万度。 根据电站水 4 能计算， XX 河坝 电站 坝址 控制 集雨面积 ， 多年平均流量 ，水能利用率仅 60%左右。 由此可见 ，本站 水能利用率是很低的， 对 XX 河坝 电站增效扩容改造十分必要。 机组运行效率评价 目前电站 1机组水轮机型号为 ZD661LMY60，配套发电机型号为 TSN59/418，额定转速 750r/min， 额定功率 125kw， 额定功率因数 （滞后），额定电压 ，湖南 XX 县水电设备 厂出品，为 1972 年 9 月的 产品，运行至 今已有 30 年，现出力只有 50%左右，达到了报废标准。 2机组容量 200Kw，水轮机型号均为 HL123WJ50，配套发电机型号为 TSWN85/3，额定转速 750r/min， 额定功率 200kw， 额定功率因数 （滞后），额定电压 ， 2 台水轮发电机组均为 邵阳市 水 轮发电机 厂 1979 年的 产品，水轮机转轮磨耗严重，最大出力 150 kw，且发电机在出力 140kw 左右发热严重，坝后电站 4机组容量 250Kw，水轮机型号均为 HL260WJ60，配套发电机型号为 TSWN9019，额定转速 750r/min，额定功率因数 （滞后），额定电压 ， 2 台水轮发电机组均为为 邵阳市 水 轮发电机 厂 1979 年的 产品，水轮机转轮磨耗严重，最大出力 200 kw，且发电机在出力 210kw 左右发热严重，机组效率水平为 80%。 由于机组出力效率低，单位电能耗水率大大增加，电站发电量大幅度减少，严重影响了电站经济效益的发挥。 电站增效扩容的可行性评价 XX 河坝 电站设计装机 825kw，设计多年平均发电站 220 万 kwh， 2020~2020 年电站实际年平均发电量 万度。 通过技术改造，电站装机容量为 1000kw，多年平 均发电量可达 万 kwh，比原设计年增加发电量 万 kwh，增加比例为 32%；比2020~2020 年电站实际年平均发电量 万度增加发电量 万 kwh，增加比例为%。 ⑴ 水量能满足增发电量要求。 XX 河坝 电站发电多年平均可用水量 6528 万 m3，改造后发电量 万 kwh，需要供水量 4587 万 m3。 ⑵ 引水建筑物能满足输送流量要求。 发电输水涵洞位于非溢流坝的右坝段，为钢筋砼圆形涵管，内径为 ，长 25m，进口底板高程为 ，原设计引用流量 6m3/s，设计流速为 ，扩容后设计引用流量 6m3/s，流速为 ，属经济流速范围，无需改造。 ⑶ 厂房及升压站建筑物结构尺寸能满足技术改造要求。 本次技术改造水轮发电机组 5 台数 减小 1 台， 主变压器台数不 变 ，高低压配电屏柜及辅助设备台数与原来基本相同，控制保护采用微机自动化装置，屏柜台 数还有所减少，厂房及升压站原有建筑物结构及尺寸都能满足改造要求。 ⑷ 更换水轮发电机组，出力效率会大幅度提高。 原有 4水轮机组因老化磨蚀严重，出力效率降至 77%左右，更换新机组后，机组综合出力效率可达到 92%，与现状相比，机组出力效率可 增加 15%。 ⑹ 电量上网不存在问题。 XX 河坝 电站电力输入 XX 县电网， XX 县电网与湖南省电网已连网。 XX 县电网电力总装机容量达到 100MW，用电负荷达到 116MW，年用电量达到 6 亿 kwh。 XX 河坝 电站改造后比原设计年增加电量约 70 万 kwh，对电网影响微小，且电站有水库调节，发电稳定，是优质电，电网将优先接纳，故增效改造后增加电量上网不存在问题。 从以上分析说明， XX 河坝 电站进行增效改造的条件基本上能满足，所以，对 XX河坝 电站进行增效扩容改造是可行的。 电站技术改造目标与内容 电站技术改造目标 XX 河坝 电站增效扩容改造主要目标为： ⑴ 通过增效扩容改造 ，消除电站安全隐患， 减小不合理的装机， 提高电站经济效益 ； ⑵ 水轮发电机组综合效率由原设计 82%提高到 90%； ⑶ 多年平均发电量由原设计 250 万 kwh 增加到 万 kwh，增加发电量 万kWh，增加比例为 32%。 较改造前 10 年实际平均年发电量 年 kwh增加发电量 万 kwh，增加比例为 %。 电站技术改造内容 电站技术改造主要项目如下： （一）水力机械 ⑴ 水轮机改造。 水轮机更换 3 台 ，拆除 1 台。 ⑵ 发电机更换。 发电机 更换 3 台 ，拆除 1 台。 ⑶ 水轮机调速器更换。 调速器 3 台 ，拆除 1 台。 ⑷ 油、气、水系统设备及管路更换。 （二）电气设备更新改造 ⑴ 高低压配电装置更换。 包括 厂用变、 10KV 高压开关柜、 400V 低压配电 6 屏。 ⑵ 控制保护设备更换。 包括发电机组及调速器机旁屏柜、微机控制保护装置、微机监控装置、自动化装置、直流系统装置、工业电视装置、通信系统装置等。 ⑶ 升压站设备更换。 包括主变压器 3 台、断路器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、避雷器等。 水文 流域概况 XX 河 坝 位于湘江一级支流紫水河上游， ， 地处 XX 县 大庙口 境内，距 XX 县 35km。 闸址以上控制集雨面积 , 干流长度 ，干 流坡降 44‰。 气象 河坝 电站属亚热带大陆季风湿润气候，热量充足。