散灘二級電站增效擴容改造工程方案淺析

摘 要：散灘二級水電站廠房破舊，機組老化，運行維護麻煩，配電設備陳舊，損耗大效率低，事故頻發，存在安全隱患，急需進行改造升級。

關鍵詞：機電設備；增效擴容；技術改造；

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

一、改造必要性

散灘二級水電站于1979年投產發電。電站為引水式電站，毛水頭79m，設計水頭76m，裝機容量1260kW，機組臺數兩臺，單機容量630kW，電氣主接線采用二機一變擴大單元接線方式。電站近3年來多年平均發電量為309.61萬kWh。電站運行了三十余年，超過設計年限，機組嚴重磨損，漏水較大，效率下降明顯，兩臺機同時發電時最大出力只有1050kW，單機出力最大只有570kW，同時機組振動較大，發電機老化，絕緣降低，線圈溫度超過允許值，事故率高，配電設備陳舊，經常發生電氣事故和故障，直接影響了電站的經濟效益。根據該電站近3年來（2009～2011）發電量統計，三年合計為928.83kWh，平均年發電量為309.61萬kWh。初步估算，該電站運行綜合效率系數為63.56%，系數偏低，因此，很有必要對該電站進行改造。

散灘二級電站主廠房，廠房為簡陋的磚混粗體建筑， 現已破舊，混凝土面板已出現裂縫，有漏水形成的污跡，需時常修理，直接影響了電站運行人員人身安全和設備安全。

機電設備：電站運行了三十余年，超過設計年限，機組嚴重磨損，漏水較大，效率下降明顯，兩臺機同時發電時最大出力只有1050kW，單機出力最大只有570kW，同時機組振動較大，發電機老化，絕緣降低，線圈溫度超過允許值，事故率高，配電設備陳舊，經常發生電氣事故和故障，直接影響了電站的經濟效益，應對機組及相應設備進行更換。變壓器為S9系列，損耗較大。

電氣設備：原機組為高壓機組，相應的電氣設備多，檢修工作量大，平時的運行維護麻煩，每年的運行、檢修費用增多，且控制屏、配電屏等屏由于運行時間超過設計年限，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，對其進行改造升級十分必要。

二、工程規模

散灘二級電站原主要任務是引用白溪水庫壩后電站尾水發電。電站增效擴容改造工程的主要任務是在現有水工建筑物和機電設備的基礎上，通過適當的技術改造，更換陳舊的機電設備，保證電站安全運行，提高電站的運行效率，同時減少棄水，以充分發揮電站的經濟效益。

根據水能計算成果，散灘二級電站原有裝機容量2×630kW，毛水頭79m，設計水頭76m，設計流量為2.08m3/s，基本上能與上游白溪水庫壩后電站設計流量相匹配（白溪水庫壩后電站設計流量為2.08m3/s），不用增加裝機容量。

因此，散灘二級電站增效擴容改造工程裝機容量為2×630kW，改造后電站年發電量增至設計發電量為430.41萬kWh，多年平均利用小時為3416.0小時，年增加發電量120.8萬kWh。

三、改造方案

（一）土建工程。

散灘二級電站攔河壩完好，而引水隧洞、引水渠道、壓力前池和壓力管道已經改造過，經復核其過水能力均滿足要求，不必改造。本次增效擴容改造對主廠房進行拆除后重建，改造后廠房上部結構為鋼筋混凝土框架結構，平面尺寸長×寬=20.24×9.24m，高6.5m，廠房內布置二臺630kW的混流臥軸水輪發電機組，發電機控制保護屏、主變保護屏、勵磁屏和廠用動力屏，共6面，廠房內安裝一臺單軌吊車，最大起吊重量5t。原來電站高壓開關室改為工具室。

（二）水力機械。

a、原電站主要機電設備：電站主要機電設備為：水輪機型號為HL110-WJ-60，2臺，配套發電機型號為TSWN-99/46-6，2臺，主變型號為S9-1600kVA-38.5/6.3kV，1臺；多油斷路器DW-35-1000，1臺；高壓開關柜GG1AF，4面，廠用變壓器1臺，型號為S11-50kVA-38.5/0.4kV。

b、改造后機型和布置形式選擇：原電站水輪機型號為混流式臥軸，現電站進行增效擴容改造后利用水頭沒有改變，故仍選用混流臥式機組，但采用目前先進的轉輪，提高機組運行效率。

改造后電站主廠房長20.24m，寬9.24m，高6.5m，兩臺機組中心距為7.5m，散灘二級電站改造后機組布置形式和改造前基本一致，利用原電站尾水流道，但需要適當拓寬。

c、水輪機選擇：散灘二級電站兩臺機組經過三十余年的運行，現在設備問題較多，檢修維護費用很大，且出力不足，影響電站的經濟效益，故全部更換。根據電站設計水頭，可選用的水輪機有HL110和HL110A兩個機型，現對兩種機型進行比較，比較過程見表1：

（三）發電機及其它電氣設備

a、發電機：散灘二級電站原發電機為高壓機，改造有二個方案。方案一：新設發電機，型號為SFW630-6/1180，額定電壓6.3kV，配套控制保護設備更換；方案二：新設發電機，型號為SFW630-6/1180，額定電壓0.4kV，配套控制保護設備更換，二個方案比較見表3。

b、控制保護設備：原電站發電機電壓等級為6.3kV，改造后電壓等級為0.4kV，原有的高壓開關柜廢棄，原控制保護設備比較落后，改造后全部更換。控制保護屏采用微機一體化綜合控制屏，同期、保護、控制全部布置在一面屏上，同期方式采用自動準同器、手動準同期備用。勵磁屏選用微機勵磁屏。主電纜由于電壓等級改變，應全部更換，型號為VV-3×185。母線全部更換，型號為TMY-10×120。

c、變電站設備：該電站原設一臺主變壓器，型號為S9-1600kVA-38.5/6.3kV，損耗較大，應予更換。改造后電站電氣主接線采用兩機一變的擴大單元接線方式，主變壓器設一臺，型號為S11-1600kVA-38.5/0.4kV。斷路器采用六氟化硫斷路器，型號為LW3-35/630，臺數一臺。原廠用變壓器1臺，型號為S11-50kVA-38.5/0.4kV，不必更換。

四、工程效益

工程改造后年增加發電量120.8萬kWh，年增收益44.03萬元，工程總投資254.04萬元，靜態約6年可收回投資，工程經濟上還是比較理想的。

五、結語

散灘二級水電站增效擴容改造工程各項經濟指標均符合有關規定，故增效擴容改造工程符合上級有關精神，技術上可行，經濟上合理，是完全可行的。今后在小水電的設計中選用的機電設備，要充分利用已成熟的科研成果，選擇那些技術先進、性能良好、質量可靠、效率高、損耗低的設備。例如，選擇運行范圍好、高效率的水輪發電機機組，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組運行的安全可靠性。低能耗變壓器和新型大容量的低壓斷路器的使用，為大容量低壓發電機組的安全高效運行開辟了新的道路，但還應努力提高機組運行的自動化程序。