连城县大石岩水库电站增效扩容改造效果分析

张达斌

(福建省连城县水利局，福建 连城 366200)

1 概 况

大石岩水库电站位于福建省连城县旧县河支流上游的湖峰河支流，水库坝址以上集雨面积19.2km2，坝型为刚性斜墙堆石坝，坝高44.2m，库容640 万m3，坝后电站装机容量2 ×75kW，2 台机组于1983 年完成安装投入运行。电站发电后的水一部分用于坝址下游河道生态用水，其余水量通过尾水渠道与距大石岩2.5km 处集雨面积44km2的鹭鹚溪径流引水坝引用的溪水共同担负大石岩灌区827hm2农田的灌溉任务。

2 电站存在的问题

2.1 设备陈旧老化

水轮发电机组自1983 年投产运行至今，已经30余年，设备陈旧老化。水轮发电机组的水轮机蜗壳，部分已锈蚀严重，传动机构已变形，漏水严重;励磁机为机械励磁，发电机绕组绝缘和配电盘老化;开关设备、控制、保护、测量等一、二次设备绝缘老化，绝缘等级降低;两台水轮机进口闸阀陈旧老化、启闭不灵、锈蚀严重、渗漏量大;电站进水口设转动门盖控制流量，启闭设备不灵，栏污栅锈蚀，进水口后的引水管前段为混凝土管，后段为钢管，钢管与混凝土管接头渗漏;机组出力下降，水能利用率低，电站效益衰减。

2.2 机组配件不配套

从2000 年开始，该电站每年平均要多次进行电站停机整修，机组配件无法购买到国标产品，没有配套产品;配电变压器为S2型老式型号，属淘汰产品，不仅能耗大，且漏油，影响工程正常运行。

2.3 管理设备残缺

主、副厂房墙体为浆砌砖，屋面板采用钢筋混凝土预制板装配，防水隔热效果较差，房顶漏水严重;厂房门窗为木质结构，已腐烂变形无法使用，墙面装饰粉刷体脱落，整个主、副厂房存在安全隐患;厂房内没有设计吊车梁，机组检修常用三角架，起吊困难。

2.4 原设计存在缺陷

(1)机组安装高程偏高。工程发电后发现尾水管露出水面，造成气蚀和机组振动。为保证最低尾水位时尾水管出口上缘的淹没深度保持在0.3m 的要求，在尾水渠上浇筑一道混凝土坎抬高尾水位，以消除气蚀和机组振动，使机组运行时的能量获得充分回收，改善机组效率。

(2)原电站装机容量偏小。每年运行期间溢洪道弃水时间长，汛期为了减少水库防洪压力，水库还通过开启底洞斜拉闸门放水，腾出约50 万m3库容，以接纳洪水，造成弃水浪费，水能利用率低。

3 改造原则

(1)合理有效利用水资源。重新进行水库水量平衡分析，合理确定电站增效扩容后的装机容量，力求做到电站发电及尾水灌溉效益最大化。

(2)水工建筑物就地改造。电站引水的进水口启闭设备、电站厂房等以就地改造重建为原则，最大程度减少水工建筑物的投资。

(3)设备选型优化。改造设备的选择应以结构简单、可靠性高、技术先进、便于维护管理为原则，选取在国内运行成熟且符合国标的定型产品。

4 改造项目实施情况

4.1 改装水库取水口转动门盖调节水量装置

将水库取水口转动门盖调节水量装置改为斜拉闸门启闭，调节水量，斜位闸门启闭力150kN，产品由福建省惠安水工机械厂定制，产品符合国标要求，安装后运行启闭灵活可靠，并装有手电两用启闭装置，斜拉闸门启闭灵活可靠。

4.2 处理漏水

引水管中混凝土管与钢管接头漏水处，用石绵钢丝网水泥砂浆包裹并用混凝土浇筑，处理后防漏水效果好。

4.3 重新建造新厂房

根据机组布置等要求新建厂房，主厂房建筑面积从原来的88.2m2扩大到138.16m2，副厂房从原来的37.8m2扩大到47.1m2。新建主厂房采用砖混结构，基础坐落在花岗岩弱风化层上，为钢筋混凝土基础和框架结构，墙体为M7.5 浆砌红砖，屋面采用钢筋混凝土并设隔热和防水层，主厂房内设有吊车梁，配备手电两用5t 的吊车。

4.4 安装机电设备

主厂房内安装2 台单机容量160kW 的水轮发电机组，水轮机型号为HL295/P0820-WJ-42，发电机型号为SFW160-8/740，配电屏采用三合一控制屏，型号为BKSF-B160/8，安装在水轮机进口侧，在水轮机进口新装配型号为Z41T-10-600 的闸阀，以在水轮机组故障或检修时截断进入水轮机的水流，同时，安装2 台DST300 电手动调速器。

4.5 更换变压器

开压站布置在厂房右侧，使电站电压由0.4kV 升高到10kV，并输送到就近的文亨变电站，此次改造仅将拆除的原旧变压器更换为新的变压器——S11-M400/10-0.4 三相油浸式变压器。

4.6 改良电气主接线方式

电气主接线，采用二机与一变的扩大单元接线方式，10kV 侧设一回线路。该方案具有接线简单清晰、电气投资省、继电保护简单、检修维护方便、开关站占地少等优点。

5 增效扩容改造效果

5.1 经济效益

(a)增加了电站效益。大石岩水库电站于2012年改造后，水电站装机容量从150kW 增加到320kW，提高了113.33%，年平均发电量由原来的32 万kW·h提高到69.5kW·h，提高了117.19%，由于改造后发电量大幅增加以及上网电价提高(按新建电站上网价格)，年总发电收入由原来的10.56 万元增至22.94万元，增加收入12.38 万元，提高了117%。连城县大石岩水库电站更新改造取得了较好的经济效益，提高了水能资源的利用率。

(2)提高了财政收入。大石岩水库电站技改实施后年平均可供69.5 万kW·h 电量用于工农业生产，按平均每千瓦时缴纳所得税和增值税0.04 元以及综合税率计算，预计大石岩水电站技改后工程每年可获得直接和间接财政收入51.48 万元。

5.2 社会效益

(1)保障电站安全。电站改造后，水轮发电机组运行正常，故障率低，电站运行安全性和自动化程度有保障，电站运行管理规范，面貌焕然一新。减少了事故发生率，消除了电站安全隐患，保障了群众的生命财产安全。

(2)防汛减灾效益明显。汛期电站可以多发丰水期的电量，2 台水轮发电机满负荷运行的同时，水库也起到拦蓄洪水、调节洪水、滞洪削峰作用，并结合水库电站制定的河库调度预案，提高其下游河道的防洪标准，最大限度地减轻对下游人民生命和财产的威胁，提高了公共安全等社会综合效益。

(3)防旱抗旱效益有保障。枯水年份或枯水季节可以通过科学调度，在减少溢洪道弃水及腾出库容接纳洪水从底洞排走造成水量浪费的同时，可以调度水库尽可能在较高水位运行，电站运行关闭1 台机组只开1 台机组发电，水能既能充分利用，又能使灌溉渠道水不间断，充分起到发电效益和尾水灌溉的抗旱效益。

5.3 生态效益

改造后充分发挥了发电尾水效益。发电尾水一部分归水库下游河道，以保证下游河道生态用水量维护河流健康生命，另外大部分用于827hm2农田灌溉和供文亨生态养殖基地用水。灌区灌溉水费每年可计收24.8 万元，养殖水费可计收12 万元，取得了电站发电尾水效益。

6 结 语

20 世纪80 年代兴建的小型水库电站目前多已老旧，安全隐患突出，多数装机容量偏小，水能利用率低。从大石岩水库电站的增效扩容改造效果分析可知，对水库电站进行水量和水能利用平衡分析，优选增效扩容改造方案，可将电站改造成综合效益最大化的工程。

［1］ 扬州水利学校.电工与电气设备［M］.北京:水利电力社出版，1979.

［2］ 成都水力发电学校.水电站［M］.北京:水利电力社出版，1979.