金兰水库一级电站增效技改可行性分析

周尚伟

（金兰水库管理处，浙江金华321061）

金兰水库一级电站增效技改可行性分析

周尚伟

（金兰水库管理处，浙江金华321061）

1 概 述

金兰水库位于浙江省金华市婺城区琅琊镇大岩自然村的白沙溪上，距金华市26km。水库集雨面积274km2，其中上游沙畈水库集雨面积为131km2。金兰水库总库容9182万m3，正常蓄水位120.19m（黄海高程，下同），死水位94.19m，校核洪水位（P＝0.01%）125.49m，设计洪水位（P＝1%）123.29m，是1座以防洪、灌溉、供水为主，结合发电等综合利用的重要中型水库。利用灌溉用水，在水库副坝下游建了1座坝后式水电站——金兰水库一级水电站，电站厂房内安装3台HLA55l—LH—132型立轴混流式水轮机和3台SF1800—20／2520型立轴水轮发电机，装机容量为3× 1800kW，设计多年平均发电量1168万kW・h，实际多年平均发电量1073.2万kW・h，设备实际年利用小时1987h，额定水头22.0m，单机额定流量9.66m3／s。2006年11月开始对主坝、副坝、泄洪建筑物、输水隧洞、金属结构等除险加固施工，2010年4月通过金兰水库除险加固工程竣工验收。

2 存在的问题

金兰水库一级电站工程建设由于受当时经济、社会条件的限制，施工不规范，工程质量监督不严，电站存在先天性不足。虽然水库管理处对电站的设备进行了多次局部技改，现电站仍然存在发电机绝缘老化严重、水轮机转轮空蚀严重、其他机械设备有不同程度的磨损、电气设备性能落后、绝缘老化、电站自动化程度不高、机组综合效率低等问题，严重影响电站的经济效益和安全运行。根椐水利部颁发的《农村水电站安全管理分类及年检的办法》（水电［2006］146号文件）中的关于水电站安全管理分类标准，金兰水库一级电站由于设备完好率和自动化程度低，只能达到B类水电站的标准。

3 增效技改的可行性分析

金兰水库一级电站原装机容量3×1800kW，设计多年平均发电量1168万kW・h，效率78%，2004—2013年电站年平均发电量1073.2万kW・h，实际效率只有71%。如电站装机容量仍为3× 1800kW，通过改造，提高机组效率和水资源的利用率也能达到增效的目的。如转轮选用效率高、过流能力大、抗空蚀能力强，流道与原转轮相同的HLA551C—LH—132型水轮机，其额定出力为1875kW，额定转速为300r／min，额定点效率为90.7%；而SF1800—20／2520型水轮发电机额定容量为2250kVA，额定功率为1800kW，额定电压为3.15kV，效率为96.0%。这样一来，机组综合效率可提高到87%，则电站年平均发电量可达1300万kW・h，比2004—2013年实际年平均发电量1073.2万kW・h增加227万kW・h，增加比例为21.1%。

3.1 选用新机型应先对水量、输水洞流量等进行复核

电站水库年径流总量为3.18亿m3，金华市城区工业、生活年供水量为6000万m3，可用发电、灌溉的年均水量为2.576亿m3；改造后发电量为1300万kW・h，需水量为2.51亿m3，水量能满足增发电量要求。

发电输水隧洞洞身长76m，渐变段长4m，共80m，渐变段由大圆直径3.5m渐变为小圆直径3.3m接洞身，隧洞桩号0＋76.19、0＋67.17、0＋58.15处分别接1～3号机支洞，支洞长分别为7.7、14.6、21.5m，洞径2.4m。经复核计算，引水系统水头损失为0.69m，隧洞及支洞流速分别为2.99m／s和2.12m／s，属经济流速范围，引水建筑

厂房及升压站建筑物结构尺寸能满足技术改造要求。增效改造水轮发电机组台数、主变压器台数不变，控制保护采用微机自动化装置，厂房及升压站等原有建筑物结构及尺寸都能满足要求。

为了节省投资，缩短工期，金兰水库一级电站增效技术改造范围可定为：

·水轮发电机组更换，新机组与原主机的基本尺寸基本相同；原埋设部件不拆除，仍保留使用。

·调速器、进水阀等设备更换。

·厂房内的行车保留使用，要求设备供应商1800kW机组的最重件的吊运重量不超过现行车起重量10t。

·电站原油、气、水管路明敷部分予以更换。

·在保证设备布置合理、运行维护方便的前提下，尽量减少土建工程量。

·电气一次设备全部更新，电气二次控制保护系统采用计算机技术。

·水轮机进水阀两侧的压力钢管进行更换，厂房进行装饰处理，其他主要水工建筑物维持现状。3.2 工程投资估算

电站厂房现屋面为木结构坡屋架，因建设年代久远，屋面已有多处损坏，防水材料老化，雨水渗漏比较严重，技改时需进行改造。墙面进行粉刷，建筑工程估算投资为35万元；水工主要建筑物维持现状，水轮机蜗壳、座环、尾水管三大埋设部件保留使用；厂房及升压站布置方式不变，原主接线方案不作改动，仍采用三机一变扩大单元接线，电气设备全部更新。机电设备及安装工程估算需1 100万元，临时工程10万元，独立费用210万元，基本预备费65万元。本工程总投资1420万元。

3.3 各项评价指标

改造前2004—2013年电站实际年平均发电量1073.2万kW・h，改造后多年平均发电量为1300万kW・h，改造后新增发电量比原平均发电量增加21.1%≥20%。

单位千瓦投资：1420万元／0.54万kW＝2630元／kW≤6000元／kW。

新增电量成本：1420万元／227万kW・h＝6.26元／kW・h≤7元／kW・h。

4 结 语

根据对水库可用水量计算结果、输水洞调节保证复核计算结果、发电机组综合效率计算结果及增效技术改造工程投资估算，认为金兰水库一级电站增效技术改造是可行的。通过改造能提高电站综合能效和安全性能、增强发电能力、提高电站自动化水平、改善生产环境。

责任编辑 吴 昊

2015－03－16

周尚伟（1968－），男，工程师，主要从事水电站管理工作。E_mail：zsw800＠163.com物能满足输送流量要求。