石桥水电站增效扩容改造探讨

鲁 林（辽宁省东水西调工程建设局，辽宁沈阳　110003）



石桥水电站增效扩容改造探讨

鲁 林
（辽宁省东水西调工程建设局，辽宁沈阳110003）

【摘 要】本文以辽宁省凤城石桥水电站为实例，分析了该水电站运行现状及存在的主要问题，并针对性地提出了石桥水电站增效扩容改造工程施工设计方案。石桥水电站增效扩容改造后，能够显著提升水轮机、变压器等发电效率，进一步提升装机容量与年平均发电量，增效扩容空间十分广阔。

【关键词】石桥水电站；增效扩容改造；探讨

目前，国内小型水电站普遍存在设备老化、效率低下、相关技术手段落后的情况，不仅造成水能资源浪费，且长时间“带病”、满负荷运行，亦会产生较大的安全隐患。

1 水电站概况

石桥水电站工程位于辽宁省凤城市境内，是爱河下游水能开发的最上一级电站。水电站初始设计以水力发电为主，兼顾河道整治、水产养殖及旅游。电站设计总装机容量9600kW，平均发电量2136万kW·h，属于径流式小型水电站。石桥水电站工程由翻板闸、冲沙闸、电站厂房及升压站等组成。拦河坝全长326.6m，自左岸起依次为电站、冲沙闸和翻板闸。翻板闸总净宽230m，翻板闸堰顶高程41.00m，闸门高5m。冲沙闸共3孔，总净宽30m，闸门尺寸为10m×8.50m（B×H），底槛高程为38.00m。电站厂房共安装3台水轮机组，1号和2号机组电站建成时运行发电，3号机组为20世纪末补充发电机组，3台发电机组装机容量分别为800kW、800kW、1000kW。

2 水电站运行现状

2.1 水资源问题

石桥水库域范围内不同年份径流量与径流深统计数据见表1，水库多年平均径流量与径流深分别为37970万m3和932.50mm，cv与cs参数分别为0.37与0.74。根据河道水库地质地形条件，水电站溢洪采用翻门闸型式。近年来，由于丰水月份水量较集中，水库出现不同程度的溢洪现象，溢洪造成的水量流失近2亿m3。为避免溢洪造成水能资源浪费及引发安全问题，增效扩容改造具有重要意义。

表1　水电站各年份径流量与径流深统计

2.2 水工建筑物

a.厂房。石桥水电站发电厂房修建于1972年，厂房尺寸为36.5m×10.5m×7.5m（长×宽×高），主体结构为砌石框架，结构稳定，厂房地基不存在沉降变形问题。设计保留厂房结构，仅对外部进行装修处理。

b.引水系统。水电站1号与2号机组共用一套压力管道，两并管管径均为900mm，流量2.60m3/s，设计增效扩容方案中需对压力管道进行适当改造或增补。3号机组因运行时间较短，满足水电站运行需求。

2.3 机电设备运行状况

a.1号和2号机组老化严重，工作效率低下，调速器、励磁方式等技术手段十分落后，瓦温高、设备磨损严重等问题制约着机组发电效率。

b.现有设备能耗较高。电站主变压器型号为SJL 与S9，能耗偏高且效率低，不能满足扩容后水电站节能环保指标。

c.设备控制和保护装置较为落后，水电站监控、数据分析处理等以人工为主，不符合现代化运行要求。

3 水电站增效扩容改造工程施工设计

石桥水电站主要存在的问题为1号、2号机组及其配套设施问题，设计仅对其附属配套设备及部分构筑物进行改造。

3.1 水轮机及附属配套设备选型

a.水轮机。根据石桥水电站运行及水库调度情况，1号和2号机组分别选出两种型号转轮，1号机为A551和D74，2号机为A551E和F13，各水轮机型号参数见表2。

表2　水轮机型号参数

该工程属于径流式小型水电站，考虑水电站水头不高，原有厂房地面与尾水的高程已经确定，水轮机的安装高程则相对固定，水轮机选型主要参考指标为运行效率。1号和2号机组原水轮机型号相同，均为HL240-WJ-52，理论Hs不超过2.50m。而从安装高程角度考虑，A551与A551E型号水轮机吸出高度分别为2.45m、3.38m，与原设计水轮机吸出高度较为接近；且此两种型号水轮机运行效率较高，其运行过程中汽蚀系数亦相对较低。综合多方面因素，1号和2号水轮机分别采用A551与A551E，配套发电机为SFW1600-8/1430和SFW800-6/1180。根据水电站原有放水与发电情况，水电站前池不必进行改造施工，故设计1号机组使用原来两机组共用压力管道，管材选用压力铸铁管，管径为1200mm，而2号机组从压力前池新开管径为800mm的压力管道。

b.附属设备。新设计的3个机组供水方式均为单管单机模式，其压力管道管径分别为1200mm、800mm、1100mm。进水阀选择与设计压力干管直径相同的型号，3个机组进水阀均采用D941X-10DN系列及其配套伸缩装置。1号机组调速器采用高油压微机控制，型号为YWT-1000；2号和3号机组调速器相同，为YWT-600。

3.2 发电机及主变压器改造

1号和2号机组运行时间近42年，发电机老化且效率低下，已不能满足现阶段水电站运行需求。为与新设计的水轮机组配套，需购置配套发电机，发电机型号为SFW800-6/1180、SFW1600-8/1430。发电机励磁系统均选用静止可控硅方式，对保留的3号机组发电机进行改造。变压器接线均采用单机单变单元的方式，主变压器共3台。

4 结 语

石桥水电站原发电水量利用系数仅为32.23%，进行增效扩容改造后，能够大幅度提升设备完好率及构筑物稳定性，增加水能利用率，预计改造后利用系数能增加近8%，直接增加发电收入近68万元，具有广阔的经济与环境效益。

参考文献

［1］水利部.农村水电增效扩容改造项目初步设计指导意见（水电［2011］437号）［S］.北京：2011.

［2］穆建军.小型水电站增效扩容电气设计问题探讨［J］.中国水能及电气化，2012（9）：7-11.

［3］薛鹏，王鑫，田娅娟，等.中小水电站增效扩容改造的主要问题及解决方案［J］.中国农村水利水电，2014（2）：133-136，141.

［4］原文林，万芳，马跃先.农村小型水电站增效扩容改造关键应用技术研究［J］.中国农村水利水电，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

中图分类号：TV212

文献标识码：B

文章编号：1673-8241（2016）03-0015-03