【文章內(nèi)容簡介】 基本依據(jù)和基礎(chǔ)資料 ..................................................................................................................................... 73 財務(wù)評價 ......................................................................................................................................................... 73 國民經(jīng)濟評價 ................................................................................................................................................. 74 評價結(jié)論 .......................................................................................................................................................... 74 1 1 綜合說明 現(xiàn)狀分析與評價 工程 基本情況 XX 河水閘位于湘江一級支流紫水 XX 河上游 XX 縣大廟口境內(nèi)，距 XX 縣城 35 km，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的水利工程。設(shè)計灌溉面積 萬畝，防洪保護農(nóng)田 萬畝、人口 15000 人 。水閘電站廠房 2 處， 總裝機容量為 825kw。 XX 河水閘建于 1967 年，主要由壩內(nèi)引水涵管、攔河閘、沖砂底孔、壩后 電站廠房等建筑物組成。 攔河壩為漿砌石重力壩，由溢流壩段和非溢流壩段組成，總長 。非溢流壩段分為左、右岸壩段，左岸擋水壩段長 ，壩頂高程 ，壩頂寬 ，最大壩高 。右岸廠房壩段長 ，壩頂高程 。 溢流段總長 ，溢流前緣凈寬 ，堰頂高程 ，最大堰高 。堰面為 WES 曲線，下接 1: 的直線段，下游采用挑流消能，反弧半徑 7m，挑射角 25176。，挑流鼻坎高程 ，鼻坎寬度 。 在大壩迎水面設(shè)置有混凝土防滲面板，防 滲板由多次加固而成，各處厚度不一，頂部至 264m 高程，厚約 ，向下逐漸變薄，至 厚僅 ，至 厚皆為，從 至壩基約 。防滲面板設(shè)計標號 C15，面板布有Φ 6 溫度鋼筋，縱橫間距各為 30cm。整個防滲面板設(shè)有 1 條伸縮縫。 溢流面設(shè)有厚 的 C20 砼溢流面板，面板里布置有Φ 12 溫度鋼筋，縱橫間距均為 30cm。 沖砂底孔布置于大壩左端，進口底板高程 ，斷面為城門型，寬 1m，直墻高1m，園拱半徑為 ，涵身與壩軸線垂直線成左偏 15176。夾角。整個涵身才 用石灰石粗條石砌筑而成，管長 28m，目前已封堵廢棄。 原發(fā)電引水管（即低涵）位于溢流壩的右端，為直徑 1m的鋼筋混凝土壓力管，進口高程 ，管長 ，進口 長與壩軸線垂直，后 右轉(zhuǎn) 24176。，管身為砼預(yù)制管，管壁厚 。進口設(shè)鋼質(zhì)平板直升式檢修閘門，由 15T 手搖絲桿啟閉機啟閉。 1987 年新建發(fā)電輸水涵后，已將此涵變?yōu)榱藳_砂底孔。 2 灌溉引水管（即高涵）位于大壩左端，為漿砌石箱型涵，進口高程 ，斷面尺寸為 。進口設(shè)鋼質(zhì)平板直升式工作閘門，由 5T 手搖絲 桿啟閉機啟閉。 1987 年新建發(fā)電、灌溉引水涵管位于大壩右端，進口高程 ，為鋼筋砼襯砌的圓管，主管直徑 ，出口分為三根岔管， 2 根發(fā)電管，管內(nèi)徑為 ， 1 根灌溉管，管內(nèi)徑為 。涵管進口設(shè)鋼質(zhì)平板直升式工作閘門，由 5T 手搖絲桿啟閉機啟閉。 電站廠房 2 處，其中 壩后電站 裝機容量為 2*250kw，發(fā)電尾水進入河床，電站設(shè)計水頭 。 渠首電站裝機容量為 200+125kw，發(fā)電尾水進入引水渠，電站設(shè)計水頭17m。 電站水輪發(fā)電機組 目前 已運行 30 多 年，由于水輪機過流部件受高速含沙水流的沖擊、 空蝕磨蝕破壞較嚴重，輔助設(shè)備老化，近年來出現(xiàn)了較多的問題，機組效率大幅降低，發(fā)電量逐年減少，電站設(shè)計年發(fā)電量 220 萬 kwh，近 10 年來實際最高年 發(fā) 電量 198萬 kwh（ 2021 年） ，最低年 發(fā) 電量 102 萬 kwh（ 2021 年） ，年均發(fā) 電量 萬 kwh。 電站運行現(xiàn)狀 XX 河壩 電站設(shè)計裝機 4 臺，總?cè)萘?825 kw。經(jīng)現(xiàn)場檢查和查閱資料，電站運行現(xiàn)狀歸納如下： ⑴ 電站水工建筑物陳舊，但基本能滿足發(fā)電運行要求。 ⑵ 機組出力效率明顯降低。 目前電站 1機組是上世紀 80 年代的產(chǎn)品，運行至今已有 30 多 年，現(xiàn) 出力只有 60%左右 。壩后電站 2機組容量 200Kw，水輪機轉(zhuǎn)輪磨耗嚴重，最大出力 150 kw，且發(fā)電機在出力 140kw 左右發(fā)熱嚴重，機組效率水平為 75%；3機組存在與 2機同樣現(xiàn)象，在設(shè)計水頭工況（設(shè)計水頭 Hr=17m 時）最大出力 200 kw，機組效率水平為 80%。近年來，由于機組空蝕磨蝕嚴重，設(shè)備老化等因素，機組出力逐年下降，目前，在水庫處正常水位，水輪機過額定設(shè)計流量時， 4機組出力 200 kw 左右，機組出力降低 15~20%左右，機組效率水平已低于 75%。 ⑶ 水輪機組檢修工作量逐年增大。機組都存在振動 過大，檢修難度大，費用過高，同時造成設(shè)備臨檢而不能發(fā)電；廠家制造工藝較差，機組水導(dǎo)處止水密封漏水嚴重，水導(dǎo)油盆經(jīng)常進水，水軸頸及軸瓦磨損嚴重造成水導(dǎo)振擺過大，每年的檢修費用很大。 ⑷ 機組和電氣設(shè)備已超過使用期限，嚴重老化，故障率高。發(fā)電機組、主變壓器、控制保護設(shè)備、起重設(shè)備都是上世紀 70 年代出廠產(chǎn)品，老化嚴重，有些配件已難以采購，電站雖能勉強維持運轉(zhuǎn)，但故障率高，運行狀況差，維修任務(wù)大，停電時間長，急需要更新改造。 3 電站存在的主要問題 XX 河壩 電站自 1979 年投產(chǎn)以來，已運行 30 多年，鑒 于電站建設(shè)時機電設(shè)備的制造技術(shù)水平較低，以及運行時間長，設(shè)備老化磨損嚴重，電站主要在設(shè)備方面存在諸多問題。 ⑴ 水輪機空蝕、磨蝕破壞嚴重 ① 水輪機轉(zhuǎn)輪葉片磨損嚴重。水輪機轉(zhuǎn)輪的材質(zhì)為普通碳鋼，抗空蝕能力低，目前，檢查發(fā)現(xiàn)葉片及下環(huán)的空蝕和泥沙磨損較嚴重，葉片背面的空蝕部位已被氣蝕成蜂窩狀。 ② 轉(zhuǎn)輪密封間隙過大。由于水軸頸及軸瓦磨損嚴重造成水導(dǎo)振擺過大，既造成較大的容積損失，同時又造成設(shè)備臨檢而不能發(fā)電。 ⑵ 機組出力、效率逐年下降 由于上世紀早期編制的水輪機模型轉(zhuǎn)輪型譜中可供各水頭段選用的轉(zhuǎn)輪型號少，電站只能 “套用 ”相近轉(zhuǎn)輪；其主要能量指標 (單位流量、單位轉(zhuǎn)速、模型效率 )都比較低。因而使機組偏離電站實際運行參數(shù)，導(dǎo)致水輪機偏離高效率區(qū)，造成機組運行的平均效率低、耗水量大，水能資源未能得到充分利用的。 本電站水輪機組新機時的效率大約為80%，由于水輪機通流部件空蝕、磨蝕導(dǎo)致的水力損失逐漸增大，目前機組效率已大幅下降。 ⑶ XX 河壩 電站原調(diào)速器型號為 YT 系列，經(jīng)過多年運行，調(diào)速器控制元件磨損老化、調(diào)節(jié)失靈；調(diào)速器是上世紀中生產(chǎn)的老式產(chǎn)品，備品備件無處采購，修復(fù)難度很大?，F(xiàn)全部更換為微機調(diào)速器，型號 YWT 系列，調(diào)速功 300600kgm。 ⑷ 電氣設(shè)備老化，故障率高。電站主變壓器三臺，型號分別為 S7315/400V2 臺 和S7400/400V，均是上世紀 80 年代產(chǎn)品；高壓開關(guān)柜、控制保護設(shè)備都是老式產(chǎn)品，繼電器、控制儀表、測量儀表全部是機械式產(chǎn)品，技術(shù)水平低，且運行時間長，已嚴重老化，運行中故障率高，耗電量大，既不安全，又不節(jié)能，難以適應(yīng)電站安全經(jīng)濟運行要求。 電站綜合能效評價 電站水能利用評價 XX 河水閘閘址以上控制集雨面積 , 干流長度 ，干 流坡降 44‰。 多年平均降雨量 1715mm， 多年平均蒸發(fā)量 。電站設(shè)計裝機 825kw，設(shè)計多年平均發(fā)電站 220 萬 kwh， 2021~2021 年電站實際年平均發(fā)電量 萬度。根據(jù)電站水4 能計算， XX 河壩 電站 壩址 控制 集雨面積 ， 多年平均流量 ，水能利用率僅 60%左右。由此可見 ，本站 水能利用率是很低的， 對 XX 河壩 電站增效擴容改造十分必要。 機組運行效率評價 目前電站 1機組水輪機型號為 ZD661LMY60，配套發(fā)電機型號為 TSN59/418，額定轉(zhuǎn)速 750r/min， 額定功率 125kw， 額定功 率因數(shù) （滯后），額定電壓 ，湖南 XX 縣水電設(shè)備 廠出品，為 1972 年 9 月的 產(chǎn)品，運行至今已有 30 年，現(xiàn)出力只有 50%左右，達到了報廢標準。 2機組容量 200Kw，水輪機型號均為 HL123WJ50，配套發(fā)電機型號為 TSWN85/3，額定轉(zhuǎn)速 750r/min， 額定功率 200kw， 額定功率因數(shù) （滯后），額定電壓 ， 2 臺水輪發(fā)電機組均為 邵陽市 水 輪發(fā)電機 廠 1979 年的 產(chǎn)品，水輪機轉(zhuǎn)輪磨耗嚴重，最大出力 150 kw，且發(fā)電機在出力 140kw 左右發(fā)熱嚴重，壩后電站 4機組容量 250Kw，水輪機型號均為 HL260WJ60，配套發(fā)電機型號為 TSWN9019，額定轉(zhuǎn)速 750r/min，額定功率因數(shù) （滯后），額定電壓 ， 2 臺水輪發(fā)電機組均為為 邵陽市 水 輪發(fā)電機 廠 1979 年的 產(chǎn)品，水輪機轉(zhuǎn)輪磨耗嚴重，最大出力 200 kw，且發(fā)電機在出力 210kw 左右發(fā)熱嚴重，機組效率水平為 80%。 由于機組出力效率低，單位電能耗水率大大增加，電站發(fā)電量大幅度減少，嚴重影響了電站經(jīng)濟效益的發(fā)揮。 電站增效擴容的可行性評價 XX 河壩 電站設(shè)計裝機 825kw，設(shè)計多年平均發(fā)電站 220 萬 kwh， 2021~2021 年電站實際年平均發(fā)電量 萬度。通過技術(shù)改造，電站裝機容量為 1000kw，多年平均發(fā)電量可達 萬 kwh，比原設(shè)計年增加發(fā)電量 萬 kwh，增加比例為 32%；比2021~2021 年電站實際年平均發(fā)電量 萬度增加發(fā)電量 萬 kwh，增加比例為%。 ⑴ 水量能滿足增發(fā)電量要求。 XX 河壩 電站發(fā)電多年平均可用水量 6528 萬 m3，改造后發(fā)電量 萬 kwh，需要供水量 4587 萬 m3。 ⑵ 引水建筑物能滿足輸送流量要求。發(fā)電輸水涵洞位于非溢流壩的右壩段，為鋼筋砼圓形涵 管，內(nèi)徑為 ，長 25m，進口底板高程為 ，原設(shè)計引用流量 6m3/s，設(shè)計流速為 ，擴容后設(shè)計引用流量 6m3/s，流速為 ，屬經(jīng)濟流速范圍，無需改造。 ⑶ 廠房及升壓站建筑物結(jié)構(gòu)尺寸能滿足技術(shù)改造要求。本次技術(shù)改造水輪發(fā)電機組5 臺數(shù) 減小 1 臺， 主變壓器臺數(shù)不 變 ，高低壓配電屏柜及輔助設(shè)備臺數(shù)與原來基本相同，控制保護采用微機自動化裝置，屏柜臺 數(shù)還有所減少，廠房及升壓站原有建筑物結(jié)構(gòu)及尺寸都能滿足改造要求。 ⑷ 更換水輪發(fā)電機組，出力效率會大幅度提高。原有 4水輪機組因老化磨蝕 嚴重，出力效率降至 77%左右，更換新機組后，機組綜合出力效率可達到 92%，與現(xiàn)狀相比，機組出力效率可增加 15%。 ⑹ 電量上網(wǎng)不存在問題。 XX 河壩 電站電力輸入 XX 縣電網(wǎng)， XX 縣電網(wǎng)與湖南省電網(wǎng)已連網(wǎng)。 XX 縣電網(wǎng)電力總裝機容量達到 100MW，用電負荷達到 116MW，年用電量達到 6 億 kwh。 XX 河壩 電站改造后比原設(shè)計年增加電量約 70 萬 kwh，對電網(wǎng)影響微小，且電站有水庫調(diào)節(jié)，發(fā)電穩(wěn)定，是優(yōu)質(zhì)電，電網(wǎng)將優(yōu)先接納，故增效改造后增加電量上網(wǎng)不存在問題。 從以上分析說明， XX 河壩 電站進行增效改造的條件基本上能滿足，所以， 對 XX河壩 電站進行增效擴容改造是可行的。 電站技術(shù)改造目標與內(nèi)容 電站技術(shù)改造目標 XX 河壩 電站增效擴容改造主要目標為： ⑴ 通過增效擴容改造 ，消除電站安全隱患， 減小不合理的裝機， 提高電站經(jīng)濟效益 ； ⑵ 水輪發(fā)電機組綜合效率由原設(shè)計 82%提高到 90%； ⑶ 多年平均發(fā)電量由原設(shè)計 250 萬 kwh 增加到 萬 kwh，增加發(fā)電量 萬kWh，增加比例為 32%。較改造前 10 年實際平均年發(fā)電量 年 kwh增加發(fā)電量 萬 kwh，增加比例為 %。 電站技術(shù)改造內(nèi)容 電站技 術(shù)改造主要項目如下： （一）水力機械 ⑴ 水輪機改造。水輪機更換 3 臺 ，拆除 1 臺 。 ⑵ 發(fā)電機更換。發(fā)電機更換 3 臺 ，拆除 1 臺 。 ⑶ 水輪機調(diào)速器更換。調(diào)速器 3 臺 ，拆除 1 臺 。 ⑷ 油、氣、水系統(tǒng)設(shè)備及管路更換。 （二）電氣設(shè)備更新改造 ⑴ 高低壓配電裝置更換。包括 廠用變、 10KV 高壓開關(guān)柜、 400V 低壓配電6 屏。 ⑵ 控制保護設(shè)備更換。包括發(fā)電機組及調(diào)速器機旁屏柜、微機控制保護裝置、微機監(jiān)控裝置、自動化裝置、直流系統(tǒng)裝置、工業(yè)電視裝置、通信系統(tǒng)裝置等。 ⑶ 升壓站設(shè)備更換。包括主變壓器 3 臺、斷路器、電壓互感器、電流 互感器、隔離開關(guān)、避雷器等。 水文 流域概況 XX 河 壩 位于湘江一級支流紫水河上游， ，地處 XX 縣 大廟口 境內(nèi)，距 XX 縣 35km。閘址以上