【正文】 m 31 壩頂長度 m 2．輸水建筑物進口高程 m 涵洞全長 m 斷面（直徑） m 鋼筋砼圓形設(shè)計引用流量 m3/s 6 6閘門尺寸 m 18工程特性表指 標序 號 及 名 稱 單 位技改前 本次技改備 注4．廠房壩后電站廠房尺寸（長寬） mm 渠首廠房尺寸（長寬） mm 水輪機安裝高程 m廠房地面高程 m5．開關(guān)站面積（長 寬） mm 2012 20126．主要機電設(shè)備渠首電站水輪機 1 臺 HL123WJ42 HLA551c—WJ—601 臺 ZD661LMy60 拆除發(fā)電機 1 臺 TSWN85/3 SFW2008/8501 臺 TSN59/7418 拆除調(diào)速器 臺 YT300 YWT300 機型臺 YT300 拆除勵磁 1 臺 FKL21 新型號靜止可控硅壩后電站水輪機 2臺HL260WJ60 HLA551c—WJ—71發(fā)電機 2臺TSWN9019 SFW40012/990調(diào)速器 手動調(diào)速器 SDT300 機型勵磁 FKL21 新型號靜止可控硅額定電壓 KV 主變壓器型號 1 1臺S7400/10/ S11250/主變壓器型號 2 2臺S71000/10/ S111000/19工程特性表指 標序 號 及 名 稱 單 位技改前 本次技改備 注2．主要建筑材料水泥 t 74砂子 m3 265卵石 m3 281塊石 m3 339鋼筋 t 3．所需勞動力總工日 工日 4．對外交通（公路）距離 km 35 XX 縣城5．施工期限總工期 月 6八、經(jīng)濟指標1．靜態(tài)總投資 萬元 2．總投資 萬元 其中：建筑工程 萬元 機電設(shè)備及安裝工程 萬元 金屬結(jié)構(gòu)及安裝工程 萬元 施工臨時工程 萬元 獨立費用 萬元 基本預備費 萬元 建設(shè)征地地及移民安置補償投資 萬元水土保持工程 萬元環(huán)境保護工程 萬元3．綜合利用經(jīng)濟指標水電站單位千瓦投資 元/kw單位電度投資 元/kwh發(fā)電成本 元/kwh經(jīng)濟內(nèi)部收益率 % 財務(wù)內(nèi)部收益率 % 上網(wǎng)電價 元/kwh投資回收期 年 202 現(xiàn)狀分析與評價 電站現(xiàn)狀分析 工程基本情況XX 河壩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，發(fā)電廠房 2 處，總裝機容量為 825kw。XX 河壩建于 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 Φ6 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 Φ12 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。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。211987 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，總裝機容量為 825kw，其中渠首電站裝機容量為 200+125kw，發(fā)電尾水進入總干渠，電站設(shè)計水頭 17m。壩后電站裝機容量 2 臺 250kw，發(fā)電尾水進入河床，電站設(shè)計水頭 。設(shè)計多年平均發(fā)電站 220 萬 kwh，近十年實際實際年平均發(fā)電量 萬度。XX 河壩近十年發(fā)電量統(tǒng)計表年份 發(fā)電量（萬度） 年份 發(fā)電量（萬度）2022 198 2022 1952022 173 2022 1272022 150 2022 1752022 210 2022 1452022 102 2022 170小計 833 812年均 電站運行現(xiàn)狀經(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。大壩、發(fā)電輸水涵洞、沖砂導流涵洞及壩后廠房等已使用 30 多年，目前現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，因鋼筋混凝土澆筑質(zhì)量差，且已運行多年，涵管砼剝蝕及露筋現(xiàn)象嚴重，并存在較多的環(huán)向裂縫，同時砼強度達不到原設(shè)計的 C20 的強度等級。電站廠房是磚混結(jié)構(gòu)建筑，較為陳舊，但廠房未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)下沉、墻體開裂、屋頂漏水等質(zhì)量問題，基本能滿足使用要求。升壓站設(shè)備基礎(chǔ)和構(gòu)架為低標號砼現(xiàn)澆，歷經(jīng) 30 多年的風雨侵蝕，有些表層砼已脫落，裸露出鋼筋，但沒有出現(xiàn)下沉、變形等問題，表象較差，但能維持使用。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22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。4 臺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，機組水導處止水密封漏水嚴重，水導油盆經(jīng)常進水，水軸頸及軸瓦磨損嚴重造成水導振擺過大，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。 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、磨蝕導致的水力損失逐漸增大，目前機組效率已大幅下降。⑶XX 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，修復難度很23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S7400/400V1 臺，均是上世紀 80 年代未產(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， 2022~2022 年電站實際年平均發(fā)電量 萬度。根據(jù)電站水能計算，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%；分析其主要原因有：⑴水輪機運行工況偏離了最優(yōu)工況。由本電站水輪機的實際運行范圍也可以看到，水輪機的過流能力偏小，而受發(fā)電機額定銘牌出力考核指標的需要，水輪機實際工作24在大流量、低效率和高空化區(qū)，把最優(yōu)區(qū)排除在運行范圍之外。由此產(chǎn)生的不良結(jié)果是：水輪機空蝕嚴重、運行效率低、水流噪聲偏大、穩(wěn)定性差。⑶水輪機實際運行工況已處于限制點外的大流量區(qū)，實際工作效率嚴重偏低。HL123 機型在新機條件下，在單位轉(zhuǎn)速 ，單位流量 ，模型效率也只有 %?？紤]到上世紀 70 年代產(chǎn)品真機與模型在導葉數(shù)量和尾水管形狀等方面的差異，真機效率比模型要低 12%，大約為 %。機組已運行 30 多年，水輪機通流部件空蝕、磨蝕導致的水力損失逐漸增大，使得機組綜合效率水平已降至 80%。與現(xiàn)代水輪發(fā)電機效率水平 92%相比，相差近 12%。 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， 2022~2022 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 2022~2022 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 6623 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，經(jīng)計算，屬經(jīng)濟流速范圍，可滿足要求。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