麻陽二級電站報廢重建方案探討

陳慧妃

(武義縣水利水電勘測設計所 321200)

陳法根

(武義縣河道堤防管理所 321200)

1 工程概況

麻陽二級電站為跨流域開發的梯級引水式電站，現總裝機容量為3700kW。龍潭水庫為麻陽一、二級電站年徑流調節水庫，總庫容273萬m3。原麻陽二級電站于1977年底建成投產，位于武義縣白姆鄉麻陽，引水口在一級電站尾水上的龍潭溪，引水系統總長4756m。壓力水管的上游水位492.44m，下游水位206.45m，電站靜水頭286m，現二級電站安裝兩臺單機容量為1600kW的水斗式水輪發電機組，設計年均發電量為1000萬kW·h。根據電站運行記錄統計，多年平均發電量為1312萬kW·h，超過了設計發電量且輻度較大。因此擬對電站報廢重建，通過整修維護水工建筑物，擴大明渠斷面及引水鋼管直徑，將引水流量從1.5m3/s增加至2.0m3/s，更換水輪機、發電機及其配套輔助設備，工程總投資1056萬元。電站報廢重建投產后電站保證出力2105kW，年發電量1339.2萬kW·h，設備年利用小時數為4000h。

2 電站報廢重建的必要性

麻陽二級電站投產至今運行33年，機電設備已達到報廢年限，機組及其附屬設備、電氣配套設備雖經多次檢修，性能仍然達不到規范要求，電站存在重大的安全事故隱患。同時麻陽一、二級電站裝機容量偏小，龍潭水庫每年棄水量達350萬m3，造成水力資源浪費，影響電站的經濟效益。為了改變電站設備陳舊落后的現狀，確保電站安全運行，提高電站發電效益，麻陽二級電站報廢重建是必要的。

3 水能計算及電站增容規模

龍潭水庫所在地多年平均降雨量為1785mm，徑流深為1100m。二級電站引水隧洞和明渠過水流量為1.8～2.0m3/s，壓力水管為鋼絲網壓力管，原二級電站設計流量為1.5m3/s，流速已達2.984m3/s，超出鋼絲網壓力管經濟流速范圍，二級電站增容的條件因此受到限制。通過計算確定二級電站報廢重建的裝機容量由2×1600kW增容至2×2000kW，報廢重建后年發電量為1339.2萬kW·h，年增加發電量60萬kW·h。

4 電站報廢重建方案

4.1 水力機械

4.1.1 水輪機部分

a.水輪機額定水頭選擇。電站上游正常水位492.44m，水輪機中心高程206.45m，引水系統水頭損失為 hf=6.738Q2(m)，電站兩臺機發額定出力2000kW時，引水流量為1.854m3/s，引水系統損失為23.2m，此時水輪機凈水頭為262.8m。為保證電站汛期能滿足裝機容量并使機組具有一定的超發能力，選擇水輪機額定水頭為262.0m。

b.水輪機選型。麻陽二級電站1、2號機原水輪機型號為QJ—W—116/13.5，原水輪機能夠滿足水電站裝機增容至2×2000kW的要求。但由于該水輪機轉輪(型號Y1，即CJ22)是我國于20世紀40年代從美國引進的，總的能量指標偏低，模型轉輪最優效率只有86.7%，已屬淘汰產品。機組經過30多年的運行，水輪機空蝕嚴重，效率下降。

水輪機模型轉輪性能參數比較表

上表中的CJ22(Y1)轉輪是1978年中小型水電行業會議審批的《中小型沖擊式水輪機暫行系列型譜》中的轉輪，存在水輪機效率較低(模型最高效率只有86.7%)、振動噪聲較大、噴嘴口及水斗空蝕磨損較嚴重等問題。CJA237、CJA475轉輪為某電機研究所引進吸收國外技術研制并已通過模型試驗的轉輪。CJA475轉輪較CJA237轉輪效率略高，單位流量大，在云南以禮河電站投入真機運行，但由于制造上的缺陷，轉輪運行一段時間后發生了斷斗事故。CJA237轉輪自1985年試驗成功后，在我國使用的時間較長，使用的電站較多，制造廠家已積累了一定的設計制造經驗。因此，該電站報廢重建工程水輪機模型轉輪為CJA237轉輪。

通過比選，CJA237的模型轉輪能滿足要求，考慮真機與模型的直徑比不同，真機換算至模型的單位流量按= Q/[ ( dot/dom)2×/]計算。經計算，水輪機采用 CJA237—W—116/13.5型。另外，為了提高水輪機的強度和增強水輪機的抗空蝕能力，延長設備檢修間隔，轉輪采用1Cr13Ni4Mn不銹鋼整體鑄造。

4.1.2 發電機部分

水輪機出力由原1705kW增強到2105kW，為增加機組運行利用率，充分利用水輪機的潛力，同時進行了發電機的更換，合理增加發電機的容量。

原發電機線圈主絕緣為B/B級瀝青云母帶，絕緣層較厚。新發電機采用新型高壓薄絕緣結構以增加導線截面，同時提高絕緣耐熱等級至F級。根據水輪機的額定轉速和機組容量，配套SFW2000—12/1730型水輪發電機。

4.1.3 調速器更換

原調速器為機械液壓調速器，經33年使用，調速器設備陳舊落后，存在自動調速不靈敏、操作失靈等問題，影響機組的安全運行;同時考慮電站報廢重建后，電氣采用計算機監控，因此調速器作整體更換。電站報廢重建后，噴針接力器操作功約131kg·m，折向器接力器操作功約760kg·m。調速器選用CYWT—1型沖擊式微機調速器，調速器采用電氣柜、機械柜、油壓裝置三位一體組合式，油壓裝置額定工作油壓4.0MPa。

4.1.4 進水閥更換及制動閥選型

為了保證水輪機安全可靠運行，機組檢修時切斷水流及機組調節系統失靈時保護機組，現每臺水輪機前裝設一臺直徑為500mm的轉動式進水閥，該進水閥采用水壓驅動、手動控制，經近30年使用，存在漏水嚴重等問題;同時考慮電站報廢重建后，電氣采用計算機監控，因此進水閥做整體更換。根據電站的最大水頭，進水閥選用 Z941T—40型電動閘閥，閘閥公稱直徑500mm，允許壓力4.0MPa。

機組停機制動利用水流沖擊水斗背面使機組停止轉動，水流由制動閥控制，原制動閥采用水壓驅動、手動控制，為實現機組自動控制，新機組制動閥選用Z941T—40型電動閘閥，閘閥公稱直徑65mm，允許壓力4.0MPa。

4.1.5 橋式起重機更換

現廠房橋機的額定起吊重量為10t，而實際最重件重量為12t，橋機起吊能力不夠，應予以更換。起重機選用電動葫蘆雙梁橋式起重機，起重量為16/3t，跨度為9.5m。

4.2 電工

a.接入系統方案。麻陽二級電站報廢重建后裝機為2×2000kW，經過一臺S9—5000/35型變壓器升至35kW接入35kV母線與麻陽一級電站和麻陽三、四級電站一同送出，導線由LGJ—50改為LGJ—95。

b.電氣主接線。電站主變為一臺S9—5000/35型變壓器，主接線采用二機一變擴大單元接線，經主變升壓至35kV接入35kV母線。

c.變壓開關設備。將GG/A型固定式開關柜置換成 XGN2—10固定式開關柜 ZN28—10真空開關。另外，電站主變高壓側為35kV系統，其主開關DW型多油斷路器，現屬淘汰產品，重建后更換為LW8—35型SF6斷路器。

d.電源系統。電站廠用電配電柜采用GGD型全封閉固定式低壓配電屏，并設一臺SC—50/6型廠用變壓器接在電站6kV母線，設一臺SC—50/10型廠用變壓器，接在電站10kV母線。

e.勵磁系統。勵磁系統全部更新，采用自并激PLC型微機勵磁系統配環氧澆鑄干式勵磁變。

f.控制保護系統。從小型水電站監控系統的發展趨勢、電站的實際情況及長遠發展考慮，該電站報廢重建后的監控系統采用計算機監控。整個監控系統采用分層分布式結構，系統可靠性較高，可方便與系統調度實現四遙。同時還可減少運行人員，減輕運行人員的勞動強度。機旁采用LCU就地控制單元和PLC可編程控制器實現機組的開、停機操作，調整和顯示，LCU采用多CPU分布式、模塊化結構。中控室主要通過操作計算機專用鍵盤完成對電站設備的控制、監視和管理，主控端采用分層分布式結構，預留與上級調度系統的接口及電站管理信息系統的接口。

5 結語

麻陽二級電站建成后資源優勢轉化為經濟優勢，并在實現以電代柴、保護森林資源、減少水土流失、改善生態環境、加快武義縣電氣化建設中起到積極作用。