陡山水庫水電站增效擴容改造可行性分析

時文東，李傳娜，劉　璐（莒南縣陡山水庫管理處，山東 莒南 276634）

陡山水庫水電站增效擴容改造可行性分析

時文東，李傳娜，劉璐
（莒南縣陡山水庫管理處，山東 莒南 276634）

【摘要】根據陡山水庫水電站的具體情況，對陡山水電站的增效擴容改造進行可行性分析。增容改造后，裝機容量由3200kW增加到4800kW，將緩解當地用電緊張的局面，對加強農村基礎設施建設、發展農村集體經濟有重要意義，經濟效益和社會效益十分顯著。

【關鍵詞】陡山水庫；水電站；增效擴容；電站改造

莒南縣陡山水庫位于淮河水系沭河一級支流潯河干流下游，控制流域面積431km2，總庫容2.9億m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼有發電、水產養殖、旅游等多功能的大（2）型水庫。陡山水庫水電站位于水庫大壩南端，水電站設計年發電量500萬kW·h，1976-10并網發電，自運行至2012年累計發電9212萬kW·h。陡山水庫水電站原設計水頭15.5m，設計流量26m3/s，安裝高程103.5m，機組為福建南平電機廠生產的立式ZD661-LH-120型水輪機，配SF800-14/2150型發電機4臺，單臺裝機800kW，總裝機3200kW，是莒南縣內裝機容量最大的水電站。

1　改造的必要性分析

1.1是電站安全高效運行的迫切需要

陡山水庫水電站經過30多年的運行，水輪機、發電機、控制設備等都存在諸多問題。4臺水輪機轉輪葉片磨損氣蝕嚴重，葉片全部氣蝕穿孔，效率大大降低。2009年經重慶市天力水輪發電設備研究所對該機組進行效率實測，在設計水頭時，水輪機效率僅達到75%。由于電站設備安裝時的技術水平低，水輪機導水機構的低環水平度偏大，頂蓋變形，引起頂蓋的導葉軸孔與低環的導葉軸孔不同心，使導葉關閉不嚴，造成關機時必須先關閉前蝶閥才能停機，嚴重影響機組的安全運行。發電機的定子、轉子繞圈絕緣老化嚴重，定子溫度偏高，特別是夏季高溫時運行，極易發生絕緣擊穿事故。機組采用YT-1000調速器，各部件均已磨損、且漏油嚴重，致使開關不靈，自動化程度降低，手動油泵早已不能使用，如遇機組出現事故時，調速器將不能正常關機。

1.2是發展可再生資源的迫切需要

農村水電增效擴容不需要移民，不增加環境負擔，開發成本和電能質量均優于風能、太陽能等同類可再生資源。據統計，全國實施農村水電增效擴容，可使水資源利用率平均提高40%，不僅可鞏固226億kW的水電發電能力，還可以新增水電發電量105億kW·h。陡山水電站增效擴容后，將有效緩解當地用電緊張的現狀，保證當地工農業發展的用電需求，直接惠及當地農民，促進社會主義新農村建設。

2　增容改造的可行性分析

2.1存在富余水頭

陡山水庫于1986年進行了除險加固工程，水庫加固后，汛期限制水位為125.3m，興利水位127m，興利能力明顯增強。陡山水電站的設計水頭15.5m，設計水位120m，水庫常年運行水位高于水電站的運行水位，水資源得不到有效利用。近年來，水庫一直處于高水位運行，根據加固后水庫的實際運行狀況分析，水庫調洪期間水位基本維持在123～126m，與水電站原設計水位120m相比，有3～6m的水頭未被充分利用，水能資源利用效率低，存在較大的增效擴容空間。

2.2技術上的可行性分析

陡山水庫水電站是一座灌溉引水式水電站，水電站發電與灌溉相結合，充分利用水電站的尾水進行灌溉。汛前，水庫水位需控制在汛限水位125.3m以下，此時的上游來水全部用于發電，并盡量避免棄水。汛期，水庫來水一部分用于興利蓄水，一部分用于發電。非汛期，水庫水位達到興利水位127m以后，來水全部用于發電。

為保證陡山水電站增效擴容設計方案的科學合理，既達到增效擴容目的，又合理控制建設投資，共進行了4個技改方案的比選：方案一是單機組容量由800kW增大到1200kW，功率因數0.8，定轉子鐵芯不變，定子絕緣等級改為F級，增大定子線規，更改磁極線圈絕緣；方案二、方案三、方案四是按方案一的改動方法，但功率因數依次改為0.875、0.9、0.925。通過數據分析，由于方案一的定、轉子溫升太高，影響機組安全運行，方案三、方案四所需水位較高，運行時間短，方案二最為科學合理，推薦采用方案二。水電站原發電機型號為SF800-14/2150，功率800kW，功率因數為0.8，增容后型號為SF1200-14/2150，功率為1200kW，功率因數0.875。增容后的主要技術參數如下：型號SF1200-14/2150、容量1200kW、電壓6300V、電流125.7A、功率因數0.875（滯后）、轉速428.6r/min、頻率50Hz、飛逸轉速843r/min、絕緣等級F、接法Y、效率94%、勵磁電壓88V、勵磁電流352A。主要改造項目包括：發電機定子線圈加大導線截面積并將絕緣等級由B級升為F級；轉子線圈更換層間絕緣及加匝；定子輔助材料更換；更換水輪機轉輪等。

2.3經濟效益分析

陡山水庫水電站增效擴容后，電站總裝機容量由3200kW增大到4800kW，增加裝機容量1600kW，按每年平均運行100d計算，年可多發電357萬kW,上網電價按0.37元/度，每年可增收132.09萬元，2~3年內可收回投資。同時可有力地支持工農業發展，緩解當地的用電緊張局面，經濟效益和社會效益十分顯著。

（責任編輯崔春梅）

【中圖分類號】TV738

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-06-0029-01

收稿日期：2015-02-17

作者簡介：時文東（1974—），男，工程師