陡山水库水电站增效扩容改造可行性分析

时文东，李传娜，刘　璐（莒南县陡山水库管理处，山东 莒南 276634）

陡山水库水电站增效扩容改造可行性分析

时文东，李传娜，刘璐
（莒南县陡山水库管理处，山东 莒南 276634）

【摘要】根据陡山水库水电站的具体情况，对陡山水电站的增效扩容改造进行可行性分析。增容改造后，装机容量由3200kW增加到4800kW，将缓解当地用电紧张的局面，对加强农村基础设施建设、发展农村集体经济有重要意义，经济效益和社会效益十分显著。

【关键词】陡山水库；水电站；增效扩容；电站改造

莒南县陡山水库位于淮河水系沭河一级支流浔河干流下游，控制流域面积431km2，总库容2.9亿m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼有发电、水产养殖、旅游等多功能的大（2）型水库。陡山水库水电站位于水库大坝南端，水电站设计年发电量500万kW·h，1976-10并网发电，自运行至2012年累计发电9212万kW·h。陡山水库水电站原设计水头15.5m，设计流量26m3/s，安装高程103.5m，机组为福建南平电机厂生产的立式ZD661-LH-120型水轮机，配SF800-14/2150型发电机4台，单台装机800kW，总装机3200kW，是莒南县内装机容量最大的水电站。

1　改造的必要性分析

1.1是电站安全高效运行的迫切需要

陡山水库水电站经过30多年的运行，水轮机、发电机、控制设备等都存在诸多问题。4台水轮机转轮叶片磨损气蚀严重，叶片全部气蚀穿孔，效率大大降低。2009年经重庆市天力水轮发电设备研究所对该机组进行效率实测，在设计水头时，水轮机效率仅达到75%。由于电站设备安装时的技术水平低，水轮机导水机构的低环水平度偏大，顶盖变形，引起顶盖的导叶轴孔与低环的导叶轴孔不同心，使导叶关闭不严，造成关机时必须先关闭前蝶阀才能停机，严重影响机组的安全运行。发电机的定子、转子绕圈绝缘老化严重，定子温度偏高，特别是夏季高温时运行，极易发生绝缘击穿事故。机组采用YT-1000调速器，各部件均已磨损、且漏油严重，致使开关不灵，自动化程度降低，手动油泵早已不能使用，如遇机组出现事故时，调速器将不能正常关机。

1.2是发展可再生资源的迫切需要

农村水电增效扩容不需要移民，不增加环境负担，开发成本和电能质量均优于风能、太阳能等同类可再生资源。据统计，全国实施农村水电增效扩容，可使水资源利用率平均提高40%，不仅可巩固226亿kW的水电发电能力，还可以新增水电发电量105亿kW·h。陡山水电站增效扩容后，将有效缓解当地用电紧张的现状，保证当地工农业发展的用电需求，直接惠及当地农民，促进社会主义新农村建设。

2　增容改造的可行性分析

2.1存在富余水头

陡山水库于1986年进行了除险加固工程，水库加固后，汛期限制水位为125.3m，兴利水位127m，兴利能力明显增强。陡山水电站的设计水头15.5m，设计水位120m，水库常年运行水位高于水电站的运行水位，水资源得不到有效利用。近年来，水库一直处于高水位运行，根据加固后水库的实际运行状况分析，水库调洪期间水位基本维持在123～126m，与水电站原设计水位120m相比，有3～6m的水头未被充分利用，水能资源利用效率低，存在较大的增效扩容空间。

2.2技术上的可行性分析

陡山水库水电站是一座灌溉引水式水电站，水电站发电与灌溉相结合，充分利用水电站的尾水进行灌溉。汛前，水库水位需控制在汛限水位125.3m以下，此时的上游来水全部用于发电，并尽量避免弃水。汛期，水库来水一部分用于兴利蓄水，一部分用于发电。非汛期，水库水位达到兴利水位127m以后，来水全部用于发电。

为保证陡山水电站增效扩容设计方案的科学合理，既达到增效扩容目的，又合理控制建设投资，共进行了4个技改方案的比选：方案一是单机组容量由800kW增大到1200kW，功率因数0.8，定转子铁芯不变，定子绝缘等级改为F级，增大定子线规，更改磁极线圈绝缘；方案二、方案三、方案四是按方案一的改动方法，但功率因数依次改为0.875、0.9、0.925。通过数据分析，由于方案一的定、转子温升太高，影响机组安全运行，方案三、方案四所需水位较高，运行时间短，方案二最为科学合理，推荐采用方案二。水电站原发电机型号为SF800-14/2150，功率800kW，功率因数为0.8，增容后型号为SF1200-14/2150，功率为1200kW，功率因数0.875。增容后的主要技术参数如下：型号SF1200-14/2150、容量1200kW、电压6300V、电流125.7A、功率因数0.875（滞后）、转速428.6r/min、频率50Hz、飞逸转速843r/min、绝缘等级F、接法Y、效率94%、励磁电压88V、励磁电流352A。主要改造项目包括：发电机定子线圈加大导线截面积并将绝缘等级由B级升为F级；转子线圈更换层间绝缘及加匝；定子辅助材料更换；更换水轮机转轮等。

2.3经济效益分析

陡山水库水电站增效扩容后，电站总装机容量由3200kW增大到4800kW，增加装机容量1600kW，按每年平均运行100d计算，年可多发电357万kW,上网电价按0.37元/度，每年可增收132.09万元，2~3年内可收回投资。同时可有力地支持工农业发展，缓解当地的用电紧张局面，经济效益和社会效益十分显著。

（责任编辑崔春梅）

【中图分类号】TV738

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-06-0029-01

收稿日期：2015-02-17

作者简介：时文东（1974—），男，工程师