（湖南湘能電力股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

渠水朗江水電站增效擴(kuò)容改造工程方案優(yōu)化

袁 斌

（湖南湘能電力股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

為充分利用水能資源，響應(yīng)國(guó)家倡導(dǎo)的增效擴(kuò)容的號(hào)召，朗江電站進(jìn)行了增效擴(kuò)容改造，作者對(duì)初步設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行了優(yōu)化論證，提出了優(yōu)化方案，可供類似工程的建設(shè)者借鑒。

渠水朗水電站；增效擴(kuò)容；方案優(yōu)化

一、工程概況

朗江水電站工程位于湖南省會(huì)同縣渠水下游朗江鎮(zhèn)，以發(fā)電為主、兼有航運(yùn)、公路交通等綜合效益。總庫(kù)容8700萬(wàn)m3，為日調(diào)節(jié)水庫(kù)，電站總裝機(jī)容量22.5MW。該工程于1990年10月動(dòng)工興建，1993年5月第一臺(tái)機(jī)發(fā)電，1996年竣工。

該電站已投運(yùn)20多年，機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，部分已成為淘汰產(chǎn)品，備品備件困難，若不進(jìn)行更新改造，朗江水電站將面臨廢棄的危險(xiǎn)，即使解決了防汛問(wèn)題，設(shè)備安全高效運(yùn)行也沒(méi)有保障。為此，為充分利用水能資源，響應(yīng)國(guó)家倡導(dǎo)的增效擴(kuò)容的號(hào)召，公司于2012年向政府相關(guān)部門申報(bào)了《朗江水電站增效擴(kuò)容改造》項(xiàng)目并委托懷化水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)朗江電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)。

二、增效擴(kuò)容工程改造技術(shù)方案優(yōu)化

下面結(jié)合設(shè)計(jì)院初步設(shè)計(jì)論證的成果及本人的補(bǔ)充意見(jiàn)一并將主要增效擴(kuò)容項(xiàng)目分錄如下：

1水工建筑工程的改造

1.1 廠房防洪工程改造

將原高程250.52m的廠區(qū)防洪墻、廠房尾水防洪墻、廠房左側(cè)局部防洪墻加高到高程為254.6m的防洪擋水墻，基本滿足原設(shè)計(jì)300年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 溢流壩下游導(dǎo)流墻加高改造

將原高程248m的導(dǎo)流墻加高至251m，滿足導(dǎo)流墻高程高于尾水水位高程的要求。

1.3 尾水閘墩加高改造

將原高程243.386m的尾水閘墩加高至251m，滿足尾水閘門的運(yùn)行要求。

1.4 廠房伸縮縫防滲處理

廠房3#機(jī)上游左上角，機(jī)組與安裝間，機(jī)組與機(jī)組間有滲漏水，需作防滲處理。

1.5 砼重力壩防滲、胸墻堵漏及廠房頂防滲處理

因重力壩、胸墻及廠房頂滲漏嚴(yán)重，致使廠房相當(dāng)潮濕，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境十分惡劣，必須進(jìn)行重力壩、胸墻堵漏及廠房頂防滲處理。

1.6 弧門檢修門槽二期砼灌漿處理

弧門檢修門槽二期砼，由于施工澆筑不規(guī)范，致使門槽預(yù)埋件基本呈現(xiàn)全裸狀態(tài)，如不進(jìn)行灌漿處理，可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)埋件脫落、檢修門落閘后漏水嚴(yán)重等問(wèn)題，需進(jìn)行灌漿處理。

1.7 大壩觀察設(shè)施更新改造

大壩觀測(cè)設(shè)施已廢棄多年，本次改造應(yīng)恢復(fù)大壩觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)壩軸線重新進(jìn)行復(fù)核定位，同時(shí)購(gòu)置觀測(cè)儀器。

2水力機(jī)械及發(fā)電設(shè)備工程

2.1 水輪機(jī)更新改造

原來(lái)兩臺(tái)ZZ560-LH-275及一臺(tái)ZD560-LH-275水輪機(jī)，更換效率更高、過(guò)流量更大的兩臺(tái)ZZ660-LH-275及一臺(tái)ZD660-LH-275水輪機(jī)，同時(shí)更換3臺(tái)機(jī)的頂蓋及相應(yīng)的附屬設(shè)施。改造后的水輪機(jī)效率在12.5m的設(shè)計(jì)水頭下效率可提高10個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 發(fā)電機(jī)更新改造

發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子不需更換。但發(fā)電機(jī)空氣冷卻器及各導(dǎo)瓦冷卻器已超過(guò)使用年限，堵塞和漏水嚴(yán)重，需更換；原有金屬推力瓦需更換為塑料瓦；發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行全部清洗。

2.3 調(diào)速器更新改造

三臺(tái)機(jī)的接力器密封損壞，漏油嚴(yán)重，必須更換。

2.4 勵(lì)磁更新改造

三套勵(lì)磁裝置的勵(lì)磁主回路老化嚴(yán)重，保護(hù)由于元件損壞已退出，可靠性、穩(wěn)定性、速動(dòng)性差，必須更換。

2.5 基礎(chǔ)自動(dòng)化元件更新改造

基礎(chǔ)自動(dòng)化元件使用年限久，絕大部分已老化，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確、動(dòng)作不可靠，必須全部更換。

2.6 機(jī)組技術(shù)供水更新改造

尾水水位提高后，原自流供水系統(tǒng)不能滿足水壓要求，必須新增4臺(tái)流量270m3/h、揚(yáng)程27.5m、功率45kW的離心水泵作為技術(shù)供水泵并增加相應(yīng)的管路、閥門、控制柜。

2.7 排水泵更新改造

排水系統(tǒng)分廠內(nèi)（檢修和滲漏合一）、廠區(qū)排水兩部分，尾水位提高后，滲漏水量將增加，須增大排水功率。原廠內(nèi)3臺(tái)額定排水流量為122-204m3/h的深井泵需更換成220-264m3/h型深井泵。廠區(qū)3臺(tái)排水泵更換成流量為300m3/h、揚(yáng)程20m的離心泵。

2.8 氣系統(tǒng)更新改造

高、低壓氣機(jī)已超過(guò)使用年限，設(shè)備軸承及軸承座、傳動(dòng)軸磨損嚴(yán)重，必須更換。

2.9 油、水、氣系統(tǒng)管道及閥門更新改造

油、水、汽系統(tǒng)管道“三漏”和結(jié)垢嚴(yán)重，閥門操作不靈，應(yīng)予全部更換。

2.10 水力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更新改造

現(xiàn)水力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已廢棄多年，需恢復(fù)以利機(jī)組監(jiān)測(cè)及試驗(yàn)。

3電氣一次部分

電氣主接線維持原方式不變。取消原10kV電壓等級(jí)的配電裝置，有關(guān)電氣設(shè)備仍按與目前發(fā)電機(jī)容量相配套選擇。

3.1110 kV、35kV開(kāi)關(guān)站設(shè)備絕緣老化，無(wú)備品，同時(shí)又不能滿足“五防”要求，必須全部進(jìn)行更換。

3.2 6.3kV開(kāi)關(guān)柜絕緣老化，不能滿足“五防”要求、無(wú)備品，必須全部進(jìn)行更換。

3.3 現(xiàn)有兩臺(tái)主變分別為SFS8-20000和SF10-10000，盡管空載損耗比目前最新節(jié)能變壓器SS11-16000、S11-8000的要大12kW，但折算后負(fù)載損耗要少21kW。考慮現(xiàn)有兩臺(tái)主變才使用20年，綜合損耗比最新節(jié)能變壓器還小，安全系數(shù)也更大，并與發(fā)電機(jī)容量相配套具有更大的負(fù)荷輸出能力，現(xiàn)有兩臺(tái)主變不更換；但是二臺(tái)主變存在密封老化，漏油嚴(yán)重、氣囊呼吸功能異常等問(wèn)題，必須進(jìn)行檢修，同時(shí)將橡膠式油枕更換為金屬波紋管油枕。

3.4 目前，6.3kV高壓室到發(fā)電機(jī)、主變的連接為裸露鋁排。為防小動(dòng)物及便于室內(nèi)外的封堵，吸取96年“7.17”事故教訓(xùn)（當(dāng)時(shí)裸露鋁排短路，失去廠用電，排水泵無(wú)法工作），發(fā)電機(jī)出線到高壓室鋁排母線外包熱塑套管，高壓室到主變壓器鋁排更換成防火型銅芯電纜。

3.5 全廠動(dòng)力電纜絕緣老化，必須全部進(jìn)行更換。

3.6 因原電纜橋架因銹蝕嚴(yán)重，部分已處于快斷落狀態(tài)，需對(duì)電纜橋架進(jìn)行全部更換。

3.7 廠用電系統(tǒng)改造

現(xiàn)有低壓配電裝置采用PGL型固定式低壓配電柜，采用熔斷器保護(hù)，柜內(nèi)設(shè)備均屬淘汰產(chǎn)品，不能滿足“五防”要求。廠用變壓器為兩臺(tái)S9-200油浸式變壓器。供、排水系統(tǒng)改造后，廠用負(fù)荷增大，原廠用電系統(tǒng)容量不夠。因此，將低壓饋電屏PGL更換成抽屜式低壓開(kāi)關(guān)柜；廠用變更換成兩臺(tái)400kVA的干式變壓器、電力電纜更換成容量較大型。

為提高防洪保安電源的可靠性和獨(dú)立性，添置一臺(tái)200kW柴油發(fā)電機(jī)。

3.8 照明系統(tǒng)改造

現(xiàn)有廠房照明存在線路凌亂，布置不合理，光度不夠和電纜絕緣低等問(wèn)題，必須對(duì)燈具和線路進(jìn)行全部改造。

4電氣二次部分

4.1 電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)已使用12年，元件老化，模塊插件經(jīng)常燒壞，工控機(jī)經(jīng)常死機(jī)，可靠性已很差，必須改造。

4.2 蓄電池早已超過(guò)使用年限，現(xiàn)容量不到額定容量的三分之二，浮充裝置設(shè)備早已超過(guò)使用年限，無(wú)備品。蓄電池和浮充裝置必須更換；

4.3 為適應(yīng)電監(jiān)辦要求及調(diào)度管理需要，新增光纖通訊系統(tǒng)。

4.4 全站繼電保護(hù)裝置使用年限已久，元件老化嚴(yán)重，可靠性差，必須全部更換。

4.5 新增工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。

4.6 電流互感器、電壓互感器的二次電纜截面積不適應(yīng)保護(hù)、計(jì)量的新要求，必須更換。

4.7 新增水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，以提高水能利用和防汛安全。

4.8 完善消防及報(bào)警設(shè)施。

對(duì)原消防設(shè)施進(jìn)行改造、更換，以適應(yīng)消防要求，同時(shí)新增火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

4.9 新增通風(fēng)系統(tǒng)。尾水水位上升至250m高程后，廠房滲水量將增加，廠房發(fā)電機(jī)層以下潮濕和結(jié)露將更嚴(yán)重，必須新增通風(fēng)系統(tǒng)，以利設(shè)備的安全運(yùn)行。

5金屬結(jié)構(gòu)

5.1 啟閉機(jī)大修

弧門啟閉機(jī)和進(jìn)水口工作門啟閉機(jī)自投運(yùn)以來(lái)，未對(duì)設(shè)備進(jìn)行過(guò)大修。按照運(yùn)行設(shè)管理規(guī)定，改造時(shí)應(yīng)對(duì)弧門啟閉機(jī)和進(jìn)水口工作門啟閉機(jī)進(jìn)行大修，同時(shí)起吊鋼絲繩更換為不銹鋼鋼絲繩。

5.2 閘門噴鋅防腐及止漏處理

對(duì)所有閘門進(jìn)行噴鋅防腐處理，更換已老化的止水橡皮。

5.3 弧門檢修門移動(dòng)啟閉機(jī)更換

弧門檢修門移動(dòng)啟閉機(jī)采用兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆配備拉桿操作。上、下啟閉門和移動(dòng)過(guò)程中難以同步，無(wú)滑動(dòng)導(dǎo)線，臨時(shí)拉線，操作困難，存在較大嚴(yán)重安全隱患，應(yīng)予更換。

5.4 尾水閘門及啟閉機(jī)更新

尾水水位抬高后，尾水閘門的主、次梁的計(jì)算應(yīng)力超出規(guī)范要求，必須更換閘門及啟閉機(jī)。由于門槽更換困難，保留原門槽不變。。

5.5 為了提高攔污和清污能力，對(duì)進(jìn)水口欄污排進(jìn)行大修，更換清污機(jī)。

三、方案評(píng)價(jià)

初步估算完成項(xiàng)目需投資4513.57萬(wàn)元，其中土建工程576.68萬(wàn)元，機(jī)電設(shè)備工程為2758.10萬(wàn)元，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備工程及為175.51萬(wàn)元，臨時(shí)工程為119.70萬(wàn)元，其他費(fèi)用為617.2萬(wàn)元，預(yù)備費(fèi)204.21萬(wàn)元，利息62.16萬(wàn)元。估算投資比初步設(shè)計(jì)概算減少1037萬(wàn)元，減少的主要原因是發(fā)電機(jī)及變壓器在保證增效和安全的條件下，沒(méi)有大拆大換，從而實(shí)現(xiàn)在增效、安全的基礎(chǔ)上投資的優(yōu)化。在增效擴(kuò)容改造工程的具體實(shí)施過(guò)程中，還要堅(jiān)持實(shí)事求是、節(jié)約辦企業(yè)的精神，使優(yōu)化工作得到更進(jìn)一步提升。

[1]陳卓英，黃智敏，鐘勇明，等.紅橋水電站增效擴(kuò)容改造工程堰型優(yōu)化試驗(yàn)研究[J].廣東水利水電，2013（10）.

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