东安县杨江河坝电站增效扩容改造(2)

2019-03-22 16:11

灌溉引水管(即高涵)位于大坝左端,为浆砌石箱型涵,进口高程269.92m,断面尺寸为0.5m×0.7m。进口设钢质平板直升式工作闸门,由5T手摇丝杆启闭机启闭。

1987年新建发电、灌溉引水涵管位于大坝右端,进口高程261.8m,为钢筋砼衬砌的圆管,主管直径1.5m,出口分为三根岔管,2根发电管,管内径为0.8m,1根灌溉管,管内径为0.7m。涵管进口设钢质平板直升式工作闸门,由5T手摇丝杆启闭机启闭。

电站厂房2处,其中坝后电站装机容量为2*250kw,发电尾水进入河床,电站设计水头19.5m。渠首电站装机容量为200+125kw,发电尾水进入引水渠,电站设计水头17m。

电站水轮发电机组目前已运行30多年,由于水轮机过流部件受高速含沙水流的冲击、空蚀磨蚀破坏较严重,辅助设备老化,近年来出现了较多的问题,机组效率大幅降低,发电量逐年减少,电站设计年发电量220万kwh,近10年来实际最高年发电量198万kwh(2003年),最低年发电量102万kwh(2007年),年均发电量164.5万kwh。 1.1.2电站运行现状

扬江河坝电站设计装机4台,总容量825 kw。经现场检查和查阅资料,电站运行现状归纳如下:

⑴电站水工建筑物陈旧,但基本能满足发电运行要求。

⑵机组出力效率明显降低。目前电站1#机组是上世纪80年代的产品,运行至今

已有30多年,现出力只有60%左右。坝后电站2#机组容量200Kw,水轮机转轮磨耗严重,最大出力150 kw,且发电机在出力140kw左右发热严重,机组效率水平为75%;3#机组存在与2#机同样现象,在设计水头工况(设计水头Hr=17m时)最大出力200 kw,机组效率水平为80%。近年来,由于机组空蚀磨蚀严重,设备老化等因素,机组出力逐年下降,目前,在水库处正常水位,水轮机过额定设计流量时,4#机组出力200 kw左右,机组出力降低15~20%左右,机组效率水平已低于75%。

⑶水轮机组检修工作量逐年增大。机组都存在振动过大,检修难度大,费用过高,同时造成设备临检而不能发电;厂家制造工艺较差,机组水导处止水密封漏水严重,水导油盆经常进水,水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大,每年的检修费用很大。

⑷机组和电气设备已超过使用期限,严重老化,故障率高。发电机组、主变压器、控制保护设备、起重设备都是上世纪70年代出厂产品,老化严重,有些配件已难以采购,电站虽能勉强维持运转,但故障率高,运行状况差,维修任务大,停电时间长,急需要更新改造。

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1.1.3电站存在的主要问题

扬江河坝电站自1979年投产以来,已运行30多年,鉴于电站建设时机电设备的制造技术水平较低,以及运行时间长,设备老化磨损严重,电站主要在设备方面存在诸多问题。

⑴水轮机空蚀、磨蚀破坏严重

①水轮机转轮叶片磨损严重。水轮机转轮的材质为普通碳钢,抗空蚀能力低,目前,检查发现叶片及下环的空蚀和泥沙磨损较严重,叶片背面的空蚀部位已被气蚀成蜂窝状。

②转轮密封间隙过大。由于水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大,既造成较大的容积损失,同时又造成设备临检而不能发电。

⑵机组出力、效率逐年下降

由于上世纪早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少,电站只能“套用”相近转轮;其主要能量指标(单位流量、单位转速、模型效率)都比较低。因而使机组偏离电站实际运行参数,导致水轮机偏离高效率区,造成机组运行的平均效率低、耗水量大,水能资源未能得到充分利用的。本电站水轮机组新机时的效率大约为80%,由于水轮机通流部件空蚀、磨蚀导致的水力损失逐渐增大,目前机组效率已大幅下降。

⑶扬江河坝电站原调速器型号为YT系列,经过多年运行,调速器控制元件磨损老化、调节失灵;调速器是上世纪中生产的老式产品,备品备件无处采购,修复难度很大。现全部更换为微机调速器,型号YWT系列,调速功300-600kgm。

⑷电气设备老化,故障率高。电站主变压器三台,型号分别为S7-315/400V2台和S7-400/400V,均是上世纪80年代产品;高压开关柜、控制保护设备都是老式产品,继电器、控制仪表、测量仪表全部是机械式产品,技术水平低,且运行时间长,已严重老化,运行中故障率高,耗电量大,既不安全,又不节能,难以适应电站安全经济运行要求。

1.1.4电站综合能效评价

1、电站水能利用评价

扬江河水闸闸址以上控制集雨面积78.63km2, 干流长度17.3km,干流坡降44‰。多年平均降雨量1715mm,多年平均蒸发量1462.6mm。电站设计装机825kw,设计多年平均发电站220万kwh, 2002~2011年电站实际年平均发电量164.5万度。根据电站

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水能计算,扬江河坝电站坝址控制集雨面积78.63km2,多年平均流量1.77m3/s,水能利用率仅60%左右。由此可见,本站水能利用率是很低的,对扬江河坝电站增效扩容改造十分必要。

2、机组运行效率评价

目前电站1#机组水轮机型号为ZD661-LMY-60,配套发电机型号为TSN59/41-8,额定转速750r/min,额定功率125kw,额定功率因数0.8(滞后),额定电压0.38kv,湖南东安县水电设备厂出品,为1972年9月的产品,运行至今已有30年,现出力只有50%左右,达到了报废标准。2#机组容量200Kw,水轮机型号均为HL123-WJ-50,配套发电机型号为TSWN85/3,额定转速750r/min,额定功率200kw,额定功率因数0.8(滞后),额定电压0.4kv,2台水轮发电机组均为邵阳市水轮发电机厂1979年的产品,水轮机转轮磨耗严重,最大出力150 kw,且发电机在出力140kw左右发热严重,坝后电站3#、4#机组容量250Kw,水轮机型号均为HL260-WJ-60,配套发电机型号为TSWN90-19,额定转速750r/min,额定功率因数0.8(滞后),额定电压0.4kv,2台水轮发电机组均为为邵阳市水轮发电机厂1979年的产品,水轮机转轮磨耗严重,最大出力200 kw,且发电机在出力210kw左右发热严重,机组效率水平为80%。由于机组出力效率低,单位电能耗水率大大增加,电站发电量大幅度减少,严重影响了电站经济效益的发挥。

3、电站增效扩容的可行性评价

扬江河坝电站设计装机825kw,设计多年平均发电站220万kwh, 2002~2011年电站实际年平均发电量164.5万度。通过技术改造,电站装机容量为1000kw,多年平均发电量可达290.8万kwh,比原设计年增加发电量70.8万kwh,增加比例为32%;比2002~2011年电站实际年平均发电量164.5万度增加发电量126.3万kwh,增加比例为76.8%。

⑴水量能满足增发电量要求。扬江河坝电站发电多年平均可用水量6528万m3,改造后发电量290.8万kwh,需要供水量4587万m3。

⑵引水建筑物能满足输送流量要求。发电输水涵洞位于非溢流坝的右坝段,为钢筋砼圆形涵管,内径为1.5m,长25m,进口底板高程为261.8m,原设计引用流量6m3/s,设计流速为3.39m/s,扩容后设计引用流量6m3/s,流速为3.39m/s,属经济流速范围,无需改造。

⑶厂房及升压站建筑物结构尺寸能满足技术改造要求。本次技术改造水轮发电机组

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台数减小1台,主变压器台数不变,高低压配电屏柜及辅助设备台数与原来基本相同,控制保护采用微机自动化装置,屏柜台数还有所减少,厂房及升压站原有建筑物结构及尺寸都能满足改造要求。

⑷更换水轮发电机组,出力效率会大幅度提高。原有3#、4#水轮机组因老化磨蚀严重,出力效率降至77%左右,更换新机组后,机组综合出力效率可达到92%,与现状相比,机组出力效率可增加15%。

⑹电量上网不存在问题。扬江河坝电站电力输入东安县电网,东安县电网与湖南省电网已连网。东安县电网电力总装机容量达到100MW,用电负荷达到116MW,年用电量达到6亿kwh。扬江河坝电站改造后比原设计年增加电量约70万kwh,对电网影响微小,且电站有水库调节,发电稳定,是优质电,电网将优先接纳,故增效改造后增加电量上网不存在问题。

从以上分析说明,扬江河坝电站进行增效改造的条件基本上能满足,所以,对扬江河坝电站进行增效扩容改造是可行的。 1.1.5电站技术改造目标与内容

1、电站技术改造目标

扬江河坝电站增效扩容改造主要目标为:

⑴通过增效扩容改造,消除电站安全隐患,减小不合理的装机,提高电站经济效益; ⑵水轮发电机组综合效率由原设计82%提高到90%;

⑶多年平均发电量由原设计250万kwh增加到290.8万kwh,增加发电量70.8万kWh,增加比例为32%。较改造前10年实际平均年发电量164.5年kwh增加发电量190.6万kwh,增加比例为76.8%。

2、电站技术改造内容 电站技术改造主要项目如下: (一)水力机械

⑴水轮机改造。水轮机更换3台,拆除1台。 ⑵发电机更换。发电机更换3台,拆除1台。 ⑶水轮机调速器更换。调速器3台,拆除1台。 ⑷油、气、水系统设备及管路更换。 (二)电气设备更新改造

⑴高低压配电装置更换。包括10.5KV厂用变、10KV高压开关柜、400V低压配电屏。

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⑵控制保护设备更换。包括发电机组及调速器机旁屏柜、微机控制保护装置、微机监控装置、自动化装置、直流系统装置、工业电视装置、通信系统装置等。

⑶升压站设备更换。包括主变压器3台、断路器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、避雷器等。

1.2水文

1.2.1流域概况

扬江河坝位于湘江一级支流紫水河上游,,地处东安县大庙口境内,距东安县35km。闸址以上控制集雨面积78.63KM2, 干流长度17.3KM,干流坡降44‰。 1.2.2气象

河坝电站属亚热带大陆季风湿润气候,热量充足,四季交替分明。灌区多年平均气温13.7℃~18.4℃,多年平均日照为1523.3h,多年平均降雨量1715mm,多年平均蒸发量1462.6mm。

1.2.3径流

扬江河坝坝址逐月平均流量直接从省勘测设计总院2009年编的《湖南省东安县芦江水库初步设计报告》引用,然后通过水文比拟法求得扬江河坝坝址逐月平均流量。结果见表1-3。

表1-3 扬江河坝坝址各典型年径流 m3/s

频率典型年 1970 10%丰水年 1985 50%平水年 1969 90%枯水年 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 3.96 10月 11月 12月 4.21 0.60 2.39 0.45 1.01 3.54 4.11 7.09 3.70 2.38 2.91 0.45 1.01 3.56 4.12 7.12 3.72 2.38 2.92 3.97 4.22 0.60 2.40 1.18 4.52 3.12 3.04 1.65 1.98 2.34 2.66 2.04 0.83 1.15 0.98 1.18 4.54 3.14 3.05 1.65 1.99 2.35 2.67 2.05 0.84 1.16 0.99 1.08 0.60 1.66 1.30 3.96 1.20 0.24 1.33 0.15 2.00 0.62 0.15 1.08 0.60 1.68 1.31 3.99 1.21 0.25 1.34 0.15 2.02 0.62 0.15 1.3工程地质

1.3.1区域地质概况

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