麻阳二级电站报废重建方案探讨

陈慧妃

(武义县水利水电勘测设计所 321200)

陈法根

(武义县河道堤防管理所 321200)

1 工程概况

麻阳二级电站为跨流域开发的梯级引水式电站，现总装机容量为3700kW。龙潭水库为麻阳一、二级电站年径流调节水库，总库容273万m3。原麻阳二级电站于1977年底建成投产，位于武义县白姆乡麻阳，引水口在一级电站尾水上的龙潭溪，引水系统总长4756m。压力水管的上游水位492.44m，下游水位206.45m，电站静水头286m，现二级电站安装两台单机容量为1600kW的水斗式水轮发电机组，设计年均发电量为1000万kW·h。根据电站运行记录统计，多年平均发电量为1312万kW·h，超过了设计发电量且辐度较大。因此拟对电站报废重建，通过整修维护水工建筑物，扩大明渠断面及引水钢管直径，将引水流量从1.5m3/s增加至2.0m3/s，更换水轮机、发电机及其配套辅助设备，工程总投资1056万元。电站报废重建投产后电站保证出力2105kW，年发电量1339.2万kW·h，设备年利用小时数为4000h。

2 电站报废重建的必要性

麻阳二级电站投产至今运行33年，机电设备已达到报废年限，机组及其附属设备、电气配套设备虽经多次检修，性能仍然达不到规范要求，电站存在重大的安全事故隐患。同时麻阳一、二级电站装机容量偏小，龙潭水库每年弃水量达350万m3，造成水力资源浪费，影响电站的经济效益。为了改变电站设备陈旧落后的现状，确保电站安全运行，提高电站发电效益，麻阳二级电站报废重建是必要的。

3 水能计算及电站增容规模

龙潭水库所在地多年平均降雨量为1785mm，径流深为1100m。二级电站引水隧洞和明渠过水流量为1.8～2.0m3/s，压力水管为钢丝网压力管，原二级电站设计流量为1.5m3/s，流速已达2.984m3/s，超出钢丝网压力管经济流速范围，二级电站增容的条件因此受到限制。通过计算确定二级电站报废重建的装机容量由2×1600kW增容至2×2000kW，报废重建后年发电量为1339.2万kW·h，年增加发电量60万kW·h。

4 电站报废重建方案

4.1 水力机械

4.1.1 水轮机部分

a.水轮机额定水头选择。电站上游正常水位492.44m，水轮机中心高程206.45m，引水系统水头损失为 hf=6.738Q2(m)，电站两台机发额定出力2000kW时，引水流量为1.854m3/s，引水系统损失为23.2m，此时水轮机净水头为262.8m。为保证电站汛期能满足装机容量并使机组具有一定的超发能力，选择水轮机额定水头为262.0m。

b.水轮机选型。麻阳二级电站1、2号机原水轮机型号为QJ—W—116/13.5，原水轮机能够满足水电站装机增容至2×2000kW的要求。但由于该水轮机转轮(型号Y1，即CJ22)是我国于20世纪40年代从美国引进的，总的能量指标偏低，模型转轮最优效率只有86.7%，已属淘汰产品。机组经过30多年的运行，水轮机空蚀严重，效率下降。

水轮机模型转轮性能参数比较表

上表中的CJ22(Y1)转轮是1978年中小型水电行业会议审批的《中小型冲击式水轮机暂行系列型谱》中的转轮，存在水轮机效率较低(模型最高效率只有86.7%)、振动噪声较大、喷嘴口及水斗空蚀磨损较严重等问题。CJA237、CJA475转轮为某电机研究所引进吸收国外技术研制并已通过模型试验的转轮。CJA475转轮较CJA237转轮效率略高，单位流量大，在云南以礼河电站投入真机运行，但由于制造上的缺陷，转轮运行一段时间后发生了断斗事故。CJA237转轮自1985年试验成功后，在我国使用的时间较长，使用的电站较多，制造厂家已积累了一定的设计制造经验。因此，该电站报废重建工程水轮机模型转轮为CJA237转轮。

通过比选，CJA237的模型转轮能满足要求，考虑真机与模型的直径比不同，真机换算至模型的单位流量按= Q/[ ( dot/dom)2×/]计算。经计算，水轮机采用 CJA237—W—116/13.5型。另外，为了提高水轮机的强度和增强水轮机的抗空蚀能力，延长设备检修间隔，转轮采用1Cr13Ni4Mn不锈钢整体铸造。

4.1.2 发电机部分

水轮机出力由原1705kW增强到2105kW，为增加机组运行利用率，充分利用水轮机的潜力，同时进行了发电机的更换，合理增加发电机的容量。

原发电机线圈主绝缘为B/B级沥青云母带，绝缘层较厚。新发电机采用新型高压薄绝缘结构以增加导线截面，同时提高绝缘耐热等级至F级。根据水轮机的额定转速和机组容量，配套SFW2000—12/1730型水轮发电机。

4.1.3 调速器更换

原调速器为机械液压调速器，经33年使用，调速器设备陈旧落后，存在自动调速不灵敏、操作失灵等问题，影响机组的安全运行;同时考虑电站报废重建后，电气采用计算机监控，因此调速器作整体更换。电站报废重建后，喷针接力器操作功约131kg·m，折向器接力器操作功约760kg·m。调速器选用CYWT—1型冲击式微机调速器，调速器采用电气柜、机械柜、油压装置三位一体组合式，油压装置额定工作油压4.0MPa。

4.1.4 进水阀更换及制动阀选型

为了保证水轮机安全可靠运行，机组检修时切断水流及机组调节系统失灵时保护机组，现每台水轮机前装设一台直径为500mm的转动式进水阀，该进水阀采用水压驱动、手动控制，经近30年使用，存在漏水严重等问题;同时考虑电站报废重建后，电气采用计算机监控，因此进水阀做整体更换。根据电站的最大水头，进水阀选用 Z941T—40型电动闸阀，闸阀公称直径500mm，允许压力4.0MPa。

机组停机制动利用水流冲击水斗背面使机组停止转动，水流由制动阀控制，原制动阀采用水压驱动、手动控制，为实现机组自动控制，新机组制动阀选用Z941T—40型电动闸阀，闸阀公称直径65mm，允许压力4.0MPa。

4.1.5 桥式起重机更换

现厂房桥机的额定起吊重量为10t，而实际最重件重量为12t，桥机起吊能力不够，应予以更换。起重机选用电动葫芦双梁桥式起重机，起重量为16/3t，跨度为9.5m。

4.2 电工

a.接入系统方案。麻阳二级电站报废重建后装机为2×2000kW，经过一台S9—5000/35型变压器升至35kW接入35kV母线与麻阳一级电站和麻阳三、四级电站一同送出，导线由LGJ—50改为LGJ—95。

b.电气主接线。电站主变为一台S9—5000/35型变压器，主接线采用二机一变扩大单元接线，经主变升压至35kV接入35kV母线。

c.变压开关设备。将GG/A型固定式开关柜置换成 XGN2—10固定式开关柜 ZN28—10真空开关。另外，电站主变高压侧为35kV系统，其主开关DW型多油断路器，现属淘汰产品，重建后更换为LW8—35型SF6断路器。

d.电源系统。电站厂用电配电柜采用GGD型全封闭固定式低压配电屏，并设一台SC—50/6型厂用变压器接在电站6kV母线，设一台SC—50/10型厂用变压器，接在电站10kV母线。

e.励磁系统。励磁系统全部更新，采用自并激PLC型微机励磁系统配环氧浇铸干式励磁变。

f.控制保护系统。从小型水电站监控系统的发展趋势、电站的实际情况及长远发展考虑，该电站报废重建后的监控系统采用计算机监控。整个监控系统采用分层分布式结构，系统可靠性较高，可方便与系统调度实现四遥。同时还可减少运行人员，减轻运行人员的劳动强度。机旁采用LCU就地控制单元和PLC可编程控制器实现机组的开、停机操作，调整和显示，LCU采用多CPU分布式、模块化结构。中控室主要通过操作计算机专用键盘完成对电站设备的控制、监视和管理，主控端采用分层分布式结构，预留与上级调度系统的接口及电站管理信息系统的接口。

5 结语

麻阳二级电站建成后资源优势转化为经济优势，并在实现以电代柴、保护森林资源、减少水土流失、改善生态环境、加快武义县电气化建设中起到积极作用。