李艳华

（山西省汾河中下游水务管理局，山西 太原 030002）

赤壁水电站位于平顺县北耽车乡烟驼村旁浊漳河边，装机容量3×2500kW，设计水头32.7m，设计流量30m3/s，设计年发电量3000万kW·h。近年来，由于径流量改变，加之机组运行多年，水轮发电机组设备老化、效率降低，导致经济效益和社会效益下降，因此水电站亟待改造。

1 改造内容

技术改造水工专业包括原电站引水渠进水闸、冲沙闸、前池快速闸渗漏改造，对原电站主副厂房室内墙壁进行乳胶漆喷涂，主副厂房室外墙更换瓷砖，原主副厂房的窗户更换为塑钢窗，主副厂房的室内门更换为防火门，拆除1号机组蜗壳及凿除蜗壳周围二期钢筋混凝土，安装新的水轮发电机组及浇筑蜗壳周围钢筋混凝土，将机修间的门窗更换为塑钢门窗，更换主副厂房及机修间等的屋面防水，对原电站引水渠进行防渗处理和维修加固及对原电站尾水渠清淤开挖处理。

技术改造水力机械更新设备为：水轮机1台，水轮发电机1台，调速器1台，进水阀3台及配套伸缩节3套，电站油、气、水设备全部更换。电气设备包括变电站设备拆除和更新（主变压器除外），水电站一次设备拆除和更新，水电站自动化系统。金属结构部分包括原进水闸、冲砂闸及前池快速闸的止水更换，更换新的快速闸门启闭设备和引水渠进口闸门启闭机。在厂房更新布置消火栓和灭火器，副厂房增加1套火灾自动报警系统。

2 水文水能计算

浊漳河流域属暖温带半湿润地区，流域多年平均降水量543mm，年内降水分配不均，6至9月降水量约占全年降水量的70%，最大年降水量1503.6mm，最小年降水量254mm。在浊漳河流域规划、山西省第二次水资源评价等项目中，对石梁站和辛安泉有关水文资料进行了大量的分析工作，经过审查的成果可作为石梁水文站和辛安泉工程上游干流的基本依据。

电站处径流量主要由上游石梁站来水和石梁至本工程区间的辛安泉来水组成。电站来水连续最枯3个月径流发生在2至4月，月平均流量7.1～7.5m3/s，且辛安泉来水占总径流量的68%。因此，电站枯水期流量相对稳定且较均匀，利于发电。

电站可引用发电的日平均流量历时曲线采用丰、平、枯三个代表年的日平均流量绘制。根据点绘曲线可知，可发电流量持续时间在6.0m3/s左右较为稳定，在10m3/s左右历时减少较快，在15m3/s以上减少最快。当流量为6.0m3/s以上时，可以用原机组发电；流量小于6.0m3/s时，如果仍用原机组发电，就会偏离高效区，引起机组振动等不利工况。根据近年来电站引水流量的变化，结合水能计算结果，初步确定改造机组装机容量在1500kW左右，套用现有发电机容量等级，最终确定改造机组容量为1600kW。当赤壁水电站总装机容量为6600kW时，其年发电量为1779万kW·h，年利用小时数达到2695h，所以必须进行此次技术改造。

3 工程地质情况

赤壁水电站所处大地构造属山西陆台太行山径向褶断带的南段西翼。褶皱构造简单，为单斜地层，岩浆活动微弱，断裂构造发育。赤壁水电站的枢纽工程全部座落于赤壁地垒震旦系地层上，工程地质条件良好。主副厂房及厂区全部座落于震旦系常州沟组石英砂砾岩地层上，检修间、升压站座落于第四系地层上。从原电站运行情况来分析，原电站建筑物没有出现任何问题，基础稳定，建筑物良好，满足电站厂房、场地及基础承载力要求。

4 机电设备改造内容

根据电站动能参数，采用HLA551转轮，拆除并更换原来的水轮机转轮、活动导叶、顶盖、控制环、止水密封、导轴承、油盆等部件。水轮机转轮更换为直径0.95m的转轮，同时更换基础环、更换水轮发电机组1台，功率1600kW。根据电气主接线的设计要求，结合电站现有装机容量、台数和运行方式，更换的机组仍采用原有机组的并网方式。

为保证站用负荷用电，电站仍设两台站用变压器，其高压侧分别接在电站35kV和6kV母线上。站用电接线低压侧采用单母线接线方式。电站两台SL7型站用变压器为铝线绕制线圈的油浸变压器，本次改造拟更换为S9系列产品，容量仍为160kVA。

由于升压站现有断路器、互感器、隔离开关、避雷器等设备老化、锈蚀渗漏严重，维修困难，尤其是35kV断路器属已淘汰的油断路器，严重影响电站的安全运行和经济效益。因此，对现有35kV变电站电气设备进行更换。其中，35kV断路器选用SF6断路器，其他设备均选用与原设备相同技术性能的新产品。另外，升压站一基进线杆和一基隔离开关的基础电杆有较宽横纹，有断裂危险，本次改造予以更换。

本次改造6kV开关设备更换为成套装置，选用KYN28型移开式金属封闭开关设备，所有断路器均采用真空开关。电站现有的发电机出口的电流互感器、电压互感器、励磁变压器等采用统一组柜安装的方式，柜型为XGN2-12。低压配电屏采用成套装置，型号为GCK型。

依据《电力系统调度自动化设计技术规程》及《水电厂计算机监控系统基本技术条件》的规定，为保证电站运行安全，提高电站运行和管理的自动化水平，电站按“无人值班、少人值守”的原则设计，采用全计算机监控。监控系统采用全分布开放式网络控制系统，设监控主机兼操作员工作站和通讯服务器，监控主机实现双机热备用。

电站设置独立的综合自动化系统，设站级控制和现地控制两级，站级控制设1套微机自动化系统，置于中控室；现地控制采用PLC对现场设备进行监控，按被控对象配置机组LCU、公用设备LCU等现地控制单元。3台机组和公用设备各设1套现地单元，现地单元和监控主机之间由以太网连接。现地单元将信号传送到监控主机并接受其指令，实现集中自动控制。

金属结构更新改造包括更新引水渠进水闸及冲沙闸、电站前池进水闸及冲沙闸的各闸门止水装置，对门叶及启闭设备的防腐维修处理；更新电站前池进水闸卷扬启闭机及冲沙闸螺杆启闭机；为前池配置6套回转式清污机。

5 投资概算和经济分析

工程总投资1168.97万元，其中建筑工程125.97万元，机电设备及安装工程764.49万元，金属结构设备及安装工程33.40万元，临时工程28.38万元，基本预备费54.95万元。

本次国民经济评价采用经济效益费用比、经济净现值和经济内部收益率3个指标进行分析。各项指标如下：经济净现值447.52万元，经济效益费用比1.41，经济内部收益率11.56%。该工程的经济净现值大于零，经济效益费用比大于1，经济内部收益率大于社会折现率8%，表明该项目在经济上是合理可行的。

6 结语

赤壁水电站的改建，将为当地经济发展提供电力资源，促进当地能源和其他新兴产业的发展，为经济发展注入新的活力，也为当地劳动力就业、建材工业、建筑业等创造良好的机会。同时，利用天然水能发电对农村电气化建设极为有利，建议早日实施该工程。