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1、红旗水库电站增效扩容改造的情况报告一、水库电站工程现状红旗水库位于潜山县大沙河支流鲁坦河上游山区，水库坝址以上控制流域面积 64km2，总库容 1385 万 m3，兴利库容 943 万 m3，死库容 200 万 m3，水库 1973 年基本完工， 2008 年完成水库大坝枢纽除险加固工程。工程枢纽由主坝、副坝、正常溢洪道、非常溢洪道、低涵隧洞、东西高涵隧洞、电站等建筑物组成，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电、城镇供水、养殖等综合性功能的中型水库。一级电站于 1995 年建成发电，为引水式，发电引水洞进口设在事故检修钢闸门之后，孤形闸门之前 156m 处，山 45向正常溢洪道偏移 28m 后，至
2、平行于低涵隧洞 28m 向外开通连接钢筋混凝土压力短管，通过卜形三通分叉后与厂房内 2 台 400kw 卧式混流发电机组发电，尾水进入鲁坦河，用于沿河道灌区苦灌溉。下河直通电站利用原报废的一级电站引水系统接长引水压力钢管至鲁坦河，装机 1 台 200kw 机组发电。红旗水库现装机 5 台，设计总装机容量 1260kw，其中红旗水库一、二级电站装机 4 台，装机容量 1060kw，下河直通电站 1 台200kw。一级站装机 2 台，单机容量 400kw，1993 年并网发电，水轮机型号为 HL260WJ 50，配套的水轮发电机 SFW40010/990，水轮机设计水头 25m，设计流量为 2.2
3、9m3/s，额定电压 400V，水轮机设计效率 79，发电机设计总效率 92.5。二级站装机 2 台，1986 年并网发电，1#水轮机型号为ZD560LMY 605，配套的水轮发电机为TSN1008 、100kw，水轮机设计水头为 9.5m，设计流量 1.47m3/s，额定电压 400V，水轮机设计效率 84.2，发电机设计效率91.5，2水轮机型号为 ZD560ZMY60+15，配套的水轮发电机为 TSN1608、160kw，水轮机设计水头 11m，设计流量为2.19m3/s，额定电压 400V，水轮机设计效率 81，发电机设计效率91.5。二、机电设备存在的主要问题一级站 1993 年发电
4、至今已近 20 年，期间机电设备经多次维修，仍经常带病运行，因检修停机，实际年运行小时数不足 200h，1993年至 2010 年实际多年平均发电量仅 138 万 kwh，与设计多年平均发电量（约 198 万 kwh）相差较大，水轮机平均运行效率仅68.7。二级站自 1997 年扩容至今已运行近 15 年，因先天设计施工缺陷，机电设备虽经多次维修，仍无法正常满负荷运行，1997 年至2010 年实际多年平均发电量仅 45 万 kwh，与设计年发电量（约86 万 kwh）相差较大，水轮机平均运行效率仅 65.7。电站主要机电设备系上世纪 80 年代末 90 年代初产品，设计不尽合理，质量低劣，能
5、耗大，经过近 20 年的运行，水轮机磨损严重，电气绝缘已老化，且多为淘汰产品，病情丛生，严重影响老电站的安全经济运行，主要表现在：（一）水力机械设备1水轮发电机组设备老化，经多年运行后，水轮机综合效率较设计值约低 58，致使水轮机活动导叶关闭不严，停机后漏水严重。2水轮机设计选型不合理因当时编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的水轮机型号少，电站只能“套用”相近机型，因而机组偏离电站实际运行参数，致使一、二级电站水轮机机均偏离了“高效区” ，满负荷时理论最高效率分别为 82和 82.5。3水轮机空蚀及磨损严重因一、二级电站均不能带额定负荷运行近 20 年，主要表现在水轮机过流部件空蚀及磨
6、损严重，直接影响水轮机工作的效率和机组使用寿命，常见病情有：瓦温升高，上、下环、推拉瓦卡塞，操作力矩大，电机绝缘降低，存在较大安全隐患。4阀门操作失灵，漏水严重一、二级站 4 台机组在蜗壳进口前装有 1 台电动蝶阀，该主阀已运行 2030 年，结构落后，密封圈磨损，电气控制系统失效，致使主阀开启，关闭困难，阀门漏水严重，特别是电站事故修机，剪断梢剪断时，主阀无法及时关闭。5调速器技术落后，全部使用人工调节，磨损严重，使用力矩大，严重影响机组的安全运用。6励磁系统设备老化，无功功率严重不足，功率因数达不到额定功率因数 0.8，只能达到 0.95 左右，有时甚至超前，影响电网系统的安全。（二）电气
7、设备1一、二级电站 10KV 户外熔断器绝缘老化，操作机构失灵，熔断器连接件锈死。2一、二级电站 0.4kv 配电设备为 BSL 型，设备陈旧老化，技术落后，操作失灵，绝缘降低，为淘汰产品。3控制保护系统：所有二次元器件均为结构简单，性能单一的落后淘汰产品，经过近 20 年的运行，该系统从未进行过技术改造，无法全面保护一次设备及电力线路及供电系统，严重影响电站安全运行。4电站主变、站变能耗大，属于淘汰产品，主要表现的病情：主要能耗大；温度高；常出现不正常杂音；金牌漏油；经多年日晒雨淋，现外壳及散热片等处已很薄。综上所述，一、级站已运行 2030 年，水力机械设备因先天不足，效率低，机械故障频繁
8、，电气设备绝缘老化，技术落后，能耗大，大部分设备属于国家明令淘汰产品，已制约电站效率的发挥。根据安徽省水利厅皖水建函20111374 号转发水利部关于开展农村水电增效扩容改造前期工作的通知的精神，对我电站增效扩容是十分必要的。本次设计拟结合投资规模，更新部分机电设备，并结合现行相差设计规范的要求，对原设计予以改善。本次境效扩容的主要任务：1机电设备1）一级站 2 台水轮机更新，发电机维修，二级站 2 台水轮机更新，1 台 100kw 发电机维修，1 台 160kw 发电机更新。2）更新一、二级站机组调速装置，励磁装置，进水闸阀及其附件等。3）更新一、二级站主变及其高压侧配电装置。4）更新一、二
9、级站低压侧开关柜，低压厂用配电柜等电气设备5）一级站新增微机监测系统等。2主、副厂房等建筑物1）一、二级站主、副厂房维修2）一、二级站主、副厂房及升压站机电设备等基础设施改造。经济评价：本增效扩容工程设计概算总投资 418.8 万元，单位千瓦投资为3323 元。本工程静态总投资 418.8 万元，计算期 20 年，施工期按 1 年计。经计算财务内部收益率 FIRR 为 14.08，财务净现值 FNPV 为54.9 万元，财务净现值 FNPVR 为 14.4，财务评价的各项指标均满足要求，该项目财务评价是可行的。红旗水库座落在安徽省潜山县源潭镇境内，东经 11639，北纬 3050；位于大沙河支
10、流鲁坦河上，属菜子湖水系、年调节型水库。水库集雨面积 64km2，流域长 14.7km，平均宽 4.4km，主河道平均比降 17.77。水库库区为中低山区，属北亚热带湿润季风气候区：气候温和、四季分明、雨量充沛、光照适中、无霜期长、季风气候明显。多年平均气温 16.5C，极端最高气温 40.4C，极端最低气温-12 C，多年平均无霜期为 252 天。光热资源丰富，累计总日照数年均为2098 小时，年均蒸发量 1210mm（80蒸发皿蒸发） 。库区多年平均降水量 1367.6mm，降水日数 132 天，多年平均径流深 817.5mm，多年平均径流量 5232.4 万 m3。径流年内分配不均匀，其
11、中 6 月份径流量最大，占全年的 21.3，58 月份占全年的 62.5。红旗水库洪水标准为：100 年一遇洪水设计，相应洪水位98.21m， 2000 年一遇洪水校核，相应洪水位 99.78m。水库正常蓄水位 96.0m，防洪汛限水位 94.5m。水库总库容 1385 万 m3，兴利库容 1150 万 m3 (包括橡胶坝拦蓄 173 万 m3)。工程等别为等，主要永久性水工建筑物级别为 3 级，次要建筑物级别为 4 级。水库主坝原为粘土心墙砂壳坝, 2007 年水库除险加固时在粘土心墙纵向中轴线位置浇筑 60cm 厚砼防渗墙（嵌入基岩 0.5-1.0m）进行大坝防渗加固处理，墙顶高程 100
12、.50m（吴淞高程，下同） ，主坝顶高程 101.50 m，最大坝高 40.5m，坝顶宽度 7.0m，坝顶长度300m，防浪墙原为浆砌石现为钢筋混凝土结构,顶高程 102.80m；副坝为浆砌石重力坝，底部嵌入弱风化山体,最大坝高 13.5m，坝顶宽度 1.4m，坝顶长度 135.0m，坝顶高程 101.00 m，2007 年除险加固时在副坝迎水侧采用钢筋混凝土防渗面板对坝体进行防渗加固处理，并增建钢筋混凝土防浪墙，顶高程 102.3 米。主、副坝坝基和两端山体以及正、非常溢洪道均进行了帷幕灌浆防渗加固处理，主坝迎水坡干砌块石护面，主、副坝背水坡采用草皮护面。为观测主坝浸润线和坝端绕渗情况，在大
13、坝背水坡北起0080m、0158m、0198m、0240m 处布设了四排 14 根总长387.2m 的测压钢管；为观测副坝渗流压力变化，在副坝东起0060m、0085m、0110m 处布设了 3 根总长 41.9m 的测压钢管。水库正常溢洪道位于主坝右侧的山腹部，为开敞式宽顶堰，堰顶高程 93.6m，堰顶宽度 60m，最大下泄流量 1382m3/s，挑流消能。1994 年在堰顶上建成一座充水式橡胶坝，坝高 2.5m， ，长 60m，宽4.0m，经多年运行，现老化失修，急需更新。非常溢洪道位于副坝与水库西端山体之间，为开敞式低坎实用堰，堰顶高程 96.，堰顶宽度 52m，最大下泄流量 676 m
14、3/s，挑流消能。低隧洞为发电引水隧洞，兼作辅助泄洪隧洞，断面型式为圆拱直墙式隧洞，进口高程 64.3m，出口高程 62.0m，断面尺寸 5 m4.5m，洞长 80m，纵坡 1/50，洞中有竖井，设有 1.5m1.5m 弧形钢闸门一道，由 15t 螺杆启闭机启闭。闸门部位用钢筋砼和浆砌块石衬砌，衬砌长度 10m。1984 年在隧洞进口修建了一道1.5m2.0m 的事故检修平板钢闸门，由 40t 电动卷扬机启闭。低隧洞最大下泄流量为 44.9 m3/s。2007 年水库除险加固时对事故检修闸门与弧形闸门之间 30m 隧洞未衬砌段挂网喷射混凝土衬砌，对金属结构、闸门启闭机控制设备及部分配电系统等进行了更新。东、西高隧洞为灌溉隧洞，分别位于主坝左侧和非常溢洪道右侧，断面均为 2 m2m，进口高程均为 82.3m，东高隧洞长 150m，西高隧洞长 80m，各承担东、西高灌溉渠道的引水功能。电站厂房设在副坝下游，装机 4 台套，容量为 1060kw。
