（四川省射洪县明珠电力集团公司水电运检中心 四川射洪 629200）
摘要：本文从小螺电装机历史成因、水资源等探讨了增容技改至2×5000kw可行性。
关键词：小螺电；增容；流量；效益
1.小螺电简况
小螺电始建于上世纪五十年代末，于七十年代初全面建成投产，设计并建设有拦水坎、引水明渠节制闸、引水隧洞、前池、尾水渠、升压场等关键组成部分，属引水坝后式电站。设计总装机7台，共6000kW，实现3×320kW和4台1250kW的水轮机安装，3×250kW和 4×800kW的发电机配套安装。水轮机设计水头为10m。1991年拆除3×320kW水轮发电机和附属设备及厂房，改为应急溢流坝，1992年该站由常年发电改为丰水期季节性发电。随着上游水利兴修，涪江水情稳长，该站可从当年的4月20日发电运行至11月20日，年发电近1000万kWh。该站作为射洪最早的农业经济基础，明珠公司的起点，其发电量和社会经济产值无法估量统计。
2.小螺电满足技术改造的现实意义
按技术改造对象一般要求，小螺电满足以下条件：
（1）设计时机型选择不合理或当时、当地客观条件限制，机组效率低，安全运行可靠性差，年发电量损失大。
（2）原水轮机ZD510—LH—180型，属于60年代水轮机型谱，相当于国外20世纪30～40年代的技术水平；综合效率差。
（3）小螺电是新中国成立后我县的第一个大型基本建设工程，得到了全县人民的大力拥护和支持，在极其落后、艰难困苦的条件下建成了我县第一座正规的水电厂。
（4）优化运行方式，有助于提高螺电3×10.5MW机组运行效率，减少打鼓滩电站尾水抬高影响。
小螺电装机4×800kw，实际利用水头8米，水头损失约5米，现装机额定设计流量16.65m3/s计算，在不增加额外流量的情况下，装机可增大为：N=9.81QHη（kw）=9.81×4×16.65×5×η=3266η（kw）。η为水轮机效率。按农电司（89）26号文规定，单机容量3000kw以上机组综合效率不低于80%。故保守计算，按现有流量不变的情况下，装机可达4×800+3266×0.8=5812kw（与原设计6000kw符合）。
3. 2×5000kw增容技改可行性分析
3.1小螺电的增容技改，与兴建电站不同，我们是建立在以下基础上来思考的。
（1）小螺电的发电周期受大螺电影响，一般从当年的4月20日发电运行至11月20日。应当利用好丰水期弃水流量季节性发电为主。
（2）利用好小螺电与螺电前池同水位高程。小螺电原设计水头为10米，实际发电水头一般为8米。还有3～5米水头可用。
3.2增容存在的难点与解决探讨
3.2.1难点
（1）水工建筑建设时间早，以浆砌条石为主，结构老化。运行安全性逐年降低。
小螺电建设于50年代，全部工程采用人力完成。工程用去石方3400立方米，木料13立方米，钢料1.5吨（包括钢筋），浇筑砼70立方米。是射洪的水电工程建筑史上首次使用水泥。
（2）多次施工、维修的引水涵洞。
小螺电引水隧洞修建于二十世纪五十年代末，1958年扩建按6000千瓦规模，六十年代初以2.7×7.1和5.9×9.1米两种孔径形状贯通。隧洞总长500米，其中小隧洞（李家溪段2.7×7.1）约120米，大隧洞（李家湾段5.9×9.1）380米。约80米大洞为原生岩体，其它均为条石砌墙圈拱。2001年6月22日至30日在约200米处发生塌顶，完全阻断引水，中止发电和农灌达两年，2003年底及2004年初修通，04底05年初整治垮塌段至小洞出口，05底至06年初整治垮塌段至原生岩段，2007年整治。
（3）11.5米水头的利用
小螺电为确保安全稳定运行，防止大螺电前池水位抬高后对小螺电形成的防洪压力，拆除原有3×250KW机组，改为季节性发电。前池水位如达到与大螺电同前池水位，现有厂房将被淹没，为此，必须增设挡水墙以及明渠护坡增高。
（4）防洪
增容后前池水位的抬高，无疑将加大，小螺电的防洪压力。
3.2.2 解决办法
（1）水工建筑
增容对水工建筑影响，问题解决虽然涉及到技改增容的投资规模与经济技术比较，但即便是增容到原设计的总容量6000kw，老旧的浆砌条石厂房、低矮的明渠护坡、安全性不确定的涵洞，也必须整改。在考虑有效利用水头、流量的情况下，建议增容到2×5000kw。
（2）防洪
多年的运行表明，大螺电18孔泄洪闸门，能有效的调度汛期水位，加之小螺电李家溪节制闸的封堵，增容后增设泄洪闸门，防止尾水过高淹没厂房，是能够有效保障汛期安全。这也是考虑增容到2×5000kw，而不是6000kw的原因之一。
3.3.水资源分析（水资源是否满足2×5000kw装机分析）
（1）螺电前池水位与流量关系分析根据螺电2011年度丰水期闸门运行记录，收集整理螺电前池12个日平均流量在310～4300 m3/s时，水头、日发电量、流量数据，按流量从低到高依次排列，整理。在流量380m3/s到550m3/s区间，水头在13.35米以上，日均发电量在90万千瓦时以上。在流量580m3/s到1500m3/s区间，水头在12.5m米以上，日均发电量在80万千瓦时左右，当流量在15000m3/s以上时，水头急剧减小，发电量也随之急剧减小。
（2）螺电可利用水资源情况。
a.水头
小螺电与螺电前池同水位高程。小螺电原设计水头为10米，实际发电水头一般为8米。还有2～5米水头可用。水头在12.5米以上时，全年有159天。可以按大螺电设计水头11.5计算。
b.流量
根据螺电历年来流量、发电量统计，全年丰水期主要发生在5月上旬到十月上旬。实际按表一统计全年丰水期200天左右。2011年流量在400 m3/s以上有119天。每年丰水期发电量曲线出现顶部不连续较平滑直线，该线段结合图三每年流量观察，可见在机组最大出力后，有连续多天弃水现象发生。
螺电3台机组的额定引用流量之和为339 m3/s，小螺电4台机组额定引用流量之和为66.6 m3/s，二者总和约400 m3/s。螺电多年平均流量441 m3/s，2011年螺电流量在310m3/s到1500m3/s，日均可发电量在80万千瓦时以上有159天。小螺电2011年实际发电天数为193天。
涪江近年来，水流量受上游水利设施增多影响，来水日趋稳定增长。结合上述分析，小螺电增容发电机总引用流量可设定为100 m3/s。即螺电总引用流量为339+100=449 m3/s.
4.技改投资经济效益简析
4.1水轮机形式的选择
在水头11.5米，流量100m3/s，结合现有的资料，我们可以选择水轮机形势有轴流转桨式和贯流式两种机组。明确了水工建筑的更改必要性，考虑防洪，综合效益等因数，对二种水轮机形作如下对比：
机型对比表
从表二对比看贯流式有非差明显的优势，但考虑涪江流域轴流转桨式的大规模应用及螺电ZZ560的使用，水轮机形式的选择还需要结合厂家提供的资料、水工建筑的更改情况、原有设备设施的价值、综合经济技术全面比较，分析计算以确定。
4.2小螺电增容至2×5000效益分析
4.2.1小螺电2×5000kw增容简算
螺电设计总结在实践运行总结中给出螺电设计水头11.5米偏小，全年在12m以上时间占85%，根据2011年螺电前池水位流量分析图，在流量310m3/s～1500 m3/s时均处于12米以上高水头运行。经计算，螺电在流量310m3/s时，达到额定最大出力10938kw后，小螺电不开机有弃水情况发生。
小螺电水轮机额定水头设定为12米，总引用流量为105 m3/s。运行效率0.85（选用高效机组将达到0.9）。则有容量计算如下：
N=9.81QHη（kw）系数取0.85
=9.81×105×12×0.85
= 10506.51（kw）
粗略计算，按2×5000机组增容，小螺电在2011年水情下，流量在310m3/s以上，1500m3/s以下，可发电量为：
0.5×24×52×2×0.5（0.5的系数，300～400m3/s时段）+0.5×24×2×（171-52）=3168万kwh。
在加上流量在1500m3/s以上时段及运行方式的调整时段，加之小螺电实际运行时间超过上述预估时间（参见表一），预计发电量300万kwh，年发电量可达3400万kwh。
4.3投资参考
4.4效益分析参考
按4.4年增容后年发电量3400万kwh，每每千瓦时按0.3元计算。每年预估收益为1020万元预计六年半可收回全部投资。
论文作者:范林泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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