英吉沙县康帕二级电站增容改造.doc

英吉沙县康帕二级电站增容改造摘 要：通过对新疆英吉沙康帕二级水电站引水渠、前池和尾水改造，解决了该电站引水、排冰、排污及泄水不利的问题提高了电站运行工况和出力，并为电站机电部分改造打下了良好基础，也为北方多泥沙河流上的径流式水电站提供了一个新的改造方式关键词：水电站 引水渠 前池 尾水 泥沙 排污 拦污栅1、工程基本概况英吉沙县位于昆仑山北麓、塔里木盆地西沿,东经 75º45＇～77º00 ＇，北纬 38º30＇～39º03＇之间,海拔 1246～2256m总面积约 3900km2，折合约 585 万余亩东西长 125km，南北宽 70km西北、西南靠阿克陶，东北与疏勒县、岳普湖县毗邻东部是沙丘、荒滩和莎车县接壤，南部为昆仑山区，喀什至和田 315 国道由此向南纵贯县境中部纵观全县地势，自西向东北倾斜从艾古司乡起有一长约 70km 的喀腊克丘陵，由西向东横贯县境中部，把全县分为南北两部分芒申、沙罕、英叶、色提力、龙甫、城关等七个乡座落在喀腊克山以北，地处冲积扇的中下部和扇缘地带，地势由西南向东北倾斜其它五个乡座落在喀腊克山以南全县有十二个乡、一个镇、六个农、林、牧、渔场。

全县人口 23.86 万人，其中农业人口21.2 万人，城镇人口 2.7 万人，农业劳动力 12.01 万人，由维吾尔、汉、回、柯尔克孜、哈萨克、乌兹别克、塔吉克等民族组成，以维吾尔族为主2001 年全县工农业总产值达到26692 万元，其中农业总产值达到 23192 万元，工业总产值达到 3500 万元，畜牧业总产值达到 3909.6 万元2001 年粮食总产值达到 9.31 万吨，棉花总产值达到 22 万吨，牲畜存栏 35 万头（只），农民人均收入达到 790 元康帕二级水电站始建站二十世纪 80 年代中期，是康帕大渠上的第二级梯级电站，电站布置形式为引水式水电站，电站主要由进水闸、进水渠、直线沉沙池、调节池、前池、压力钢管、发电厂房和尾水渠组成，电站装机容量 N 装=2×800+1×1600kw，但长期以来，该电站一直未能达到设计出力，随着英吉沙县国民经济的不断增长，人民生活不断改善和提高，对电能的需求量不断增加，尤其 2002 年该县被列入全国第四批中级电气化县后，对电能的需求量更大，为了满足英吉沙县国民经济的要求和人民生活的需要，现有的发电量已不能满足需要，必须开发新的电源，在开发新电源中，首先对原有电站进行增容改造，康帕二级水电站长期未能达到设计出力的原因，通过现场调查，从水工建筑物来讲主要有以下几方面：一是引水渠衬砌采用干砌卵石灌浆，由于引水渠沿线是含粘土较多的砂卵砾石层，渗透性较差，冬季在衬砌的卵石灌浆底部发生冻胀，衬砌层膨胀或塌落（尤其是背阴面），造成引水渠断面减小，糙率增加，影响了发电水通过，不能达到设计引用流量。

二是引水渠与前池联接处扭面角度较大，形式不合理，造成过流断面减小，水流不畅三是上游来水含砂量较大，夏季水通过直线沉砂池只能排除来水中部分砂石，冬季上游来水量小，发电用水量都不能满足，自然不能有水冲砂，造成引水渠发生淤积，大量泥砂进入前池，造成过流部件严重磨损四是前池排砂能力较差，造成大量泥砂进入水轮机五是压力管道较长，达 583.9m，管径 D=1.3m,直径小,造成水头大量损失,降低了有效运行水头六是三台机尾水管出口端与尾水渠联接处设计不合理，造成尾水出口不利，尾水水面壅高，水面波动较大，水轮机发生震动，影响机组出力七是机组过流部件经多次修复后，线形已不是原机组线形，机组效率下降，出力降低根据以上所分析的原因，本次将对引水渠、前池和尾水管出口端与尾水渠联接段加以改造，保证水电站能将发电用水引进来，排的出去，为电站增容改造打下一个良好的基础2、水文库山河发源于海拔高 7555m 的慕士塔格峰和 7579m 的公格尔山东南坡由慕士塔格 —公格尔高山冰川及冰雪融化稳定地补给河道,成为库山河的基本径流库山河自 1956 年在沙曼设置水文测站至今已有 40 多年，根据观测资料统计，多年平均径流量为 6.3 亿 m3，最大为 8.05 亿 m3，最小为 4.3 亿 m3。

河水径流年内变化显著大，季节性分布相差悬殊，汛期较其他河流为晚，一般在五月下旬英吉沙县康帕二级水电站属引水式电站，该电站是利用康帕大渠下游的灌溉用水进行发电，在康帕大渠桩号 6+065 处设进水闸将水引入电站引水渠3、径流英吉沙县康帕二级水电站利用康帕大渠下游的灌溉用水进行发电，在康帕大渠桩号 6+065处设进水闸将水引入电站引水渠库山河沙曼站具有三十多年的径流资料，经径流分析计算，75%保证率时的年平均流量为 18m3/s，年径流量为 5.7 亿 m3英吉沙县按分水比例通过康帕干渠从库山河引用的年引水量为 2.56 亿 m34、泥沙库山河多年平均输沙率为 57.7kg/s,多年平均输沙量为 182 万 t,多年平均含沙量为 2.83 kg/m3,平均粒径达 0.182mm,中值粒径 0.0951mm,粒径大于 0.050mm 的泥沙占全年泥沙总量的 67%,其原因是,该河上游汇集公格尔、慕士塔格的冰川堆积物，再加上坡陡，流急，含沙量主要集中在 5～8 月汛期因此,泥沙颗粒粗5、引水流量确定英吉沙康帕二级水电站是经康帕大渠从库山河的木华里引水枢纽引水发电，木华里引水枢纽是向英吉沙县、阿克陶县和疏勒县三个县共同供水，故康帕二级水电站只能引用康帕大渠所引用的水量。

座落在库山河的沙曼水文站距离木华里引水枢纽 28km,由于河床以卵块漂砾为主,缺少细粒成分,造成水量渗漏严重,根据盖孜河库山河水管处提供的库山河出山口流量损失情况:84 年 10 月 7 日至 11 月 27 日测出流量损失结果 23%～27%,86 年 10 月 19日至 10 月 27 日观测 46 次,得出流量损失结果 19.5%木华里引水枢纽建成后,有效的将渗入河床的潜流截取,大大提高了引水率但潜流不可能做到 100%，截取大河损失为 10%，引水渠经改建后，考虑 2%的损失根据康帕二级水电站引用的典型年的月平均流量计算典型年电站出力6、发电水头确定英吉沙县康帕二级水电站属引水式电站，该电站是利用康帕大渠下游的灌溉用水进行发电，在康帕大渠桩号 6+065 处设进水闸将水引入电站引水渠，进水闸底板高程为▽=1587.6m,发电后的水经退水渠退到康帕大渠乌鲁巴西闸前, 乌鲁巴西闸底板高程▽=1530.92m,故康帕电站总水头为:H 总=1587.6-1530.92=56.68m从发电水头计算参数可以看出，电站出力达不到设计出力的主要原因是由于压力管道长度数长达 583.9m,管道直径小，D=1.3m,管内流速过大, 造成压力管内水头损失大的原因。

本次改造为了使电站达到设计出力，将压力管进行改造，原 D=1.3m 压力管为 1#、2#机供水，而 3#机从压力前池进水室渐变段处新接出一根压力管，管径 D=1.6m，向 3#机供水这样 1#、2#机水头损失∑△h1#、2#=5.0376+2.6894=7.73m,3# 机水头损失∑△h3#=2.32m,改造后,电站水头:① 1#、2#机设计水头:HP1#、2#=52.26-7.73=40.53m②3#机设计水头:HP3#=52.26-2.32=49.94m③电站最大运行水头:电站最大运行水头发生在上游来水量只满足一台机运行时或后半夜时段电负荷数,康帕二级电站只需发一台 1600kw 机组时, 此时电站最大运行水头:Hmax=54.02-2.32=51.7m7、水工建筑物本次康帕二级电站增容改造内容有如下几项:（1）、引水渠改造（2）引水渠与前池联接扭面改造（3）前池改造（4）尾水渠出口端与尾水渠联接段改造（5）压力管和尾水闸门8、金属结构从沿程水头损失计算看出，由于压力管内流速过大，管道长度较长，造成水头损失成倍增长，从而使该电站出力一直不能达到设计出力解决水工建筑物存在的问题以后，但由于压力管的水头损失过大，造成电站出力不能达到设计出力，为降低压力管的水头损失，考虑在原有压力管一侧平行增设一根压力管，为 3#机专用，原有的压力管向 1#、2#机供水，压力管内径 D=1.6m。

9、机电部分改造本次电站机电部分主要是改造三台水轮发电机组、调速器更换为带微机接口可编程智能调速器，及电站自动化系统的改造康帕二级水电站改造后装机容量为 3 台水轮发电机组该电站增容改造后实行监控装置实现无人值班、少人值守的目标，配置 SJK-3000 型电站微机综合自动化系统一套该系统能完成和实现电站机电设备数据采集、设备运行监视和控制操作、功率调节和运行管理职能，为电站实现“无人值班” （少人值守）提供技术支持与保障电站增容改造后，从该电站至县城中心变的 35KV 输电线路同时需要改造，线路总长度为 16km，本次改造考虑康帕一级水电站上马时输送该电站容量（康帕一级水电站装机容量为 2×1600kw），导线截面选择为 LGJ-120 型，其中有 4km 左右穿过居民集中区与林带区，为安全起见，导线选择架空绝缘电缆，截面为 A=95mm210、投资估算康帕二级水电站增容改造是英吉沙县农村电气化改造的一个重点工程，工程所在地距县城29km，装机容量 2×800+1600kw，属于小型水电工程，主要有 3.697km 引水渠改建；前池、溢洪道、日调节池、澄清池等建筑物的改建以及压力钢管更新和尾水渠的改建和两台水轮发电机组组成。

工程总投资为 1506.85 万元，其中：建筑工程 308.17 万元；机电设备及安装工程 587.52万元；金属结构设备及安装工程 356.83 万元；临时工程 10.96 万元；其他费用 71.08 万元；预备费用 133.53 万元；环境影响补偿费 5 万元；水土流失防治费 10 万元；建设期贷款利息 23.04 万元；工程静态总投资为 1483.81 万元11、经济评价康帕二级水电站工程的实施不仅有一定的社会效益，对英吉沙县的国民经济和人民生活水平的提高起着一定的促进作用，按现行水价分析计算，该项目的财务盈利能力很强，从国民经济分析来看，各项经济指标均符合以电代柴项目规范要求，经济内部收益率为 7.95%＞7% ；经济净现值为 294.55 万元＞0；经济效益费用比为 1.07＞1 当效益和费用各上下浮动±10%工程有一定的市场变化承受能力因此，工程的实施有一定的现实性和可行性12、结论在开发新电源中，首先对原有电站进行增容改造，康帕二级水电站由原三台机总出力 1457.14kW，可增容到 3400kW，三台机年发电量由 734 万 kw.h 可增加至 1586.18 万 kw.h。

电站增容改造总投资 1506.85 万元，单位千瓦投资 4432 元/KW ，单位电能投资 9500 元/kw.h通过改造，相当于新建一座装机容量为 1800kw 的电站同时使原电站充分利用水能资源，提高电能质量，降低了电能成本，按现有上网电价 0.24 元/kw.h 计算，年可增加收入204.5 万元二、第一阶段水工部分增容改造情况1、引水渠改造本次改造采取将原衬砌的干砌卵石全部拆除，在衬砌层底部增设 30cm 厚的戈壁石防冲层，为提高衬砌层的抗冻性，考虑冬季运行水位，引水渠从渠底 1.0m 高包括渠底采用浆砌卵石,表层打 60 厚 C15 细石砼, 降低引水渠表面糙率, 糙率原为干砌石（ 0.033）, 现改为砼(0.017),提高渠道的引水能力 ,渠道流速为 1.94m/s,远大于输冰流速, 输冰问题便解决了渠道引用流量由原来的 6.0m3/s 增至 8.0m3/s，引水渠 1.0m 以上边坡由底部 1.0m 范围采用1:1 边坡变为 1:1.5,底部设戈壁石垫层, 厚度 30cm,表层采用预制砼板铺设,水泥砂浆钩缝同时在引水渠内每 12.42m 设一道砼隔墙为了保证冬季排冰效果。