水电站机组增容改造工程可行性研究以湘江长沙综合枢纽蔡家洲水电站项目为例.pdf

水电站机组增容改造工程可行性研究—

—以湘江长沙综合枢纽蔡家洲水电站项

目为例

摘要：为有效提升水能利用效率，需要对老旧中小型水电站进行增容改造。

本文概述了蔡家洲水电站项目，并对改造可行性及必要性、改造方案进行分析。

关键词：水电站机组；增容改造；蔡家洲水电站

1工程概述

湘江综合枢纽工程位于湖南省长沙市望城县境内的湘江蔡家洲，是湘江干流

苹岛至长沙河段第八个梯级。坝址上距长沙市外环线月亮岛公铁两用桥13.2km，

距长沙港口主枢纽霞凝中心港区下游端沙河子9.2km，在香炉洲下游7km，下距

沩水河口2.2km。工程任务以航运、城市供水为主，兼顾灌溉、发电及区域水环

境改善。

坝址控制流域面积90520km，多年平均流量2237m/s。水库正常蓄水位

23

29.7m，死水位29.7m，总库容6.75亿m。电站原设计总装机容量57MW，安装6

3

台9.5MW灯泡贯流式机组，额定水头3.7m，为低水头径流式电站。年发电量

2.315亿kWh，年利用小时4061h。航道等级Ⅱ级。

枢纽等别为Ⅰ等，工程规模为大（1）型。枢纽主要建筑物从左至右依次为：

预留的三线船闸、双线2000t级船闸、26孔净宽22m（堰顶高程18.50m）主泄水

闸、排污槽、电站厂房及鱼道、蔡家洲副坝、右汊20孔净宽14m（堰顶高程

25.00m）副泄水闸。坝顶高程39.70m。

电站主要建筑物有：主厂房、安装场、尾水副厂房，中控楼、控制保护室、

GIS室、厂区上游挡水坝、下游防洪墙、门机平台挡土墙、进水渠、尾水渠、水

平进厂道路、垂直进厂通道、运污通道及户外门机安装检修平台、鱼道等。

图1灯泡贯流式机

2改造可行性及必要性

2.1增容改造技术条件

对水电站机组进行增容改造的主要原因是：电站运行水头范围变化导致原有

机组在枯水期不能发电，改造方案为维持转轮直径不变、转速不变，水轮机转轮

整体更换为4叶片灯泡贯流机。改造后机组水头运行范围为2.8m-10.5m，转轮直

径仍为6.75m。目前国内多家制造厂商已生产过多台转轮直径7m或以上的4叶片

灯泡贯流机，制造难度不大，技术上不存在困难。

2.2对环境的影响

电站增容改造并不会产生污染源，不会产生大的噪音，施工与电站承担的综

合利用任务不矛盾，因而不会对环境产生负面影响。

2.3增容改造的必要性

（1）机组增效扩容改造是电站本身的迫切需要

湘江综合枢纽蔡家洲水电站原装机容量为6×9.5MW，原机组发电机功率因数

仅0.85，电站长期存在发无功较多现象，机组发电得不到有效利用，同时由于长

江上游三峡水库的建成后，洞庭湖水位的逐渐下切，每年的枯水季节，电站下游

水位长时间位于21.0m～24.0m之间。现有机组发电水头范围为1.5m～6.8m，机

组最大（净）水头为6.8m，按上游正常蓄水位为29.7m计算得到相应的下游水位

为22.5m，据水文资料统计，2015年-2019年日平均下游水位低于22.50m的天数

分别出现77天、78天、118天、154天、140天，水位均值为21.08m，入库流量

均值为1050m3/s，由此导致枯水期（11月～次年1月）有较多时间水头太高，

不能发电，造成一定的经济损失及不良的社会舆论。

（2）增效扩容改造工程实施条件较好、社会效益显著

蔡家洲水电站机组增容改造工程，不需要新建大坝，也不用改变枢纽泄流和

河道水文情况，对1#-6#机组进行机组增效扩容改造，实施条件较好，有加快开

发建设的迫切要求。

扩容之后，可将资源优势转化为经济优势，增加地方财税收入，调整经济结

构和第一、二、三产业的协调发展，提高人民生活水平，促进当地经济的发展、

共同构筑和谐社会具有重要意义。同时可以替代部分火电容量和电量，这对减轻

环境污染、保护生态环境有益。水电站机组扩容改造工程对促进地方社会经济协

调发展、节能减排、环境保护和资源节约等具有重要意义。

（3）促进地方社会经济发展、促进和谐社会建设的需要

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