水电站增效扩容改造初步设计报告.doc

水电站改造工程初步设计报告目 录1 工程概况11.1 工程所在区域自然、社会、经济概况11.3 改造方案综述22 现状分析及改造必要性评价62.1 现状分析62.2 增效扩容改造的必要性93 水文分析及水能复核133.1 水文资料分析在整理133.2 水能复核计算134 工程地质144.1自然地理、地形地貌、区域地质简况144.2 工程地质条件及评价145 工程任务及规模165.1 等级划分及洪水标准165.2 复核工程任务165.3 特征水位复核175.4 装机容量选择176 增效扩容改造设计186.1 水工建筑物改造186.2 机电设备改造196.3 金属结构改造276.4 送出工程改造276.5 其他工程277 工程管理287.1 工程管理机构287.2 运行管理方案318 施工组织358.1 施工条件358.2 施工导流368.3 主体工程施工368.4 施工总布置368.5 施工总进度369 工程概算和经济评价389.1 工程概算389.2 经济评价43附件一 初步设计概算附件二 初步设计图纸附件三 检验测试报告121 工程概况1.1 工程所在区域自然、社会、经济概况1.1.1 自然地理概况xx地处xx北部，沂沭泗水下游，属鲁南 丘陵与江淮平原过渡带。县域介于北纬3353至3425，东经11830至11910之间，东西60公里，南北55公里。东与xx接壤，南与淮安市毗邻，西倚xx，北接徐州，是徐、连、淮、宿四市结合部。全县地形呈不规则方形，地势西高东低，大部分地面高程在7-4.5米。县内最高峰韩山海拔70米，除潼阳、茆圩、刘集、悦来等乡镇有些岗岭外，土地平衍，河网密布，有新沂河、淮沭xx等29条河流纵横境内。xx属于暖温带季风气候，全境气候温和，四季分明，日照充足，雨量丰沛。年平均气温13.8，年平均最高气温14.3，最低13.3。历年最高气温一般在3538之间，最低气温在-4-5左右。年平均日照时数2363.7小时，年平均相对湿度为75%，年平均风速为2.8米/秒，年平均降水量937.6毫米。1.1.2 社会经济概况xx县地处xx北部，隶属地级xx市，辖35个乡镇（场），县域面积2298平方公里，耕地204万亩，人口176万，是全省人口最多、陆域面积最大的县。xx是中国花木之乡、全国十大商品粮基地县、全国农副产品生产大县、平原绿化先进县，全国著名的蔬菜生产基地、新兴食用菌生产基地、木材加工基地和著名的图书集散中心。“十一五”末，全县实现地区生产总值288亿元，城镇居民人均可支配收入、农民人均纯收入分别达12900元、6875元。1.2 工程现状及历年运行情况1.2.1 工程现状xx水电站位于xx市xx县xx镇蔷薇河村与xx市xx县xx镇交界，地处沭xx尾，下游为xx河，主要利用灌溉水发电,工程于1986年5月竣工，7月并网发电，减轻地方电网供电压力，另兼顾灌、排水，设计流量为25m3/s。2010年对1#-3#机组拆除更换新机组、2011年4月并网发电。水电站现装有5台发电机组，1#、2#、3#机组单机装机容量为125kw，发电机型号为sf125-20/990-型，水轮机型号为zdt03-lm-100，各3台套；4#、5#机组单机装机容量为100kw，发电机型号为tsn-59/6-100g，水轮机型号为zdj-lm-100，各2台套。水电站上游底板高程为2.887m，下游底板高程为0.8m；上游设2.3m*3.56m钢质闸门，配qpky-160-2.5型液压启闭机；下游检修闸门为1.5*3.56钢筋砼平面直升门（计5扇），配5台手摇螺杆启闭机。电站由xx水利局设计，1996年移交淮沭xx管理处，由xx省蔷薇河地涵管理所管辖。水轮机型1-3号浙江金华水轮机厂生产，型号zdt03-lm-100，设计流量为2.5-5.59立方米/秒,转速300-500转/分,功率为86-222kw。4-5号高邮水泵厂生产，型号zdj-lm-100，设计流量为3.91立方米/秒,转速322.7转/分,功率为100kw发电机1-3号为广东潮州电机厂生产，sf125-20/990-w型，额定电压400v，额定电流226a，额定容量156kw，额定频率50hz，功率因素0.8（滞后），额定励磁电压34.3v，额定励磁电流160a。4-5号为靖江电机厂生产，tsn-59/6-100g型，额定电压400v，额定电流226a，额定励磁电压22.2v,额定电流150a。变压器型号为s11-800/10，由xx友邦电力变压器有限公司生产。1.2.2 历年运行情况陵泵站兴建在上世纪七、八十年代，由于时间和技术条件的限制，工程仓促上马，施工质量低，几乎全部超过机组运行年限，两座泵站病险重，配套不完善。其机房式样、进水方式、运行条件等均停滞非常低下的水平。通过近30年运行，年久失修，加之废黄河水位流量关系的变化，目前泵站功能衰减，效益下降，普遍带病运行，难以维持安全运行，茭陵泵站存在的问题主要表现在：1.3 改造方案综述1.3.1 改造内容及主要工程量xx水电站运行多年设备老化，运行效率低下，已不能满足安全运行要求，随着区域内的经济快速发展，为更好发挥电站效益，改造电站迫在眉急。本期由于受经费限制，根据有关方面意见，本着轻重缓急、统筹考虑、实事求是的原则，仅考虑先期对电站进行更新改造，电站设计流量20m3/s。主要改造内容为机电设备及金属结构。1、水工建筑物工程（1）进水侧增加清污机桥。（2）站房内机电设备改造时相应少量土建，如发电机梁等。（3）房屋改造。站房增加旋转楼梯，副厂房二楼改造为控制室。2、机泵及电气设备（1）更新两台发电机组及其辅助设备。老站原装机5台轴流式水轮机组，配套100kw发电机组，现状已经改造过三台机组，本次改造另两台。（2）更换高、低压开关柜。3、自动化（1）增加电站视频监控系统。（2）增加控制室急停操作。3、金属结构（1）更新下游检修门及启闭机，老站5扇混凝土闸门更换为5扇钢闸门，并配套5台卷扬式启闭机。（2）更新泵房行车，由3t单梁桥式起重机改造为5t单梁起重机，同时更换其控制设备。（3）更换其它钢结构。1.3.2 投资概算工程静态总投资：12900.63万元，其中建筑工程费用2342.90万元，机电设备及安装工程费用5817.91万元，金属结构设备及安装费用1825.97万元，临时工程费用293.68万元，独立费用1664.56万元，预备费955.60万元。主体工程量：土方开挖18969立方米；土方填筑11569立方米；砌石4998立方米；砼及钢筋砼5399立方米。主要材料用量：水泥2650吨；黄砂4942立方米；碎石6000立方米；块石2705立方米；柴汽油52吨；木材19立方米；钢筋516吨。总工日：人工工时34.44万个。1.3.3 实施工期工程施工大体分为三个阶段：工程准备期、工程施工期、工程完建期。工程准备期具体内容为：施工征（占）地、招标评标签约及“四通一平”等工作，由业主负责进行；场地清理、供电及通讯设施、临时生产、生活设施搭设等，由施工单位负责进行；工程施工期具体施工安排，由施工单位按施工组织设计,负责进行施工，监理单位按合同规定进行监理。工程完建期内容为：场地清理、资料整理，按照有关规定组织工程项目的质量评定和竣工验收，做好工程项目移交工作等，由施工单位、监理单位，业主等负责进行。本工程施工宜安排在非汛期进行，电站立项后即进行施工准备工作，组建建设单位及工程建设组织管理机构。初步设计批复后立即进行施工及设备采购招投标工作。工程计划1年实施，工程土建2012年9月开工，在此之前机电设备和金属结构可先期招标采购；2013年5月底机组安装调试完毕，交工验收，具备运行条件；2012年9月完成配套附属设施完成，具备竣工验收条件。施工总进度安排如表1.1。表1.1 xx水电站改造工程施工进度安排序号项 目日 期工 期(月)1xx水电站改造工程工程招标、施工准备2012年6月2012年8月32施工围堰填筑、备料、材料进场2012年9月13清污机桥、泵房维修、控制楼等整修、机电设备订货、金属结构制作2012年10月2013年2月44水轮机组、电气设备安装调试、闸门、启闭机及自动化安装调试2013年3月2013年5月（具备运行条件）35配套附属设施及完工验收2013年6月2013年9月41.3.4 工程效益预期茭陵泵站各项经济指标都能满足规范要求，经济内部收益率21.5%,经济净现值4028.51万元，经济效益费用比1.55，总装机14325kw，单位千瓦投资9005元/kw，经济上是可行的。以上的计算指标是统计前几年的涝灾损失的结果，淮安市经济快速发展，茭陵泵站的社会效益将更加显著。从财务分析的角度看，茭陵泵站每年的运行费为545万元，无直接财务收入，财务效益较差，但本工程为公益性质的水利工程，它承担着保护国家和人民群众的财产和生命安全的重任，工农业和社会综合效益显著。泵站运行期间，淮安市应从防洪费中列专项开支，维持泵站的正常运行。因此淮安市楚州茭陵泵站的更新改造是可行的，而且早建早受益。2 现状分析及改造必要性评价2.1 现状分析2.1.1 水文、水资源淮安市渠北地区是指苏北灌溉总渠、淮河海水道以北，废黄河以南，西自二河、东与盐城市阜宁接壤的狭长地带，大(里)运河贯穿南北，将渠北地区分成运东、运东两片，分属淮安市的清浦区、清河区、楚州区，总面积835km2，其中运东面积301km2，运东面积534km2。2005年耕地面积68.3万亩，人口104.28万人，其中农业人口59.47万人。该区东西长约67km，南北宽1020km，地势西北高、东南低，地面高程运东11.26.0m（废黄河高程系，下同），运东10.03.5m。运东粘土占45%，砂壤土占15%，沙土占40%；运东多为沙土，局部为粘土。运东地区三面被高水包围，入海水道不行洪时区内涝水自排入海水道；行洪时区内涝水抽排入废黄河、里运河及入海水道，但出路不足。2.1.2 水工建筑物2.1.2.1取水建筑物运东片区域涉及流域主要水系主要有：废黄河、里运河、苏北灌溉总渠、淮河入水道等。2.1.2.2引水系统1、废黄河2.1.2.3前池及压力管道土建工程废黄河西起河南兰考东坝头,流经豫、鲁、皖、苏四省九市，蜿蜒800km，东至xx省滨海套子口入海。我市境内废黄河以二河为界分为上、下两段，上段起于淮泗交界，止于张福河，长约18.0km，原为泗水故道。下段原为淮河下游故道，起于杨庄闸，向东流经清河区、淮阴区，涟水县、楚州区及盐城市阜宁县、响水县、滨海县等七县（区），由套子口入海，全长181km，淮安市境内河长98.7km。2.1.3 机电设备2.1.2.3水力机械1、水轮机运行状态检查1）4、5#水轮机早已超出大修年限，尾水锥叶轮头、叶片磨损缺角，轴间隙增大，且有气蚀蚀坑基本贯通叶片，运行效率较低。2）4#、5#水轮机控制环、上盖、稳固拉定索、导叶轴孔磨损锈蚀严重，导致偏心，螺栓、连扳、拉定索扣经常脱落。3）5#水轮机轴承不同心，砼机墩与承重梁脱开、预埋件有断开现象，导致机组基座震动较大，影响运行安全。2、发电机运行状况检查：1）4-5#发电机早已超出大修年限，胶木制品脆化磨损严重，控制环、上环座磨损严重，螺栓孔多成椭圆形、滑环经常故障或打火，绝缘材料开裂，严重老化，温升较高。3、增速箱运行状况检查：1）4#、5#增速箱齿轮、轴颈均有不同程度的磨损，渗油现象较严重；2）4#、5#增速箱轴承、齿轮间隙增大，运行时震动大，噪音大。2.1.2.2电气部分xx水电站工程位于xx省淮安市楚州区东北茭陵乡，该站安装64zlb50型立式轴流泵， 配tdl21531-24型800kw立式同步电动机12 台套，总装机容量9600kw，泵站设计排涝流量1003/s。该站的供电电源为35kv，站内安装35/6kv-15000 kva主变1台和6/0.4kv-560 kva站变1台、35/0.4kv-180 kva所变1台。xx水电站于1976年11月兴建，1979年6月底竣工并投入运行。2）继电保护动作灵敏度差，有时甚至误动作，且部分配件市场上已难以购买到。3）控制屏为非标产品，屏内仪表等电器设备多为上世纪90年代产品，生产厂家已淘汰，市场难以购买；电池退化严重，充电后存电率下降50%。计量柜电流互感器常有误动作，继电屏年后曾发生接地体被烧断，固定索被烧坏事件。4）电缆线路经多年运行，绝缘老化，绝缘材料龟裂，部分绝缘材料松脆脱落，绝缘接头部位发热温度较高，已影响电站安全运行。xx水电站经过三十多年的长期运行，存在着机组老化严重，配件难以购买，运行隐患较多，随时都有发生事故的可能。根据现场检测和安全复核，评定xx水电站建筑物安全类别为三类泵站，机电设备为四类设备。该工程的现状已难以继续承担繁重的排涝任务，不能适应社会经济发展要求，对茭陵泵站进行改造是十分必要和迫切的。对照可研的审批意见，本阶段对电气方面的改造内容为全部电气设备的更新，并根据“无人值班，少人值守”的管理模式，增设泵站远程监控和视频监视系统，以提高xx水电站运行管理的现代化水平。2.1.2.3金属结构及其它1）水力发电机组及附属机电设备早已超出大修年限，均存在不同程度的老化、磨损、破旧现象，机组出率明显下降。2）下游闸门门体为钢筋混凝土平板门，碳化较深，单体笨重，预埋件和吊点部位的铁件锈蚀，使得安全性能有所降低；上游闸门止水全部漏水。3）下游手摇式螺杆启闭机安置在露天，油漆老化锈蚀，螺杆有不同程度的磨损、弯曲；手摇式螺杆启闭机运行时长较长（每次启闭时间达15分钟以上），作为事故门使用时，运行时间不能满足要求。4）拦污栅过于靠近进水口、便桥、交通桥，地方狭小仅靠人工不利于清理附着在其上的杂物和保养；且大量杂物堆积经常容易吸入到水轮机和导叶上，影响出率。茭陵泵站泵房采用堤身式块基型结构，肘形弯管进水流道，平直管式出水流道，拍门断流。进、出水口配检修闸门，进口设置拦污栅。泵站经多年运行，闸门、启闭机损坏严重。拍门门体严重损坏、变形，止水橡皮已损坏；一站进口检修门、事故闸门、灌溉闸门采用钢筋混凝土平板闸门，混凝土剥落、露筋，止水件损坏，铁件严重锈蚀，已不能正常启闭；灌溉闸启闭机老化、锈蚀，无法使用；二站进口检修门、出口检修门采用钢板焊接平板闸门，铁件严重锈蚀，止水橡皮已损坏。拦污栅污物严重，引起拦污栅损坏，栅条变形、扭曲、断裂，严重锈蚀，不能满足安全运行要求。经现场检测，根据金属结构损坏状况和安全鉴定结果，茭陵泵站金属结构评定为四类设备，全部更新。茭陵泵站工程共有闸门8种类型，分别为茭菱一站上游事故门、下游检修门、出水池灌溉挡水门、站东灌溉引水洞闸门、咸岔河引水闸闸门、咸岔河调水闸闸门；茭菱二站上游检修门、下游检修门。拍门共2种，分别是茭菱一站拍门、茭菱二站拍门。闸门均采用平面钢闸门，多主梁实腹式结构、悬臂式滚轮支承。茭菱一站上游事故门设计水位为10.4m5.7m，门叶尺寸为2.484.435m（高宽 下同）共12扇，采用qpky-275kn-3.0快速液压启闭机，启闭机共12台。茭菱一站下游检修门设计水位为5.3m-0.95m，门叶尺寸为3.252.34m，按3台机组配一套，共8扇，采用cd1-10t电动葫芦启闭。菱一站出水池灌溉挡水门设计水位为8.4m5.5m，尺寸为3.54.46m，共2扇，采用qpq260kn卷扬启闭机启闭，启闭机共2台。咸岔河引水闸闸门设计水位为5.3m2.6m，门叶尺寸为4.53.96m，共2扇，采用qpq260kn卷扬启闭机启闭，启闭机共2台。咸岔河调水闸闸门设计水位为5.3m2.6m，门叶尺寸为4.53.96m，共2扇，采用qpq260kn卷扬启闭机启闭，启闭机共2台。茭菱二站上游事故门设计水位为10.35m5.0m，门叶尺寸为3.02.85m，共5扇，采用cd1-10t电动葫芦启闭。茭菱二站下游检修门设计水位为10.35m5.0m，门叶尺寸为3.02.85m，共5扇，采用cd1-10t电动葫芦启闭。茭菱一站站东灌溉引水洞闸门孔口尺寸为2m2m，采用pgz铸铁闸门，共2扇，配2台ql-5t手电两用螺杆启闭机。茭菱一站拍门门叶尺寸为2.01.6m，共24扇，茭菱二站拍门门叶尺寸为2.01.6m，共15扇。为减少站前水草等污物对泵站机组的影响，提高机组运行效率，在茭菱一站、二站进水侧设清污机桥。茭菱一站中孔共安装hq-a回转式清污机16台套，两边孔安装固定拦污栅。茭菱二站中孔共安装hq-a回转式清污机12台套，两边孔安装固定拦污栅。本次报告以茭菱一站上游事故门为例说明计算方法与过程。2.2 增效扩容改造的必要性1）更新全部4#、5#水力发电机组；更新控制屏、继电屏、计量屏、电池屏、备用电源保护屏、动力线路、电流互感器、电压互感器、隔离刀闸、并网同期屏等附属机电设备。2）更新下游钢筋混凝土平面直升门。3）下游手摇启闭机使用不方便、露天安置老化锈蚀，运行时长较长，不利于应急事故处理，建议更换为液压式启闭机。4）交通桥上游安装安装清污机。5）上下游启闭机全部并入室内保护。6）更新桁车一台，检修叉车一台。1、因洪致涝影响，外排出路严重不足，供需矛盾突出淮安市境内渠北地区排水面积835km2，该地区地势低洼，西面是二河，南面是灌溉总渠、入海水道，北面有废黄河，三面环水。在入海水道不行洪的情况下，该地区排涝渠道主要有：一是通过内部河道汇入淮河入海水道沿线的8座穿堤涵洞自排入淮河入海水道南北泓道；二是通过已建茭陵一、二站、和平站、杨庙站及小泵站抽排入废黄河、大运河和里运河等河道，排涝标准约为5年一遇。在入海水道行洪期间，渠北地区自排口门全部关闭，只能依靠泵站抽排。由于抽排标准远不能满足流量要求，故渠北地区因洪致涝矛盾突出。经统计，目前运东地区抽排能力仅为371.0m3/s，现状茭陵一、二站机泵已面临机泵设备陈旧老化、运行效率低下的问题，运东地区实际抽排能力不足371.0m3/s，远不能满足运东地区的外排出路需要。2、入海水道行洪机率加大，迫切需要增加快速排水通道2003年汛期，淮河流域连降大到暴雨，干流水位迅速上涨，2003年7月4日，接国家防总批示及淮河防总调度命令，在洪泽湖蒋坝水位仅12.83m左右时，即启用入海水道分洪。由于关闭了所有沿线的穿堤涵洞，切断了渠北地区的自排出路，导致内河水位不断升高，沿线农村大片农田淹水50cm以上。尽管省防指紧急调拨500多台临时机泵，但由于安装周期长，水泵出水扬程高，功效低，排涝不及时，不仅造成渠北地区农作物减产、群众财产安全受到损害，也造成了出水侧北堤坡的大面积冲刷。仅时隔4年，2007年入海水道再度提前启用，与2003年相比，上游水压境，无内水顶托，涝情相对较轻，但调集临时泵仍不能满足渠北排涝要求。从入海水道2003、2007年渠北地区使用临时机泵排水的实际运行效果看，由于省内临时机泵有限，行洪时由于时间仓促，短期内调集难以满足扬程、流量要求，同时在时间上受调机、安装影响也较大，无法满足实际需要，只能达到设计流量的40%，导致因洪致涝情况严重。淮河流域发生中等洪水的机遇比较大，入海水道建成后，为保证淮河流域中上游的安全，在以后发生中等洪水时入海水道行洪的机率将大大增加。3、工程自身建设与适应经济发展、全面建设小康社会的需要茭陵泵站建于上世纪七十年代，至今已运行30年。在这期间，仅对其中少部分设备经过局部维修和技术改造，泵站泵房及水工建筑物仍为建设时的旧貌，大多数主机组、电气设备、高压变电设备、输电线路等仍为七十年代生产的产品和设施。茭陵泵站机泵和电气设备长期得不到维修和更新，多数已成淘汰产品，设备落后，主机组、电气设备和工程设施老化严重，土建破损，混凝土和浆砌块石多处裂缝、沉陷不均，混凝土碳化，钢筋锈蚀，强度严重下降，泵房门窗损坏，屋面漏雨。长期以来，对泵站几乎没有投入，破损老化的设备和设施得不到及时维修和更新，致使茭陵站效率不断下降，泵站电费不断增加, 能耗严重超标，工程效益逐年降低，成本不断上涨，管理费用不断增长，机组严重损坏，重大工程和机电设备事故增多，故障事故频繁发生，维修费用逐年增加，机组带病勉强运行，泵站存在着许多事故隐患，缺陷较多，不安全因素时有发生，安全运行没有保证, 严重影响了茭陵泵站安全运行和效益的发挥。茭陵泵站的现状已不能适应当地社会经济快速发展的状况，严重制约着当地国民经济的可持续发展和全面进入小康社会的进程，加快进行茭陵泵站的更新改造已迫在眉睫。3 水文分析及水能复核3.1 水文资料分析在整理本次水文计算采用区域范围内沭新闸站、小许庄站两个水文站资料，有较长系列水位、流量资料，并收集蔷薇河地涵、沭新退水闸短系列水位、流量资料，进行复核。详见表2.3.1。表2.3.1 水文站基本情况表序号河名站名站别测站位置采用系列长度采用资料1沭xx沭新闸闸站水文xx19752007水位、流量2蔷薇河小许庄站水文xx小许庄19862006水位、流量3沭新干渠蔷薇河地涵-xx、xx交界2000、20042007水位、流量4沭xx/蔷薇河沭新退水闸-xx、xx交界2000、20042007水位、流量3.2 水能复核计算4 工程地质4.1自然地理、地形地貌、区域地质简况4.3.1 自然地理场地位于xx市xx县xx乡蔷薇河村与xx市xx县吴场村接壤处，水陆交通较为便利。场地区气候类型属暧温带季风气侯区，四季分明，春季冷暖多变，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季干旱少雨。年平均气温13.6，1月平均气温-1，7月平均气温26.7，年平均无霜期200天左右。年内降雨量949毫米，夏季占全年降水量的59.7%。4.3.2 地形地貌查xx省地质矿产局1989年10月xx省环境水文地质图集，场地处于苏北平原中部，地貌类型属倾斜平原，地貌分区属沂沭丘陵平原区。受人工改造，地形起伏稍大，地面高程一般为4.04.5m，堤顶高程一般为8.3m左右。4.3.3 区域地质简况根据xx省地质矿产局1982年xx省及上海市区域地质志，场地属于华北地台xxxx盆地，第四系厚4080m。场地东为海州泗阳断裂带，其北为邵店xx断裂带，场地附近无较大断裂通过，场地区区域地质稳定性相对较好。按中国地震动参数区划图（gb18306-2001），场地区地震动峰值加速度为0.15g，相应地震基本烈度为7度。4.2 工程地质条件及评价4.2.1 土层分布本工程土层可分为4层：1层：填土。暗黄色粉质粘土，夹有砂石和铁、锰结核。层底高程为1.86.4m。2层：粉质粘土。暗黄色粉色粘土，夹有较多砂石和铁、锰结核和高岭土。土质较硬，天然容重2.04t/m3，天然含水量22.8%，c=0.65kg/cm2，=190，为护坦基础，贯入基数为1230击。层底高程为-2.81.8m。3层：黄色壤土夹高岭土。层底高程为-3.5-2.8m。4层：粉质粘土。棕黄色粉质粘土夹砂石及铁、锰结核和高岭土。土质较硬，压缩系数0.01cm2/kg，贯入基数为1560击。层底高程为-12.5-3.5m。4.2.2 水文地质条件场地区主要地表水有：蔷薇河、友谊河、沭新干渠、蔷北截水沟。蔷薇河正常水位2.53.0m。，场地区周围无有害污染源对场地地表水及地下水造成污染。根据我公司编制的xx省xx市地下水资源评价报告，该处地表水及地下水对混凝土均无腐蚀性。4.2.3 工程地质评价根据sl203-97水工建筑物抗震设计规范，结合岩土名称、性状及区域地质资料，判定场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为类。地基内无液化土层。 本次改造主要为机电设备改造，土建部分改造量较小，施工时对土层基本无扰动。5 工程任务及规模5.1 等级划分及洪水标准xx水电站设计流量为20m3/s，茭陵二站设计流量为50m3/s，查水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)，确定茭陵一、二站工程等别均为等，工程规模为大（2）型，主要建筑物的级别为2级，次要建筑物的级别为3级，临时性建筑物的级别为4级。本地区地震基本烈度为6度，分析确定建筑物的地震设防烈度亦为6度。5.2 复核工程任务1、xx水电站工程复核计算结论泵站站身防渗经复核, 防渗长度满足防渗要求。出水消能防冲能满足要求。泵站进出水流道过流能力满足设计要求。泵站水泵工况点基本能满足设计要求。水泵效率80%；在设计最大出水位11.0m下工作时，最大扬程工况点下，现有800 kw电机不能满足使用要求。泵站站身抗滑稳定复核：当泵房达到实际最高运行水位时，泵房整体抗滑稳定安全系数满足规范要求。当泵房达到设计运行水位时，泵房进水侧胸墙强度满足要求。泵站所处地区对应的地震基本烈度为度区。泵站抗震强度复核原设计已按7度校核验算，因此本复核不作抗震校核。上游翼墙复核：当泵房达到实际最高排涝工况运行水位时，抗滑安全系数kc略小于允许抗滑安全系数，但大于特殊荷载组合下1.1的要求。2、茭陵二站工程复核计算结论经复核在整体防渗体系完好的情况下，防渗长度满足防渗要求。但在上游止水和站身板桩防渗失效的情况下，防渗长度不能满足防渗要求。进水流道进口流速基本满足泵站设计规范要求。出口流速偏大。泵站水泵工况点复核：泵站 现有水泵基本能满足设计要求，在设计范围内工作。在设计最大出水位11.0m下工作时，最大扬程工况点下，现有260 kw电机不能满足使用要求。泵站站身抗滑稳定复核：当泵房达到实际最高运行水位时，泵房整体抗滑稳定安全系数满足规范要求。地基反力虽然不超过地基承载力，但地基反力不均匀分布系数较大，造成泵房的不均匀沉降。泵房上部厂房均已出现多条从上至下的通缝，茭陵二站泵房已成c级危房，应予加固改造。泵房净宽较小，开关柜集中布置于泵房出水侧。开关柜与电动机之间通道距离不能满足电气安全检修所要求的距离。在墙前无水或低水位时，上游翼墙抗滑稳定安全系数偏小，不能满足设计规范抗滑安全系数允许值1.3的要求。下游东侧翼墙产生向外滑动, 与翼墙不能满足抗滑稳定安全系数有很大关系，建议拆除重建，适当加宽墙体尺寸，增加墙身后部重量，以加大抗滑稳定安全系数。短路电流复核满足要求。5.3 特征水位复核5.4 装机容量选择根据本次xx省扩容改造工程规定，以不增加机组数量为原则，xx电站原有5台轴流式水轮机组，经三台改造后，本次将4#、5#机组同型号改造，改造后总装机容量为625kw。6 增效扩容改造设计6.1 水工建筑物改造6.1.1 增设清污机桥xx水电站下游清污机桥位于泵站下游，底板垂直水流向中心线距站下游交通桥中心线100m。清污机桥设计荷载等级公路-级0.8，总长103.6m，共10孔，主河槽内中孔净宽8m，每孔中间设计隔墩。底板顶面高程1.60m，桥面高程7.0m，桥面净宽7m。清污机桥中间8孔设回转式清污机，两边孔设固定拦污栅。过栅落差考虑15cm。污物通过皮带输送机送至堤侧，再由汽车转运。下游清污机桥底板分为3块，中间两孔一联，底板尺寸19.213.5m，两边三孔一联，底板尺寸28.613.5m。底板厚度0.80m，墩身厚度根据清污机设备布置分为中墩厚0.80m，缝墩厚0.60m两种。清污机桥两侧修筑浆砌石挡墙，与下游引河堤顶连接至高程 7.0m。工程布置详见xx水电站清污机桥总体布置图。根据茭陵站更新改造工程测量报告，拟建的xx水电站清污机桥的底板顶面高程1.6米，均位于河底填土上，该层均匀性较差，强度较低，且下附2层为淤泥质粘土，强度较低，允许承载力为65kpa。底板基底应力计算时以完建期中间两孔一联的底板整体计算，清污机桥计算断面见清污机桥总体布置图，计算结果见表5-3：表5-3 xx水电站清污机桥基底应力计算表部位自重（kn）力臂（m）力矩（knm）底 板：5696.466.7538451.11桥 墩：3798.506.7525639.88隔 墩：198.459.791942.83交通桥：1486.073.835691.65工作桥：6.9114.1097.36清污机与皮带输送机：160.009.801568.00栏杆：27.636.75186.50运输车加人群：150.003.25487.5011524.0174064.81偏心矩：（kpa）由以上计算可知，kpa65kpa，地基承载力满足设计要求。6.1.2 主泵房、控制楼改造4、主泵房、管理房泵房长76m，宽12.0m，屋面为钢筋混凝土桁架梁板结构。屋面有多处混凝土剥落，产生横向裂缝，屋面漏水严重，拟更换主泵房屋顶为轻型网架结构，更换屋顶面积1119m2。泵房泵房沉降缝拉断渗水；处理泵房沉降缝及构件裂缝2条，总长约50米；更换全部钢门窗为塑钢门窗，进行墙体粉刷；泵站增加控制室765m2，控制楼布置于主厂房西侧，与检修间相连，分为两层，采用桩基础，墙体采用钢筋砼框架结构。泵站管理用房、仓库、食堂、维修间等为简易房屋，墙体开裂，拟重建泵站管理用房、仓库、维修间等生活、生产用房。管理、生活用房为一、二站合用，管理所办公用房加固825 m2，管理用房采用钢筋混凝土独立基础，墙体采用砖混结构；管理所生活、仓库等房屋拆建1820 m2，房屋亦采用钢筋混凝土独立基础，墙体采用砖混结构。6.2 机电设备改造6.2.1 水轮机及辅助设备6.2.1.1 水轮机改造xx水电站设计流量为20m3/s，查水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)，确定xx水电站工程等别为等，工程规模为小（2）型，主要建筑物和次要建筑物的级别均为5级泵站运行特征扬程见表6-1。表6-1 泵站运行特征扬程组合表工况进水池水位（m）出水池水位（m）净扬程（m）设计5.89.85.5平均4.38.23.9最高7.1110.16.7水电站为超低水头河床式水电站，主要设计参数如下：1、特征水位 上游水位（m） 下游黄泥河侧水位设计水位： 5.80 最高水位： 8.30 6.70最低水位： 7.50 5.00平均水位： 8.30 6.202、特征流量设计流量：60 m3/s最大流量：70 m3/s最小流量：10 m3/s保证流量：60 m3/s3、特征水头设计水头：2.1 m最大水头：3.3 m最小水头：0.8 m平均水头：2.1 m6.2.1.2 改造前后水轮机性能比较6.2.1.3 其他辅助设备改造本地区地震基本烈度为6度，分析确定建筑物的地震设防烈度亦为6度。6.2.2 发电机及其他电气设备6.2.2.1 主接线设计1、主变供配电系统接线改造后的xx水电站设计流量仍维持20m3/s，总装机5台，配套水轮机单机容量为125kw，总装机625kw，其主变压器容量仍维持800kva。站上与之配套的辅机动力及照明等负荷约50kva。本着安全、可靠、合理、经济的原则，根据xx水电站的装机容量和台数，该站主变压器的高低压侧接线，均按单母线接线方式进行设计，按室内布置方式选用金属铠装移开式高压开关柜，以保证泵站机组的安全运行。泵站主变压器高压侧10kv母线上，共引出二回回路：一回主变压器回路，一回所用变压器回路。泵站主变压器低压侧10kv母线上分别引出十四回回路：一回10kv进线回路，十二回主机回路，一回站用变压器回路。xx水电站主变压器低压侧至10kv高压柜进线为封闭母线输送电源外，其它部位均采用高压电力电缆输送电源。详见高压供配电系统主接线图二、所用电系统接线泵站所用电系统低压出线为0.4kv。系统采用单母线接线方式。泵站0.4kv电源由两部分组成：即以35kv所站用变压器为主供电源、120kw柴油发电机为备用电源，两路低压电源在低压侧实现相互联络及互锁。在泵站正常运行期间，由接在主变压器10kv侧的630kva站用变压器供电，作为运行管理人员办公、生活和维护的日常用电电源。在非运行期间，生产和生活用电，由接在所用电35kv侧的160kva的所用变压器进行供电。低压开关柜至各类辅机及办公、生活区的供电电源，均采用电缆传输方式输送电源。详见低压供配电系统主接线图6.2.2.2 短路电流计算6.2.2.3 发电机改造6.2.2.4 主变压器设计主变压器容量选择：seb =(ki*ped/cos/)+sfh=12*800/0.93/0.9+630=11470kva按启动方式校核：根据xx水电站电动机的配置情况，按照同步电动机最不利的启动要求进行启动压降的计算。计算如下：（采用经验公式估算）核算至主变压器出口起动压降uqm=(kqped+sfh)/sdm100%=(6800/0.93*0.9+630)/12500/8100%=4.01 %15%，能够满足直接起动的有关要求。式中：ki：机组台数kiq：电动机起动电流倍数，取6.0倍计算；sed：主变压器额定容量；ped：电动机额定容量，取800kw； cos：电动机功率因数，取0.9 (超前)：电动机效率，取0.93sfh：主变压器低压侧其它负荷容量,取630kva；sdm：35kv母线上的三相短路容量，sdm=seb/uk100；uk：主变压器阻抗电压，取8；uqm：电动机起动时压降，应小于15%。根据以上计算结果，对照变压器容量等级的化分，xx水电站选用容量为12500kva的主变压器，电动机在其最不利状态下的启动压降为4.01%，能够满足直接启动和正常的供电要求。对于泵站启动时出现的尖锋负荷，因持续时间很短，可充分利用变压器自身的过载能力来实现调节。主变压器主要技术参数：型 号 s11-12500-35/10.5额定容量 12500kva额定电压（高压侧） 3522.5kv额定电压（低压侧） 10.5kv联结组标号 y.d11阻抗电压 8%6.2.2.5 其他电气设备设计1、高压开关柜 该泵站主变压器高低压侧配电设备，全套选用kyn型中置式抽出式开关柜，内配真空开关进行通断，断路器本体带弹簧操作机构（10kv选用永磁式操作机构）。其高压柜开关柜技术参数如下： 开关柜型号 kyn额定电压 35/10kv额定电流 630a(进线1500a)额定开断电流 31.5ka动稳定电流（峰值） 80ka3s热稳定电流 31.5ka2、低压开关柜该泵站低压柜全套选用mns型低压抽出式开关柜，其开关柜技术参数如下：型 号 mns额定电压 0.38/0.66kv额定电流 1000/5000a额定短时耐受电流有效值/峰值 55/150ka3、操作电源泵站的控制保护系统要求配置安全可靠的直流电源，该站的直流系统电压选用为220v。为便于与电力部门通讯装置的衔接，在直流电源屏内添设一组48v电源模块，供远动装置电源所用。蓄电池的容量计及变电所无人值班事故处理的路途时间，经常性负荷按2h，事故照明按1h计算。蓄电池选用阀控式密闭铅酸蓄电池；100ah、12v、18只。直流屏选用智能型控制直流电源柜，充电机选用高频开关电源模块，运用微机技术对蓄电池、充电机等装置实现智能化实时管理，并可与变电所自动化系统的通信控制机接口，实现直流系统的四遥功能。蓄电池的容量选择如下：1)直流负荷统计见下表表7.1-1 直流负荷统计负荷名称经常负荷事故负荷冲击负荷事故放电时间(h)p(kw)i1(a)p(kw)i2(a)p(kw)ir(a)监控及保护装置3.013.642事故照明0.52.271主变两侧跳闸0.62.73冲击合 计13.642.272.7318.64(a) 2)蓄电池型式及容量选择蓄电池个数的确定。按每只蓄电池电压为12v考虑，共需18只，如换算到每只2v需108只。蓄电池容量选择。参照火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定附录d“阶梯负荷计算法”计算选择蓄电池容量c10=100ah。直流电源系统正常运行时，该电源由交流供给。在主电源故障的情况下，操作电源自动转入免维护型铅酸蓄电池屏供给，以保证35kv及10kv断路器能够可靠地跳闸。该操作电源的低压进线，设计为交流380v，按双电源配置该电源，分别从所变及站变回路引出两回线路，并为互为备用投入方式，以便保证各级断路器、自动化控制设备能够可靠地工作。其直流屏技术参数如下：容量 100ah额定输入电压 0.3815%kv额定输出电压 0.22/0.048kv额定控制输出电流 5200a额定合闸输出电流 400a稳压精度 1%稳流精度 1%4、电缆设施户外电缆采用直埋及穿管敷设方式，电力电缆及控制电缆全部选用铜芯电缆。1）主变35kv总进线电缆的选择： ig该回路持续工作电流，；k不同敷设条件下的校正系数，k=0.87*0.84=0.7328； ixu允许电流，ixu=390a。根据供配电系统设计规范第2.0.6条规定：二级负荷的供电系统，当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。 故进线选择2根yjv-35/40.5kv-3150电缆。2）低压电缆及弱电电缆的选择：低压电缆由于供电的距离不确定，应以线路的压降作为电缆选择的主要依据。对于与微机保护装置连接的电流、电压和信号接点引入线，均采用屏蔽电缆。屏蔽层接地措施按gb50217电力工程电缆设计规范要求设计。电缆防火延燃措施，按gb50217电力工程电缆设计规范中电缆防火和阻止延燃措施设计，以利满足消防要求。5、电工试验设备根据泵站设计规范（gb/t5026597）要求及泵站运行管理实际情况，按总体考虑、统筹配置的原则，由建设单位统一考虑电工试验设备的配置。6.2.3 自动化系统6.2.4 暖通及消防6.2.4.1 暖通xx水电站和茭陵二站均配有大功率的用电设备和运转设备，机组运行时，其机械磨损和电气损耗均以发热的形式表现出来，设备自身发出的热量，如不及时的予以排除，将会加速设备的损坏和老化，严重时也可造成机械设备结构的软化，造成电气设备的热保护动作，而带来的跳闸现象。还有一些对工作环境有温度要求的电子设备，若设备自身的热量散发不出去，将会造成该部件工作点的漂移，易造成输入输出信号的失真，会给控制系统带来控制失灵和误动作的现象。根据xx水电站和茭陵二站设备配置的特点，发热的设备有电动机、变压器等，对环境温度有要求的设备有各类电脑和综合型继电保护装置。为了解决这类电气设备通风散热问题，除利用自然通风散热外，在设计中采取了强排和分隔的方式予以完善。具体的实施方案就是装设的轴流风机，通过自动定温和手动控制的控制方式，用风机强制负压拉风，快速将厂房及配电房内的高温完全排出室外，使室外新鲜空气快速注入室内，这样就可以大大的改善了室内的环境温度，为设备的安全运行和降温增效带来保障。隔离就是将各种发热设备，尽可能的进行分区和隔离，使得热能不能相互叠加，以便于轴流风机抽排。对于户外放置的主变压器，靠自身散热和自然通风来将热量散发，以利于设备的安全运行，达到降耗和节能的目的。针对有谐波源的设备，在电源输入端加装消谐装置，从技术消除高次谐波对机组带来的温升影响。在相对封闭的空间里，办公室的通风，应要求温湿度可调，并要伴有新鲜的空气注入，以提高居所人员的舒适度。具体实施的方案就是通过空调来调节室内的温湿度，用通风机正压拉风，使室外的新鲜空气快速注入室内，以利改善环境，能够达到工作效率的提高。对于敞开的工作场所，可以通过自然通风，也可以通过吊扇、落地扇和台扇带动空气的对流，以达到通风的目的。6.2.4.2 消防一、消防设计依据根据泵站设计规范，泵站消防设计应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，预防火灾，减少火灾危害；还应积极采用先进的防火技术，做到保障安全，使用方便，经济合理。xx水电站主体工程为水工建筑物，大部分为钢筋砼结构，工程的火灾危险部分主要集中在泵站主厂房和控制楼，其