一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告.doc

一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 一级水电站增效扩容改造一级水电站增效扩容改造 工程初步设计报告工程初步设计报告 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 2 目目 录录 工程特性表工程特性表 1 1 1 1 前言前言 5 5 1 1 基本情况 5 1 2 工程建设过程 6 1 3 工程现状存在的主要问题 7 1 4 增效扩容改造初步设计工作开展过程 7 2 2 现状分析及改造必要性评价现状分析及改造必要性评价 9 9 2 1 水资源概况 9 2 2 工程现状及存在的问题 10 2 3 增效扩容改造的必要性 16 3 3 水文分析水文分析 1818 3 1 流域概况 18 3 2 气象特征 18 3 3 水文基本资料 18 3 4 径流 20 3 5 洪水 25 3 6 泥沙 30 3 7 上 下游水位 31 4 4 工程地质工程地质 3232 4 1 区域地质概况 32 4 2 库区工程地质条件 34 4 3 主体工程地质条件 35 4 4 副坝工程地质条件 38 4 5 泄洪洞 发电输水隧洞工程地质条件 40 4 6 厂区工程地质条件 40 4 7 天然建筑材料 41 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 3 4 8 结论 41 5 5 工程任务和规模工程任务和规模 4343 5 1 地方社会经济发展概况 43 5 2 工程建设的必要性 43 5 3 工程任务复核 44 5 4 工程等级与洪水标准复核 44 5 5 特征水位复核 44 5 6 水能计算 44 5 7 装机容量选择 53 5 8 装机容量复核 53 5 9 能量指标及特征水头 55 6 6 改造设计改造设计 5656 6 1 设计总体方案 56 6 2 设计依据 56 6 3 水工建筑物改造设计 59 6 4 机电设备改造 63 6 5 控制设备改造 82 6 6 金属结构设备改造 82 7 7 消防设计消防设计 8383 7 1 消防设计标准与原则 83 7 2 工程消防设计 84 7 3 消防给水设计 85 7 4 消防电气 86 8 8 施工组织设计施工组织设计 8787 8 1 施工条件 87 8 2 施工导流 88 8 3 主体工程施工 88 8 4 施工总布置 89 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 4 8 5 主要施工设备 89 8 6 施工安排及施工总进度 90 9 9 环境保护设计和地质灾害预防环境保护设计和地质灾害预防 9191 9 1 生态用水分析 91 9 2 环境保护措施 91 9 3 地质灾害预防预警措施 92 1010 工程管理工程管理 9393 10 1 前言 93 10 2 管理机构 93 10 3 工程管理 94 10 4 运行管理 95 1111 工程概算工程概算 9797 11 1 工程概况 97 11 2 编制原则及依据 97 11 3 基础单价及计算依据 98 11 4 总概算投资 99 1212 经济评价经济评价 129129 12 1 概述 129 12 2 财务评价 130 12 3 国民经济评价 131 12 4 经济综合评价 133 附件附件 136136 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 5 工程特性表工程特性表 序号项目单位现状改造后备注 一水文特征 大坝 1 集雨面积 km223 08 2 水陂以上干流长度 km7 21 3 平均坡降 30 4 设计洪水位 P 1 m867 36 5 设计洪峰流量 P 1 m3 s454 60 6 校核洪水位 P 0 1 m868 23 7 校核洪峰流量 P 0 1 m3 s636 30 8 正常蓄水位 m866 00 9 年平均降雨量 mm2143 01 10 多年平均径流深 mm1500 厂房 1 集雨面积 km29 08 2 厂址以上干流长度 km4 4 3 平均坡降 18 6 4 设计洪水位 P 5 m433 16 5 设计洪峰流量 P 5 m3 s205 73 6 校核洪水位 P 2 m433 39 7 校核洪峰流量 P 2 m3 s239 64 8 设计引用流量 m3 s1 952 246 二主要建筑物 挡水建筑物 A 主坝 1 型式均质土坝 2 坝顶部高程 m869 80 3 防浪墙顶高程 m870 60 4 最大坝高 m38 5 5 坝顶宽度 m6 6 6 坝顶长度 m120 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 6 序号项目单位现状改造后备注 B 副坝 1 型式粘土斜墙土坝 2 坝顶部高程 m869 50 3 防浪墙顶高程 m870 20 4 最大坝高 m12 5 5 坝顶宽度 m5 3 6 坝顶长度 m102 泄水建筑物 1 型式开敞式 2 堰顶高程 m862 00 3 过水净宽 m3 5 4 洞内径 m 直墙 高 2 8 1 8m 拱顶半径为 1 75m 5 进口段长度 m12 6 陡坡段长度 m233 6 7 出挑流段长度 m20 18 8 消能方式挑流消能 9 闸门型式 4 3 3 5 弧形闸门 10 启闭机型号 QPQ 2 5 固定式卷扬机 电站输水建筑物 1 圆形隧洞 隧洞长度 m2665 断面尺寸 m 洞径 2 2 底坡 2 5 2 梯形明渠 明渠长度 m102 5 断面尺寸 m1 9 2 53 底坡 2 5 3 暗渠 暗渠长度 m73 断面尺寸 m2 2 2 35 底坡 2 5 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 7 序号项目单位现状改造后备注 4 压力管 m 钢管 长度 m1742 管径 m1 圆形 闸门型式 1 8 1 8 平板闸门 5 启闭机机型号 QP 16 固定式卷扬机 6 检修启闭机型号MD5 9 电动钢丝绳葫芦 供水建筑物 1 型式圆形涵管 3 主管长度 m5000 3 主管尺寸 m 1 8 2 0 4 支管尺寸 m 0 4 三电站水头及厂房 1 水头 m398395 2 主厂房 结构形式砖混 平面尺寸 m27 90 11 60 主厂房高度 m9 1 发电机层地面高程 m434 80 地面高程 434 80 3 副厂房 结构形式砖混 平面尺寸 m12 22 16 66 副厂房高度 m5 2 地面高程 m434 80 四机电设备 水轮机台 2 1 型号 CJA237 W 125 1 12 5 CJA475 40 W 105 2 9 2 2 额定水头 m398395 3 额定出力 kw 4 单机设计流量 m3 s0 9751 123 5 水轮机额定效率 88 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 8 序号项目单位现状改造后备注 发电机台 2 1 型号 SFW3200 10 1730SFW3600 8 1730 2 功率 kw32003600 3 电压 V63006300 4 装机总容量 kv64007200 5 发电机额定效率 96 水轮发电机组综合效率 84 48 变压器 台 11 1 变压器 S7 8000 35S11 10000 35 3 电压 kv3535 五工程效益指标 1 发电效益 2 装机容量 kw64007200 3 保证出力 kw445 18 4 多年平均发电量万 kwh 2501 94 近三年平 均 3008 76 增加 20 26 5年利用小时 h39094179 六经济指标 静态总投资万元 1 总投资万元 1095 95 2 建筑安装工程费万元 66 01 3 机电设备购置费万元 868 09 4 独立费用万元 109 66 5基本预备费万元 52 19 经济指标 1 单位千瓦投资元 kw 1522 2 单位电度投资元 kwh 2 16 3 发电经营成本万元 58 44 4 上网电价元 kwh 0 5444 5 项目年收益万元 246 39 6 财务内部收益率 15 36 7 国民经济内部收益率 19 82 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 9 1 前言 1 1 基本情况 某一级水电站坝址工程位于某某县寨岗镇某村境内 距县城约 78km 有乡村公路 直达电站厂区及大坝 交通条件十分便利 坝址在北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地 坝址以上集雨面积为 23 08km2 干流河长 7 21km 干流河床平均比降 30 根据某水库食水工程电站总体 规划 计划梯级开发二级电站 现状二级电站均已投产发电 本工程电站为梯级开发 的第一级 工程始建于 1990 年 5 月 并于 1994 年 8 月完成投产 现有装机容量为 2 3200 6400kw 为年调节的引水式水力发电站 该电站业主为某县某水电发展有限公司 以 某水电 为 龙头 的县属国有企 业 电站运行多年 为缓解某县电力供需矛盾 促进工农业生产发展发挥了极其重要 的作用 水库还解决某县大麦山 南岗 三排三个石灰岩乡镇 15 个管理区 78 个自然 村的瑶族同胞用水困难 可改善下游 2 7 万亩土地的灌溉 电站业主某一级水电站申报该站列入农村水电增效扩容改造项目 2012 年 2 月由某一级水电站委托我院承担 某县某一级水电站增效扩容改造工程 初步设计报告 的调研与编制工作 在本次初步设计工作中 收集电站近年来的运行 资料 针对原电站的运行现状 存在的问题进行了调查 并对相关水工建筑物 水力 机械 电气 金属结构等设备进行安全性分析和效益分析 做出增效扩容改造必要性 的评价 提出需改造的内容 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 10 由于本次设计周期短 设计基础资料不足 为完成好设计任务 我院及时组成项 目组开展相关工作 有关领导和工程技术人员在第一时间就技术改造工程的问题对某 一级水电站进行了实地调查 实地调研及收集有关资料 针对本工程的特点和存在的 主要问题 推荐维持工程总布置和大坝正常蓄水位现状 更换或更新机电设备的增效 扩容改造方案 形成本报告供审查 本次增效扩容改造后电站总装机容量 7200kW 年平均发电量可达 3008 76 万 kW h 与实际年发电量相比增加 506 82 万 kW h 某一级水电站增效扩容改造工程总 投资 1095 95 万元 改造后单位千瓦投资为 1522 元 kW 新增电量成本为 2 16 元 kW h 1 2 工程建设过程 某一级水电站始建于 1990 年 5 月 9 日 1994 年 3 月 15 日堵洞下闸蓄水 电站于 1991 年 11 月动工 1994 年 8 月 8 日投产 水库工程目前已运行了 18 年 本枢纽工程 主要包括大坝 主坝和副坝 泄洪洞 供水隧洞和灌溉发电输水隧洞 压力管道 发 电厂房及升压站等 现有规模 2 3200 6400kw 某一级水电站工程主要建设过程及大事纪要如下 1 1990 年 5 月正式动工 2 1989 年冬黄连北校至某进库公路开工 1992 年冬完成 3 1990 年 5 月 9 日输水隧洞动工开挖 1994 年 6 月输水隧洞完工 4 1991 年 6 月 1 日泄洪 含导流 洞正式开挖 1991 年 11 月 16 日开挖完成 5 1991 年 11 月主坝动工 1994 年 6 月完成 6 1991 年 11 月副坝动工 1992 年春完成 7 1994 年 3 月 15 日导流隧洞堵洞截流 1994 年 4 月 10 日竣工 水库开始蓄水 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 11 8 1994 年 6 月 30 日泄洪洞开始泄流 9 1994 年 7 月 16 日输水隧洞开始充水 8 月 3 日电站转入正常运行 10 1994 年 8 月 2 台机组投产发电 11 1994 年 6 月主坝左岸山坡受洪水冲刷 土层松软 850 858m 高程 1995 年 2 月至 5 月进行防渗灌浆 12 1997 年某水库首期工程 水库枢纽工程 竣工验收 13 2009 年该电站水库工程完成安全鉴定加固工作 1 3 工程现状存在的主要问题 根据现场调查及查阅电站历史运行资料 某一级水电站为上世纪 90 年代初期建设 的 电站运行至今已 18 年 该电站水库工程于 2009 年完成安全鉴定加固工作 虽然 在运行期间经多次维护和完善 但仍存在着相当多的问题 该电站存在机电设备磨损 效率低 金属结构锈蚀 变形等众多问题 电站大修 小修不断 但检修效果甚微 发电量呈逐年减少趋势 效益明显下降 电站机电设备故障频繁 运行效率低是引起 工程发电量和效益下降的主要原因 根据电站水文水能计算及电站建成初期发电量及效益分析 该电站资源优势明显 水能充足 电站尚有增容的空间 电站效益增长潜力较大 为充分利用水能资源 最 大限度发挥电站效益 本次对该电站进行全面改造 增容 是非常必要的 1 4 增效扩容改造初步设计工作开展过程 受某县某水电发展有限公司委托 我院承担某一级水电站增效扩容改造工程初步 设计任务 任务承接后 我院马上安排技术人员于 2012 年 2 月至电站现场进行了调查 实地测量 地质勘察等野外踏勘任务 收集了电站建设及运行相关资料 为工程的初 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 12 步设计工作做了充分的前期准备 2012 年 3 月对电站现状主要建筑物结构进行分析及计算 对电站基本参数 水文 电能及装机等进行了合理性分析 并经方案比较 提出了本工程主要改造方案 编制 了 某县某一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 即本报告 相关图纸及工 程概算 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 13 2 现状分析及改造必要性评价 2 1 水资源概况 某一级水电站工程所属流域为北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地 坝址以 上集雨面积为 23 08km2 干流河长 7 21km 干流河床平均比降 30 根据某水库食水 工程电站总体规划 计划梯级开发二级电站 现状二级电站均已投产发电 本工程电 站为梯级开发的第一级 为年调节的引水式水力发电站 流域梯级开发及水资源利用 情况详见表 2 1 流域梯级开发情况表 表 2 1 项目单位I 级II 级备注 电站名称某一级水电站径口电站 装机容量 kw64006000 合计 12400 kw 某一级水电站建成投产后 开始几年 由于流域内植被条件较好 人类活动较少 电站运行效益显著 电站年发电量基本能达到 2780 万度左右 但随着流域内人类活动 的逐渐频繁 上游村民挖山冲砂 矿产业等的逐渐兴起 流域内水土流失情况严重 河水中含砂量逐渐增加 导致拦河坝坝前及引水系统淤积严重 实际引用流量减少 另外受当时设备技术落后等因素的影响 电站设备老化严重 特别是水轮机受含沙量 的影响 设备磨损严重 且长期得不到更换和大修 电站发电量逐渐减少 根据电站运行人员调查反映 近几年来 电站设备老化 漏水严重 特别是汛期 时 大量径流从坝顶溢流而去 而机组却达不到额定出力 机组效率低是发电量减少 的主要原因 另外 根据水文水能计算 某一级水电站现状装机 6400kw 年利用小时 3909h 发电量 2501 94 万 kw h 根据理论计算 按现状装机 6400kw 理论年利用小时 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 14 4344h 发电量 2780 38 万 kw h 综上所述 从电站运行记录及水文水能计算 该电站水能资源还是有保障的 甚 至还有增容机组 合理利用汛期水能的潜能 2 2 工程现状及存在的问题 2 2 1 水工建筑物现状及存在的主要问题 某一级水电站主要水工建筑物及发电流道图如下 某水库 拦河坝 泄洪洞 明渠 暗渠 输水隧洞 压力管道 电站厂房 尾 水渠 根据实地调查及查阅电站相关资料 某一级水电站主要水工建筑物及存在的主要 问题分述如下 2 2 1 1 拦河坝 主坝 基本参数 均质土坝 最大坝高 38 50m 坝顶高程 869 80m 坝顶长 120m 坝顶 宽 6 60m 包括防浪墙及排水沟 其中防浪墙顶高程 870 60m 宽 0 50m 迎水坡分二 级 869 80 850 50 坡比为 1 2 81 采用干砌石护坡 850 50m 高程平台宽为 2 50m 850 50 832 50m 坡比为 1 2 91 背水坡分三级 采用草皮护坡 859 62 849 50m 坡比为 1 2 67 849 50m 高程平台宽为 2 40m 849 50 837m 坡比 为 1 2 94 837m 高程平台宽为 2 80m 837m 以下为干砌堆石排水棱体 坡比为 1 2 现场检查项目主要有坝顶 迎水坡 背水坡 观测设施 排水系统等 现状分析及存在的主要问题 本水库工程于 09 年完成大坝安全鉴定工作 坝顶 防浪墙砌体简易平缝 墙脚长满杂草 迎水坡砌石尺寸小 坡面平整 背水坡主 要为草皮护坡 局部为浆砌石护坡 坝容相对较好 坡面形状规则 排水沟和人行步 级基本完好 大坝安全监测设施不齐全 大坝有防汛照明设施 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 15 总体看来 拦河坝本身满足挡水取水要求 结构满足要求 渗漏形态安全 需增 加水文自动观测设施等 2 2 1 2 拦河坝 副坝 基本参数 粘土斜墙土坝 最大坝高 12 50m 坝顶高程 869 50m 坝顶长 102m 坝顶宽 5 0m 包括防浪墙 其中防浪墙顶高程 870 20m 宽 0 50m 迎水坡分二级 采用干砌石护坡 869 50 859 10 坡比为 1 2 83 859 10m 高程平台宽为 2m 859 10 855 50m 坡比为 1 2 88 背水坡分一级 采用草皮护坡 869 50 857 00m 坡比为 1 2 63 857 00m 高程平台宽为 2m 857 00m 以下为干砌堆石排水棱体 坡 比为 1 1 5 现场检查项目主要有坝顶 迎水坡 背水坡 观测设施 排水系统等 现状分析及存在的主要问题 坝顶为泥结石路面 防浪墙砌体简易平缝 墙脚 长满杂草 迎水坡砌体完好 坡面平整 背水坡坝容较好 坡面形状规则 大 坝未设有沉降 位移及水位监测设施 2 2 1 3 泄洪洞 基本参数 泄洪洞为无压城门式隧洞 全长 265 78m 其中进水口 12m 陡坡段 233 60m 出口挑流段 20 18m 进口采用有闸控制 堰型为 a 型驼峰堰 堰顶高程 862 00m 闸门为一扇 3 5 4 30m 的弧形闸门 隧洞采用 C20 钢筋混凝土衬砌 衬砌 厚度为 0 30 0 50m 洞净宽均为 3 5m 拱顶半径为 1 75m 侧墙高由 3m 渐变为 1 80m 出口采用挑流消能 鼻坎高程 834 07m 挑射角 20 度 泄洪闸现状分析及存在的主要问题 启闭机为手电两用 设有备用电源 启闭较 好 启闭机室内设有控制屏 工作闸门为弧形钢闸门 得到很好的维护 无锈蚀 泄洪洞现状分析及存在的主要问题 由于进水口段紧靠山体 山体陡峭 岩石 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 16 风化较严重 时常有小石头掉下来 可能发生局部塌方 影响公路通行 进口处两 侧侧墙完好 其高度超过 7m 墙顶设有设置相应的栏杆 2 2 1 4 明渠及暗渠 基本参数 明渠段长 102 5m 渠底宽 2 20m 高 2 53m 断面形式为梯形 边坡为 1 1 50 为 0 30m 厚浆砌石护坡 底板高程 853 00m 暗渠段为两侧挡墙加混凝土顶 拱方式 进口设有拦污栅 全长 73m 渠底宽 2 20m 高 2 53m 底板高程为 854 00m 坡降 2 5 侧墙净高 1 70m 底板为 0 20m 厚 C15 混凝土 侧墙及底板均为浆砌块石 衬砌 现状分析及存在的主要问题 明渠及暗渠均为短渠 经过流能力复核 过流能 力均大于设计引用流量 满足要求 衬砌结构完好 未出现过开裂 崩塌等不良现 象 结构稳定 由于引水坝的坝前淤积 导致区内有淤砂现象 占用过流断面 及 时清淤即可 2 2 1 5 输水隧洞 基本参数 输水隧洞为灌溉发电洞 洞身段长 2665m 隧洞为圆形有压隧洞 洞径 为 2 2m 现状主要检查项目有隧道进水口 启闭设施 洞身段等 现状分析及存在的主要问题 进口拦污栅维护较好 工作闸门维护较好 洞身运行良好 衬砌未出现裂缝 渗漏 坍塌等情况 出口处调压井简体结构稳定 2 2 1 6 压力管道 基本参数 本电站压力管道共 1 条 采用双机单管供水形式 管道全线用钢管 管径为 1 0m 管壁厚 20mm 管道总长度为 1742m 管道全线设浆砌石镇墩 29 个 现状分析及存在的主要问题 根据原设计及运行资料 某一级水电站压力管道运 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 17 行记录较好 未出现过大的事故和险情 各镇墩结构较稳定 无开裂 位移等不良情 况 2 2 1 7 电站厂房 基本参数 某一级水电站厂房为混凝土屋面结构 起重机为手动桥式起重机 现 状主厂房平面尺寸为 11 60m 27 90m 高 9 1m 副厂房平面尺寸为 12 22m 16 66m 高 5 2m 位于河道右岸 与河道轴线平行布置 厂房内安装 2 台卧室水轮发电机组及 发电配套屏柜设施 机组呈 一 字型布置 地面高程 434 80m 电站投入使用至今 现状结构较完好 经水文计算 详见第三章节 厂房防洪满 足要求 2 2 1 8 升压站及其他附属设施 基本参数 升压站位于厂房下游靠山体侧 四面为砖砌围墙 围墙高 2 0m 站内 安装主变一台及真空开关 电流电压互感器等升压设备 出线电压 35kv 一回 平面尺 寸 32 0m 13 5m 地面高程 434 80m 厂区周围均为围墙维护 厂区内还包括职工宿舍楼 职工食堂 篮球场 仓库等 附属设施 场地开阔 现状良好 现状分析及存在的主要问题 根据现场调查 升压站围墙 主变基础等土建设施 均较完好 进厂公路为混凝土路面 路面条件较好 其他辅助设施均较完善 2 2 2 机电设备现状及存在的主要问题 2 2 2 1 发电机组设备 基本参数 根据现场调查 某一级水电站共装 2 台水轮发电机组 呈 一 字型 布置 单机容量 3200kW 总装机容量 6400kW 水轮发电机组为卧轴冲击式 由重庆水 轮机厂生产制造 1994 年 8 月全部安装完毕发电 水轮机 发电机型号及主要技术参 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 18 数见表 2 2 机组设备现状表 表 2 2 水轮机型号 CJA237 W 125 1 12 5 设计水头 398m 最大水头不详 设计流量 0 975m3 s 额定功率 3368 额定转速 600r min 飞逸转速 1162r min 出厂时间1992 年 11 月 生产厂家重庆水轮机厂 发电机型号 SFW3200 10 1730 额定功率 3200kw 出线电压 6300v 功率因子 0 8 接线方式 2Y 额定转速 600r min 出厂时间1992 年 11 月 生产厂家重庆水轮机厂 调速器型号 YT 600 进水蝶阀 0 5m 蝶阀 现状分析及存在的主要问题 根据现场调查 从以上机组参数看 机组均为上世 纪九十年代生产的机组 效率低 某一级水电站的水轮发电机组及其辅助设备经过 18 年运行 设备严重老化 安全隐患多 发电效率极低 经济效益差 水力机械存在的 主要问题如下 1 水轮机运行至今已有 18 年 设备严重老化 效率低下 2 水轮机导水叶立面 端面产生局部空蚀 转轮叶片产生空蚀并磨损严重 造 成间隙漏水损失 需增加水轮机过流量 才能达到水轮机额定出力的要求 使电站耗 水量增加 影响发电效益 3 水轮机主轴密封漏水严重 造成漏水损失 使得水轮机效率达不到设计要求 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 19 4 因计算机技术发展水平的限制 原设计所选调速器为机械液压式 技术落后 设备陈旧 不能与微机监控系统匹配 5 进水主阀设备运行时间久 阀体外壳铁锈腐蚀厉害 工作 检修密封漏水严 重 缺乏自关闭功能和远程监控功能 6 技术供水系统原电站采用射流泵供水 射流泵经 18 年的运行 喷嘴腐蚀严 重 效率低下 7 滤油机 空压机等辅助设备经过多年的使用 设备已严重老化 综上所述 某一级水电站发电机组及水力设备存在的问题比较突出 设备老化 磨损是致使机组运行效率低的主要原因 2 2 2 2 电气设备 1 发电机定子 转子线圈老化 线圈温度较高 绝缘等级低 B 级 电气性 能差 发电机运行至今已近 18 年 设备严重老化 效率低下 2 主变压器采用铝芯变压器 S7 型 损耗大 存在漏油现象 3 励磁系统采用老式晶闸管励磁系统 该系统运行时间已久 老化严重 经 常出现建压不了 调节电阻失灵 出现电压不稳定现象 4 户内 6 3kV 高压柜采用的是 GG 1A 柜 该高压柜运行时间已久 设备陈旧 老化 有些高压柜已无 五防功能 操作不灵活 安全性 可靠性差 5 户内 0 4kV 低压柜 该低压柜运行时间已久 设备陈旧老化 安全性能差 6 户外 35kV 断路器采用 DW1 型多油断路器 运行维护困难 7 户外 35kV 隔离开关 电压互感器 电流互感器 避雷器 跌落式熔断器等 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 20 户外设备运行时间已久 设备老化严重 操作困难 维护不便 8 发电机出线电缆以及其它动力电缆 控制电缆因运行时间已久 绝缘老化 已不能满足安全输电及控制要求 9 控制保护系统采用常规控制保护 系统设备陈旧老化 零部件更换困难 运行状况不稳定 准确度 灵敏度太低 2 2 3 金属结构现状及存在的主要问题 根据调查 某一级水电站主要金属结构为拦污栅 冲砂闸 进水闸 压力管道铸 铁管等 其主要参数及存在的问题在水工建筑物现状中已基本说明 现统计如下 金属结构统计表 表 2 3 设备名称位置形式结构尺寸数量存在的主要问题 进水闸 1泄洪洞进水口弧形闸门 3 5 4 3m 1 扇维护良好 进水闸 2大坝接渠道取水口处平板闸门 2 2 3 0m 1 扇维护良好 冲砂闸 1主坝左侧平板闸门 2 1 2 7m 1 扇维护良好 冲砂闸 2副坝左侧平板闸门 2 1 2 7m 1 扇维护良好 拦污栅 1大坝接渠道取水口处扁钢及角钢焊接 2 7 3 0m 1 扇维护良好 拦污栅 2输水隧洞进水口扁钢及角钢焊接 2 2 2 6m 1 扇维护良好 2 3 增效扩容改造的必要性 1 从工程建筑物及机电设备现状看 某一级水电站为上世纪 90 年代初期建设的 由于当时受资金 技术等的影响 工程建设本身就存在开工仓促 前期工作不扎实 抢抓进度 配套设施不完善等因素 电站运行至今已 18 年 虽然在运行期间经多次维 护和完善 但仍存在着相当多的问题 从上面对电站的现状分析 该电站存在机电设 备磨损 效率低等众多问题 2 从电站近年来运行来看 该电站发电量呈逐年减少趋势 效益明显下降 调查 现实 电站机电设备故障频繁 运行效率低是引起发电量下降的主要原因 据近 3 年 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 21 来的统计 机组单机最大出力仅 2750Kw 机组全发实际出力仅达到 5500Kw 年平均发 电量仅为 2501 94 万 kW h 根据电站运行单位提供的实测数据 电站近三年来年发电 量记录详见下表 近三年来年发电量统计表 单位 万 kwh 表 2 4 年份2009 年2010 年2011 年年平均发电量理论发电量 某一级水电站年发电量 2330 122867 942307 762501 942780 38 3 从电站发展前景看 随着社会经济的发展 国家对电能的需求日益增大 同时 根据国家宏观调控方针政策 节能减排的总体趋势及国家对水利投资的大力扶持 特 别是结合我省我市的小水电资源优势 小水电行业前景一片大好 结合本工程的实际情况 从电站建成初期发电量及效益看 该电站资源优势明显 水能充足 且根据运行管理资料及水能计算成果 电站尚有扩机增容的空间 电站效 益增长潜力较大 总上所述 某一级水电站资源优越 效益明显 发展空间巨大 现状因设备老化 等原因致使电站未能发挥正常的社会和经济效益 为充分利用水能资源 最大限度发 挥电站效益 因此本次借国家相关政策的东风 对该电站进行全面改造 增容 是非 常必要的 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 22 3 水文分析 3 1 流域概况 某一级水电站工程所属流域为北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地 坝址以 上集雨面积为 23 08km2 干流河长 7 21km 干流河床平均比降 30 根据某水库食水 工程电站总体规划 计划梯级开发二级电站 现状二级电站均已投产发电 本工程电 站为梯级开发的第一级 某一级水电站属于跨流域引水发电工程 厂房位于某某县大麦山镇黄莲管理区茶 子坪附近的黄莲水左岸 3 2 气象特征 工程所在地属中亚热带季风性湿润气候区 年平均气温 19 4 多年平均湿度为 79 平均霜期 12 月 11 日至 2 月 3 日 参照 广东省水文图集 成果 工程所在流域 区内雨量较充沛 多年平均降雨量 2143 01mm 年内降雨分配不均 汛期 4 9 月 占年雨量的 76 8 左右 9 月起雨量显著减少 多年平均径流深 1500mm 多年平均最大 风速 11 6m s 3 3 水文基本资料 本次改造的某一级水电站坝址位于某某县寨岗镇某村 该电站水库坝址以上集雨 面积为 23 08 km2 且为年调节功能的引水式发电站 流域内无水文测站 本工程没有实测水文资料 水文资料非常缺乏 降雨资料主 要采用同一流域的白芒雨量站雨量资料 相距 11km 多年平均降雨量 2143 01mm 本次收集了白芒雨量站 1961 年至 2009 年共 49 年的实测降雨资料 详见表 3 1 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 23 白芒雨量站实测降雨资料 表 3 1 降雨量 年份 全年丰水期枯水期序号 年 月 年 月 mmmmmm 1 2 3 4 5 161 4 62 32560 602123 20437 40 262 4 63 32490 002036 40453 60 363 4 64 31544 60766 10778 50 464 4 65 31928 201547 70380 50 565 4 66 31835 001321 10513 90 666 4 67 31762 201257 40504 80 767 4 68 31878 801535 70343 10 868 4 69 32556 802040 70516 10 969 4 70 31572 001089 00483 00 1070 4 71 32414 001865 00549 00 1171 4 72 31774 001384 00390 00 1272 4 73 32711 001743 00968 00 1373 4 74 33374 402751 00623 40 1474 4 75 32265 001485 00780 00 1575 4 76 32368 801678 10690 70 1676 4 77 32060 001694 00366 00 1777 4 78 32301 901738 90563 00 1878 4 79 32016 201503 90512 30 1979 4 80 31909 301487 10422 20 2080 4 81 32192 601640 50552 10 2181 4 82 32186 301576 80609 50 2282 4 83 32566 201361 601204 60 2383 4 84 31843 801408 20435 60 2484 4 85 31888 901383 40505 50 2585 4 86 31634 401261 20373 20 2686 4 87 31924 901522 10402 80 2787 4 88 32071 301465 50605 80 2888 4 89 31840 201419 10421 10 2989 4 90 31711 301135 30576 00 3090 4 91 31666 901168 80498 10 3191 4 92 31776 00809 60966 40 3292 4 93 31709 401352 40357 00 3393 4 94 32256 501776 60479 90 3494 4 95 32800 402248 20552 20 3595 4 96 32186 301307 00879 30 3696 4 97 32135 401646 30489 10 3797 4 98 33068 302214 80853 50 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 24 序号 年份 降雨量 全年丰水期枯水期 年 月 年 月 mmmmmm 1 2 3 4 5 3898 4 99 32409 101892 70516 40 3999 4 00 32152 001742 40409 60 4000 4 01 32093 501444 30649 20 4101 4 02 32419 501912 00507 50 4202 4 03 32544 531854 50690 03 4303 4 04 31749 201503 30245 90 4404 4 05 31728 601343 00385 60 4505 4 06 32099 201481 00618 20 4606 4 07 32503 001804 00699 00 4707 4 08 32020 001441 50578 50 4808 4 09 32338 001787 00551 00 4909 4 10 32169 001481 50687 50 44 合 计 105007 53 77431 90 27575 63 45 多 年 平 均 2143 01 1580 24 562 77 本工程所在的绥江流域为北江流域一级支流 流域内河道上无大的蓄水 引水 提水工程 用水主要以农村生产 生活用水为主 水资源开发利用程度较低 流域基 本保持天然状态 流域面积相差不大 因此 选取白芒雨量站作为本次某一级水电站 改造工程的水文参证站 白芒雨量站与本工程区相距最近 且雨量站实测资料系列长 实测资料可靠 可 作为工程区暴雨分析的参证站 3 4 径流 3 4 1 降雨 根据白芒雨量站 1961 年 2009 年共 49 年的实测降雨资料统计计算得 多年平均降 水量 Xp 2143 01mm 降水量变差系数 Cvx 全年 0 19 枯水期平均降雨量 X枯 p 562 77mm Cvx 枯 0 33 计算详见附表 3 2 3 3 查 广东省水文图集 广东省水 文总站 1991 年 得 多年平均径流深 Yp 1500mm 变差系数 Cvy 0 25 Cs 采用 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 25 3 5Cv 3 4 2 典型年选择及典型年年内分配 某一级水电站在坝址以上河道狭窄 河床坡降较陡 库容较大 故调节程度较好 拟用丰 平 枯三个典型年进行水文计算 由于缺乏径流资料 拟用雨量资料为依据 分析选定 本站设计保证率按 85 计 径流年内分配选择丰水年为 15 中水年为 50 枯水 年为 85 三个典型年进行计算 按多年平均降雨量变差系数 Cvx 全年 0 19 枯水期多年平均降雨量变差系数 Cvx 枯 0 33 采用皮氏 型曲线 Cs 3 5Cv 查得模比系数 Kp 值 由多年平均降水量 Xp 2143 01mm 计算出各典型年降雨 Xi 如下表 3 2 设计年降水量计算表 表 3 2 频率 P 全年 mm 枯水期 mm KpXpXi KpXpKpXpXi KpXp 15 1 193 2143 01 2556 61 1 343 562 77 755 80 50 0 984 2143 01 2108 72 0 938 562 77 527 88 85 0 813 2143 01 1742 27 0 693 562 77 390 00 对白芒站 49 年全年及枯水期降雨量统计值按大小顺序排频 对照典型年降雨量值 选择出典型年丰水年 P 15 是 1982 年 4 月至 1983 年 3 月 中水年 P 50 是 2005 年 4 月至 2006 年 3 月 枯水年 P 85 是 1989 年 4 月至 1990 年 3 月 由 Xi 与所选择的典型年降雨量进行调配 使调配出的典型年降雨量频率符合丰水 年 15 中水年 50 枯水年 85 详见附表 3 3 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 26 设计年径流计算表 表 3 3 Wp 104m3 频率 P Kp hp YpKp mm Wp W深层W地面 151 265 1897 50 4379 43 437 94 3941 49 500 960 1440 00 3323 52 332 35 2991 17 850 747 1120 50 2586 11 258 61 2327 50 3 4 3 径流计算 根据本流域多年平均径流 Cvy 0 24 采用 Cs 3 5Cv 皮氏 型曲线查得模比系数 Kp 值 由多年平均径流深 Yp 1500mm 计得设计年径流量如表 3 3 其中 深层补给取 10 0 根据所调配后的各典型年内旬降雨量计算旬径流分配 从而计得各典型年内旬平 均流量和多年平均流量 多年平均流量为 1 20 m3 s 河道生态流量取多年平均流量的 10 为 0 12 m3 s 旬平均径流计算表如下表 3 4 旬平均径流计算表 表 3 4 降水量水量分配深层补给地面径流径流总量平均流量频 率 序 号月旬天 数 mm 104m3 m3 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 上 10212 238 30612 00327 38339 384 320 92 2 中 1066 802 61412 00103 05115 041 461 83 3 4 下 104 500 17612 006 9418 940 242 75 4 上 10157 256 15412 00242 57254 573 243 67 5 中 1083 833 28112 00129 32141 321 804 59 6 5 下 11103 074 03413 20158 99172 191 995 50 7 上 1012 090 47312 0018 6530 650 396 42 8 中 10223 358 74112 00344 53356 534 547 34 9 6 下 10306 9212 01212 00473 44485 446 188 26 10 上 10215 948 45112 00333 09345 094 399 17 11 中 1022 940 89812 0035 3947 390 6010 09 12 7 下 118 380 32813 2012 9326 130 3011 01 13 上 1080 923 16712 00124 83136 821 7411 93 14 中 1069 632 72512 00107 40119 401 5212 84 15 8 下 11186 207 28713 20287 22300 423 4813 76 16 上 101 940 07612 002 9914 990 1914 68 17 9 中 1044 831 75412 0069 1581 151 0315 60 一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 27 序 号月旬天 数 降水量水量分配深层补给地面径流径流总量平均流量频 率 mm 104m3 m3 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 18 下 100 00012 000 0012 000 1516 51 19 上 102 780 10912 004 2916 290 2117 43 20 中 100 00012 000 0012 000 1518 35 21 10 下 111 460 05713 202 2615 460 1819 27 22 上 1038 811 51912 0059 8671 860 9120 18 23 中 1017 280 67612 0026 6638 650 4921 10 24 11 下 100 00012 000 0012 000 1522 02 25 上 100 00012 000 0012 000 1522 94 26 中 1047 011 84012 0072 5184 511 0823 85 27 12 下 1137 781 47913 2058 2871 480 8324 77 28 上 1036 611 43312 0056 4768 470 8725 69 29 中 1074 692 92312 00115 21127 211 6226 61 30 1 下 11146 445 73113 20225 90239 102 7727 52 31 上 1026 361 03212 0040 6652 660 6728 44 32 中 1027 821 08912 0042 9254 920 7029 36 33 2 下 873 222 8669 60112 95122 551 9530 28 34 上 10184 527 22112 00284 63296 633 7831 19 35 中 1023 430 91712 0036 1448 140 6132 11 36 3 下 1116 110 63013 2024 8538 050 4433 03 37 上 1039 711 8839 1156 3265 430 8333 94 38 中 10168 237 9789 11238 62247 733 1534 86 39 4 下 1051 982 4659 1173 7482 841 0535 78 40 上 10143 256 7939 11203 19212 302 7036 70 41 中 10248 9211 8049 11353 09362 194 6137 61 42 5 下 1170 243 33110 0299 63109 641 2738 53 43 上 1066 713 1649 1194 63103 741 3239 45 44 中 10225 6510 7019 11320 08329 194 1940 37 45 6 下 10200 039 4869 11283 74292 853 7341 28 46 上 1011 960 5679 1116 9626 060 3342 20 47 中 1016 330 7749 1123 1732 270 4143 12 48 7 下 1178 243 71010 02110 98121 001 4044 04 49 上 1015 370 7299 1121 8030 910 3944 95 50 中 1067 253 1899 1195 39104 491 3345 87 51 8 下 1193 724 44410 02132 94142 951 6546 79 52 上 1045 582 1619 1164 6573 760 9447 71 53 中 105 550 2639 117 8716 980 2248 62 54 9 下 1032 131 5249 1145 5754 680 7