接仙桥一级电站增效扩容改造项目初步设计报告

PAGEPAGE71综合说明1.1绪言接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。该电站地处兰门河流域，电站工程区周围没有居民住宅区，无其他相互干扰的生产企业，多为荒山野岭，岩石出露，杂草丛生，植被茂盛，下游为接仙桥水库，对自然环境的损害十分轻微。接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产。该水电站已取得取水许可证、电力业务许可证。由于本工程建设年代久远，机构人员变迁频繁，以及资料管理不善，接仙桥一级水电站已无法完整提供可行性研究及批复文件、工程初步设计及批复文件等。该水电站集雨面积为4km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kw.h。其中水轮机型号为XJ02-W-40/1*10，额定出力160kw，最大水头100m，额定水头75m，最小水头60m，额定流量0.33m3/s。发电机型号TSN74/29-8，额定功率160kw，额定电压0.4KV，额定电流288A，额定转速750r/min，满载励磁电压30.4V，满载励磁电流135A。由于机电设备老化，机组效率降低，近三年实际平均发电量28.18万kwh，小于设计年发电量60万kwh。为贯彻落实《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发【2011】1号）和《中华人民共和国可再生能源法》精神，提高水能资源利用效率，保障农村用电需要，促进农村水电持续有序发展，中央财政从可再生能源发展专项资金中安排资金，支持开展农村水电增效扩容改造试点工作。我设计单位受博罗县接仙桥水库管理所的委托，2012年1月开始实施初步设计工作，2012年5月完成了初步设计任务。博罗县接仙桥水库管理所接仙桥一级电站增效扩容改造项目初步设计报告依据《农村水电站增效扩容改造项目初步设计指导意见》、《小型水电站技术改造规范》（GB/T50700-2011）及《小型水电站初步设计报告编制规程》（SL179－2011）等进行编制。接仙桥一级水电站地理位置图接仙桥一级水电站接仙桥一级水电站设计本着电站现有工程条件及实际，以讲究经济效益为原则，积极采用先进技术与设备，在潜力挖掘、增装容量、设备更新改造、引水枢纽及建筑物改造完善、施工组织设计、工程总概算、经济评价等诸方面，进行了认真的可行性分析与论证，现已编制出《接仙桥一级水电站增容改造初步设计报告》并上报提请审定。1.2水文1.2.1水文基本资料接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，接仙桥水库上游，地处东江中下游地区。接仙桥一级电站为渠道引水式水电站，集雨面积为4.0km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kwh。根据博罗县气象站观测资料统计，多年平均气温为22℃，最高气温38.4℃（1963年9月5日），最低气温-2.4℃（1963年1月15日）。多年平均相对湿度为80%，日照时数2054h，全年无霜期342d流域内降水分布不均，上游相对大、下游相对小，据统计，博罗站多年平均降水量为1827mm。降水的年内分布不均匀，造成春旱夏涝，降水量主要集中在4月～9月，占全年降水量的83.5%，10月至次年3月降水量只占全年降水量的16.5%。根据博罗气象站蒸发观测资料统计，多年平均水面蒸发量为1741.5mm，最大年蒸发量1996.1mm（1963年），最小年蒸发量1433.4mm（1997年）。蒸发分布不均匀，一般夏秋高温期蒸发量大，约占全年蒸发量的60%；冬春蒸发量相对较小，占全年蒸发量的40%。根据博罗气象站近30年资料统计，对全县影响较严重的台风有26次之多。最大的1979年8月2日一次台风，实测最大风速为34m/s，属12级台风，历年10min最大平均风速为16.3m/s，风向为E。1.2.2径流流域夏秋雨多、冬春雨少，径流主要由降雨形成，径流年内分配基本上与降雨相应，约83%的雨量集中在汛期4～9月，枯水期为每年10月～次年3月。接仙桥一级水电站多年平均流量Q=0.15m3/s，径流总量为460.0×104m3。1.3工程地质本次电站增效扩容改造工程主要是对机电设备等进行改造，不涉及厂房等土建工程。本次主要是对工程所在地的区域地质情况以及结合现场实际勘察和电站多年运行情况进行描述。从现场查看以及工程多年运行情况反映，电站厂房周围山坡平缓，植被发育好，工程多年运行都未发现有滑坡和崩塌等不良地质情况。从电站运行情况可知，电站周边山坡稳定性良好。本电站不存在滑坡、崩塌以及泥石流等不良地质隐患。根据有关地质资料显示，区内出露的地层主要为加里东期变质花岗岩和燕山期花岗岩，自老至新分述如下：㈠、寒武系（є）：主要为薄层灰岩、泥灰岩夹砂页岩组成；㈡、泥盆系中统（D21）：主要岩性为灰白色厚层状石英砾岩、砂质砾岩、细~粗砂岩、砂质页岩等；㈢、泥盆系中统（D22）：主要岩性为灰色厚层砂岩、砂质页岩夹泥页岩、底部为砂砾岩；=4\*GB4㈣、白垩系上统（K2）：主要岩性为紫红色凝灰质砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、页岩，顶部一层流纹岩；=5\*GB4㈤、第四系（Q）：主要分布在沿河及平坦地区，由粉质粘土、粘土、细砂、粉砂和砾石等组成。本工程库区属亚热带雨气候，雨量充沛，为地表径流和地表水对地下水补给提供了良好的条件。1.4工程任务与规模1.4.1工程任务本电站增效扩容改造项目的工程任务是通过改造机电设备提高能源利用效率，增加电站的发电量，提高电站的发电效益；保障农村用电需要，促进农村水电持续发展。1.4.2工程规模接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，电站装机为1*160kw，水轮机的型号为：XJ02-W-40/1*10，发电机的型号为：TSN74/29-8，设计水头为75m，工程规模为小（2）型。1.4.3工程等别及建筑物级别按照《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000）对水利水电工程有关条文规定，接仙桥一级水电站装机容量小于1×104KW，属Ⅴ等工程，工程规模为小（2）型。接仙桥一级水电站为渠道引水式的小（2）型水电站，工程等别为V等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。1.4.4电量计算接仙桥一级水电站没有实测径流资料，径流是通过雨量推算得出，本阶段采用频率为10%、50%、90%三个典型来水频率的径流成果进行设计。由水能计算成果得知，装机容量为160千瓦时，设计流量为0.27m3/s，年发电量为53.83万千瓦时；装机容量为200千瓦时，设计流量为0.338m3/s，年发电量为58.30万千瓦时，具体计算见第三章。1.5改造设计本电站增效扩容改造项目主要改造的项目为更换水轮机、发电机、主变压器、励磁装置及控制屏。1.6消防设计本工程消防设计贯彻“预防为主，防消结合”和确保重点、兼顾一般、便于管理、经济实用的原则。设计中，采用“一防、二断、三灭、四排”的综合消防技术措施。本工程消防设施的配置应以消防自救为主，外援为辅。在工程总体布置中消防车道、防火间距、安全出口均应按满足规范要求设计。选用的消防设备均应安全可靠、使用方便、技术先进、经济合理，并满足本工程中的特殊要求。所选用的产品均应为经国家有关产品质量监督检测部门检验合格的产品。本工程消防总体设计采用综合消防技术措施，消防系统的功能均要求从防火、监测、报警、控制、灭火、排烟、救生等七个方面进行完善的设计，力争做到防患于未“燃”。一旦发生火灾能确保在短时间内予以扑灭，使火灾损失减少到最低程度。1.7施工组织设计1.7.1施工条件本工程所在地气候温和，湿润、雨量充沛，多年平均雨量1795mm，汛期4～9月其降雨量占全年83.5%，枯水期10月至次年3月降水量只占全年降水量的16.5%。多年平均气温为21.8℃，最高气温37.9℃（1963年9月5日），最低气温-2.4℃（1963年1月15日）。多年平均相对湿度为80%，日照时数2054h交通：本工程施工交通条件一般，可以利用现有的林区道路作施工道路。通讯：工程施工对外通讯条件较好，可以利用手机通讯。供电及生产生活用水：工程区内供电电网已形成，能满足工程需要，可就近架线使用；生产用水可从电站旁边的沟渠抽取，消防和生活用水可就近抽取旁边山涧小溪的水。施工材料：本工程基本不涉及土建项目，所需要的建筑材料满足要求。1.7.2施工总布置本工程施工区设一个施工区。各工区尽量靠近项目点布置，工区生活和办公用房可采用租借民房结合少量搭建临时工棚的办法解决，设计临时工棚总面积40m2。项目点区内供电网、通信网已形成，施工、照明用电可就近架线搭接至电网上，施工可直接用水泵从河道抽取，生活用水可从山涧小溪中抽取。1.7.3施工总进度本工程施工交通和水电供应条件较好，同时，施工临时用房也可考虑租用，因此施工临建工程较小，施工准备期很短，开工后即可进行主体工程施工。本工程总工期为2个月（不含筹建期）。其控制性进度为机坑改造和机电设备安装。1.8环境保护及水土保持设计本电站工程改造项目施工期会生产对社会及自然环境不利的影响，根据有关法律、法规及条例，依据技术标准、规范及相应技术资料，需对施工期生态、水质、空气进行保护，对噪声进行防治，对固体废物进行处理。经分析，本电站工程改造项目带来的社会经济效益远大于负面影响，不存在影响该工程建设的决定性环境破坏制约因素，因此，从环境保护来讲本工程建设是可行的。工程环境保护概算总投资为3.3万元。本电站改造工程主要是机电设备改造，不涉及土建项目，不涉及动土等，故本工程不涉及水土保持项目。1.9工程管理根据本电站增效扩容改造工程的规模、管理的任务和运用特点，并参照水利部有关工程管理的规定，本工程项目建设法人单位为接仙桥水库管理所，为事业法人。依照有关法律法规、设计规范以及上级有关文件精神，划定一定范围由工程管理单位统一管理负责实施管理。工程管理范围：1）拦河坝、电站厂房、引水系统、压力前池、进水口、压力管道、尾水渠、升压站、消防、供水设施、观测、专用通信设施、进厂交通设置等建筑物；2）管理单位生产区、生活区建筑：包括办公室、仓库等；3）综合开发经营生产基地。1.10劳动安全与工业卫生根据《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》DL5061－1996的要求，为了严格遵循国家已经分布的政策、法规，贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，在设计中结合工程实际，积极采用先进的技术措施和可靠的防范手段，做到水利水电建设工程项目投产后符合劳动安全卫生的要求，保障劳动者在劳动过程中的安全与健康。由于本工程的建筑物布置、设计和设备选型均按各自的规程规范进行，因此，工程本身的安全和设备的质量问题，均能得到安全保证。劳动安全与工业卫生设计，着重反映工程投产后职工及劳动者的人身安全与卫生方面紧密相关的内容，分析生产过程中的危害因数，提出防范措施和设计方面的对策。1.11节能设计本工程从设计、施工到运行各个环节都采取了有效的节能措施，总结如下：(1)主要建筑物型式的选择具有节约水泥、快速施工、简化温控、工期短及节省投资等优点。(2)在采取了节能降耗措施后，施工期的能耗总量为：柴油0.36t，汽油0.1t，电204kwh。(3)施工及运行期充分利用自然光，减少用电量。综上所述，本工程按照节能、节地、节材、节水、资源综合利用要求进行设计，符合节约能源的基本国策。1.12工程概算本次电站增效扩容改造项目工程设计的主要工程项目有：更换机电设备等。主体工程主要工程量：更换1台水轮机、1台发电机、1台励磁装置、1台控制屏、1台变压器及电缆等。工程总投资53.15万元，工程静态总投资53.15万元。施工总工程期2个月。设计概算编制水平年为2011年第4季度。文件及定额依据为：编制办法及计费标准执行2006年广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电工程设计概（估）算编制规定》（以下简称“编制规定”）。建筑工程执行广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电建筑工程概算定额》。设备安装工程执行广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电设备安装工程概算定额》。施工机械台时费执行广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电工程施工机械台班费定额》。本工程初步设计报告的工程量、设备材料清单、施工组织设计等设计资料。2011年第三季度政府有关部门关于工资、费用的现行政策和材料、设备的市场价格。人工工资：根据“编制办法及费用标准”的有关规定和广东省水利厅粤水建管【2011】105号关于公布《广东省水利水电工程设计概（估）算编制规定（试行）》人工预算单价调整的通知，工程地处六类工资区，人工预算单价38.54元/工日。工程总投资53.15万元，工程静态总投资53.15万元。1.13国民经济评价经济评价以国家发改委、建设部2006年7月发布的《建设项目经济评价方法与参数》第三版和水利部发布的《水利建设项目经济评价规范》（SL72—94），《小水电建设项目经济评价规程》（SL16-2010）为依据，社会折现率取,12%，建设期两年，运行期按二十年计，计算基准点为建设期初，投入和产出均按年未发生和结算。按《规程》、《规范》要求计算的三项国民经济评价指标为：EIRR=18%、ENPV=18万元、EBCR=1.276，可见项目在经济上才合理可行。本项目这三项指标均高出规定值较多，可见国民经济效益良好。财务评价指标为：财务内部收益率=16%，财务净现值=27万元，静态投资回收期为6.95年。由财务评价可知，本项目财务收支可行。PAGE2-附：工程特性表工程特性表序号名称单位改造前改造后一水文1流域面积km2442设计代表性径流深mm11501150三主要设备1水轮机型号XJ02-W-40/1*10XJ02-W-50/1*11设计水头m7575单机流量m3/s0.330.35额定转速r/min443~610693台数m112发电机型号TSN74/29-8SFW200-10/850设计水头m7575单机流量m3/s0.330.35台数m113调速器型号不详SDT-200台数台114励磁装置型号TKL11无刷励磁装置台数台115控制屏型号BSK-10-160/400DKF-10A-200KW台数台116变压器型号S7-200KVA/10S11-250kvA10/0.4kv台数台11四经济指标1工程总投资万元53.152各组成部分投资建安工程万元12.41设备购置万元26.62独立费用万元8.45基本预备费万元2.87环境保护部分万元3.3水土保持部分万元03经济评价经济净现值ENPV万元18经济内部收益率EIRR%18经济效益费用比EBCR1.276财务净现值ENPV万元27财务内部收益率%16静态投资回收期年6.952现状分析及改造必要性评价2.1现状分析2.1.1工程现状接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产。该水电站集雨面积为4km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kw.h。其中水轮机型号为XJ02-W-40/1*10，额定出力160kw，最大水头100m，额定水头75m，最小水头60m，额定流量0.33m3/s。发电机型号TSN74/29-8，额定功率160kw，额定电压0.4KV，额定电流288A，额定转速750r/min，满载励磁电压30.4V，满载励磁电流135A。由于机电设备老化，机组效率降低，近三年实际平均发电量28.18万kwh，小于设计年发电量60万kwh。2.1.2水工建筑物问题2.1.2.1首部枢纽本电站为渠道引水式水电站，无首部枢纽。2.1.2.2引水系统引水系统工程由陂头、引水渠道、压力前池、压力管道和尾水道组成。陂头设雍水小陂头两座，分设在前池左右两侧，1990年施工前，为了有效蓄水，在前池右方设置了南楼引水渠（长1135m），渠首接长20m，高2m的南楼陂头一座，为浆砌石硬壳陂，电站运行后，发现水头不足，故在前池左边原溢流水道增设补水渠一道，长600m，渠首紧接高1m，长6m的蓄水小陂头（晒网石陂头）一座，为浆砌石硬壳陂。引水渠道引水渠道紧接陂头，为明渠引水，沿山势蜿蜒到达前池，引水渠道过水断面为梯形，右渠道（南楼引水渠）全长约1135m，左渠（补水渠）为600m，为浆砌石护坡，临水面用水泥砂浆批荡、防渗。渠道设计最大引水流量为0.5m3/s。左渠、右渠引水渠中部均设有溢流侧堰，为自由出流无闸门控制，溢流面无大的冲坑，运行正常，溢流侧堰接泄水道，排至下游接仙桥水库库区。渠道沿线开挖后的边坡大部分植被恢复良好，渠道沿线边坡稳定，无大的滑坡、崩塌现象。部分引水渠道两侧杂草较多。压力前池左右引水渠道末端汇合处南侧布置有压力前池，前池库容为50m3，由池身、压力管道和进水口组成。前池进水口设置人工清污细格拦污栅1道，池身为浆砌石压力墙，砼防渗。前池溢流主要利用左渠（补水渠），该渠道原就是前池溢流水道，其前方约130m为原溢流水道出口，现设有渠道溢流侧堰。此外，右渠道（南楼引水渠）距前池约120m处也设有渠道溢流侧堰，渠底埋设有冲砂管（设手动闸阀Φ300mm）。前池局部设盖板，但仍有局部高出2m平台周边未设护栏，其他设施运行正常。压力管道压力管道采用钢管，数量1根，明管布置在厂房后山坡上，一管一机单元供水方式，进入厂房后接进水阀。压力管道主管全长120m，主管内径450mm，额定水头75m。在压力管道起点、中点、终点共设置多个镇墩，镇墩间设置多个支墩，间距约为5m，连接处设置伸缩节。前池端的压力管道为铸铁管，内直径约为Φ150mm，开口高于2m。压力管道顺水流方向左侧设置巡检梯道，管槽开挖后未进行支护，目前无滑坡、坍塌等不良地质现象。尾水道电站尾水道为门拱式涵道，浆砌石砌筑，尾水引出厂房后排至下游接仙桥水库库区。2.1.3机电设备问题2.1.3.1水力机械（1）水轮机存在问题接仙桥一级水电站水轮机型号为：XJ02-W-40/1*10，设计水头75m。经过二十来年的运行，机组的出力逐年下降，在额定工况下，机组出力达不到额定出力（额定工况下，机组功率160kW）其主要原因是：机组年久老化，效率低并随时都有可能损坏配件，给安全运行造成严重隐患。其他水力机械基本满足要求。2.1.3.2电气部分（1）发电机设备现状及存在的问题本电站工程于1990年安装了1台TSN74/29-8发电机，至今运行已有二十年，老化已相当严重，主要体现在发电机各原件严重生锈、绕组和铁芯损耗大、发电机发热严重等方面，目前发电机的效率已大大降低。（2）发电机磁装置现状及存在的问题要使发电机安全和稳定地运行，发电机励磁系统的性能是关键，现使用的励磁系统采用1台TK11同步发电机可控硅静止励磁装置和一台励磁变压。机组正常停机采用逆变灭磁，事故停机时采用磁场断路器加消能元件灭磁，同时设有过流、过压、限流、灭磁保护装置。现场检查：励磁柜和开关电柜线路积尘严重，励磁变压易受潮，接线端子裸露无防护，励磁效果不好。（3）电站接入系统方式及主接线接仙桥一级水电站为引水式电站，装机容量为1*160kw，根据电力系统规划：主变压器侧采用单母线不分段接线型式，10kv出线一回并入电网。输电线路距离11.5km。接仙桥一级水电站电气主接线采用发-变组单元接线方式。（4）主变存在的问题本电站的输配电系统设1台S7-200kvA10/0.4kv变压器，三相油浸自冷电力变压器，单台容量为200KVA。本站主变目前已运行了近20来年，主变压器已老化严重，变压器的绝缘老化已分成严重，变压器的损耗和噪音已大大增大，变压器效率低下，增加了运行成本。（5）配电设备和成套装置存在的问题发电机控制屏型号为BKF-10-160/400,额定电流400A，电压400V。发电机出线柜主断路器现为DW10，时有发生因短路不能有效断流，而烧坏电器设备的事故。HD13刀开关操作已不灵活，断口生锈。其他设备生锈也很严重。（6）汇流母线发电机汇流母线截面太小，已不能满足机组容建的要求。（7）发电机的出线电缆发电机的出线电缆不能满足机组扩容的要求。2.1.3.3金属结构及其它本工程金属结构主要包括进水闸门、拦污栅及压力钢管等。目前金属结构运行良好。3水文分析及水能复核3.1流域概况接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产，为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。该电站地处兰门河流域，电站工程区周围没有居民住宅区，无其他相互干扰的生产企业，多为荒山野岭，岩石出露，杂草丛生，植被茂盛，下游为接仙桥水库，对自然环境的损害十分轻微。3.2气象3.2.1概况沙河流域地处亚热带季风气候区，在大陆和海洋的双重影响下，一年四季阳光充足、雨量充沛、气候温和、空气湿润。流域一般4月进入汛期，9月底结束，4～9月雨量占全年雨量的83.1%。3.2.2气象要素统计接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇，本项目气象资料使用博罗县气象站的观测资料。该站于1956年11月年设站，观测项目有气温、湿度、气压、日照、降水、蒸发、地温、风速和风向等。3.2.2.1降雨量博罗县处于低纬度，水资源丰富，气候特点为秋夏雨多、冬春雨少。根据博罗县气象站1960～2000年资料统计，多年平均降雨量为1827.0mm，最大年降雨量2529mm，发生在1983年，最小年降雨量1093mm，发生在1963年。但降雨量年内分配不均，春旱夏涝，汛期4～9月雨量占全年雨量的83.1%，该站各月降雨量统计成果见表表3-1博罗县气象站多年逐月平均降雨量统计表气象要素单位月份全年123456789101112多年平均降水量mm35.764.892.1208.9282.6334.5262.7261.9167.461.531.723.21827.0占年雨量%1.953.555.0411.4315.4718.3114.3814.339.163.371.741.271003.2.2.2气温博罗县属亚热带季风气候区，气候温和。根据博罗县气象站1960～2000年资料统计，其多年平均气温22.0℃，历年绝对最高气温为38.4℃，绝对最低气温为-2.4℃表3-2博罗县气象站多年逐月气温特征值表气象要素单位月份全年123456789101112多年平均气温℃13.614.718.222.325.527.328.528.226.92419.415.122.0历年绝对最高气温℃29.029.632.433.336.336.438.437.737.935.433.730.238.4历年绝对最低气温℃-2.4-1.22.18.414.818.421.020.315.26.01.4-1.3-2.43.2.2.3湿度根据博罗县气象站1960～2000年资料统计，多年平均相对湿度为80%，最小月平均相对湿度为75%，该站历年各月平均相对湿度特征值见表3-3。表3-3博罗县气象站多年各月相对湿度特征值表气象要素单位月份全年123456789101112多年平均相对湿度%757981828485828381777575803.2.2.4蒸发根据博罗县气象站1957、1960～2003年资料统计，多年平均蒸发量为1741.5mm，最大年蒸发量为1996.1mm，发生在1963年；最小年蒸发量为1433.4mm，发生在1997年，该站历年各月蒸发量特征值见表表3-4博罗县气象站历年各月蒸发量特性表气象要素单位月份全年123456789101112蒸发量mm100.488.6107.7126.4156.9166.8207.9193.6177.7171.5134.4109.61741.5注：蒸发皿直径为20cm3.2.2.5风向、风速博罗县夏秋季是台风多发季节，根据博罗县气象站1960～2000年资料统计，历年平均风速1.3m/s，最大风速16.3m/s，该站各月风速、风向特征值见表3-5。表3-5博罗县气象站各月风速风向特性表气象要素单位月份全年123456789101112历年最大风速m/s10.011.012.012.012.014.016.015.716.311.311.015.016.3历年平均风速m/s1.11.21.41.41.41.51.71.31.31.11.10.91.3历年最多风向方位E/7E/10E/13E/17E/15E/14E/12E/12E/10N/8N/8N/7E/103.3水文基本资料3.3.1流域水文测站概况本水电站区域内无水文测站，故本站无实测降雨径流资料。3.3.2径流流域夏秋雨多、冬春雨少，径流主要由降雨形成，径流年内分配基本上与降雨相应，约83%的雨量集中在汛期4～9月，枯水期为每年10月～次年3月。3.3.2.1径流计算接仙桥一级水电站发电厂房以上集雨面积为4km2，流域内无实测径流资料，因此，本次设计对接仙桥一级水电站坝址径流计算采用查等值线图的方法。年径流量的计算按下式：W=1000h·F；式中:W——年径流量，万立米；h——年径流深，mm；F——集雨面积，km2。根据《广东省水文图集》“广东省1956～1979年平均年径流深等值线图”，本工程多年平均径流深h=1150mm，相应多年平均流量Q=0.15m3/s，径流总量为460.0×104m3；查“图二十、广东省1956～1979年年径流变差系数Cv等值线图”，Cv=0.36；根据《广东省水资源》（广东省水文总站、1986年8月）“附表8、广东省选用测站天然年径流特征值统计表（日历年）”选用Cs=2Cv。由于流域缺乏实测径流资料，参考博罗县相关降雨径流资料，将径流总量划分为地下径流量和地面径流量，地下径流量为径流总量的10%，地面径流为径流总量的90%，按这个比例分配径流总量，由此计算年径流频率计算成果如下表3－6。接仙桥一级水电站不同保证率年径流表3－6P（%）105090Kp值1.480.9570.575径流流量（m3/s）0.220.140.08年径流总量（×104m3）680.80440.22264.50地面径流量（×104m3）612.72396.20238.05地下径流量（×104m3）68.0844.0226.45统计参数Qp=0.15m3/s,Cv=0.36,Cs=2Cv最小生态流量确定根据《广东省水利厅关于小水电工程最小生态流量管理的意见》粤水农电〔2011〕29号，小水电工程的最小生态流量原则上按河道天然同期多年平均流量的10%～20%确定。接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，本次设计最小生态流量按引水渠道多年平均径流量的10%确定。接仙桥一级水电站丰水年的总径流量为680.8万m3，则丰水年最小生态流量确定为68.08万m3；平水年的总径流量为440.22万m3，则平水年最小生态流量确定为44.02万m3；枯水年的总径流量为238.05万m3，则枯水年最小生态流量确定为26.45万m3。3.4水能计算3.4.1基本数据及计算条件接仙桥一级水电站没有实测径流资料，径流是通过雨量推算得出，本阶段采用频率为10%、50%、90%三个典型来水频率的径流成果进行设计。本站的来水量是接仙桥一级水电站4km2集雨面积、由2条引水渠道引水的总径流量。年径流量的计算按下式：W=1000h·F。根据表3-6径流资料，采用频率为10%、50%、90%三个典型来水频率的径流成果进行设计，并以该三个典型年径流量的年内分配代表本站的年限内分配，计算各旬的来水量（详见来水流量计算表）。3.4.2灌溉本水电站的来水不涉及灌溉。3.4.3发电接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，工程于1990年3月开工建设，1990年12月投产使用，装机容量为1*160kw，设计年发电量为60万kwh。3.4.3.1发电用水流量本电站为渠道引水式水电站，电站来水不涉及供水及灌溉用水，总径流量包括地面径流总量和地下径流总量，根据最小生态流量的确定，本电站用于发电的来水量总量为总径流量的90%，即为地面来水量，则发电流量根据地面来水量及径流量的计算公式：Q旬=W地面*10000/(24*3600*10)确定。计算各旬的来水量（详见来水流量计算表）。来水流量计算表表3-7枯水年P=90%径流深：661mm时段分配百地面地下4Km2发电流量分比来水量来水量总来水量月旬％(万m3)(万m3)(万m3)（m3/s)四上0.3080.730.080.810.008中0.30.710.080.790.008下0.5021.200.131.330.014五上0.3260.780.090.860.009中0.5421.290.141.430.015下12.61830.043.3433.370.348六上10.49224.982.7827.750.289中3.378.020.898.910.093下9.52822.682.5225.200.263七上6.87616.371.8218.190.189中4.7211.241.2512.480.130下6.51515.511.7217.230.180八上7.76618.492.0520.540.214中4.0079.541.0610.600.110下3.0987.370.828.190.085九上3.8869.251.0310.280.107中2.2775.420.606.020.063下3.7849.011.0010.010.104十上3.9389.371.0410.420.109中2.2335.320.595.910.062下1.8764.470.504.960.052十一上1.3153.130.353.480.036中1.0672.540.282.820.029下0.8151.940.222.160.022十二上0.6691.590.181.770.018中0.5561.320.151.470.015下0.6461.540.171.710.018一上0.4781.140.131.260.013中0.4341.030.111.150.012下0.4251.010.111.120.012二上0.4271.020.111.130.012中0.3740.890.100.990.010下0.3330.790.090.880.009三上1.0292.450.272.720.028中0.9762.320.262.580.027下1.4943.560.403.950.041合计100238.0526.45264.50来水流量计算表表3-8平水年P=50%径流深：1101mm时段分配百地面地下4Km2发电流量分比来水量来水量总来水量月旬％(万m3)(万m3)(万m3)（m3/s)四上0.3081.220.141.360.014中0.31.190.131.320.014下0.5021.990.222.210.023五上0.3261.290.141.440.015中0.5422.150.242.390.025下12.61849.995.5555.550.579六上10.49241.574.6246.190.481中3.3713.351.4814.840.155下9.52837.754.1941.940.437七上6.87627.243.0330.270.315中4.7218.702.0820.780.216下6.51525.812.8728.680.299八上7.76630.773.4234.190.356中4.00715.881.7617.640.184下3.09812.271.3613.640.142九上3.88615.401.7117.110.178中2.2779.021.0010.020.104下3.78414.991.6716.660.174十上3.93815.601.7317.340.181中2.2338.850.989.830.102下1.8767.430.838.260.086十一上1.3155.210.585.790.060中1.0674.230.474.700.049下0.8153.230.363.590.037十二上0.6692.650.292.950.031中0.5562.200.242.450.025下0.6462.560.282.840.030一上0.4781.890.212.100.022中0.4341.720.191.910.020下0.4251.680.191.870.019二上0.4271.690.191.880.020中0.3741.480.161.650.017下0.3331.320.151.470.015三上1.0294.080.454.530.047中0.9763.870.434.300.045下1.4945.920.666.580.069合计100396.2044.02440.22来水流量计算表表3-9丰水年P=10%径流深：1702mm时段分配百地面地下4Km2发电流量分比来水量来水量总来水量月旬％(万m3)(万m3)(万m3)（m3/s)四上0.3081.890.212.100.022中0.31.840.202.040.021下0.5023.080.343.420.036五上0.3262.000.222.220.023中0.5423.320.373.690.038下12.61877.318.5985.900.895六上10.49264.297.1471.430.744中3.3720.652.2922.940.239下9.52858.386.4964.870.676七上6.87642.134.6846.810.488中4.7228.923.2132.130.335下6.51539.924.4444.350.462八上7.76647.585.2952.870.551中4.00724.552.7327.280.284下3.09818.982.1121.090.220九上3.88623.812.6526.460.276中2.27713.951.5515.500.161下3.78423.192.5825.760.268十上3.93824.132.6826.810.279中2.23313.681.5215.200.158下1.87611.491.2812.770.133十一上1.3158.060.908.950.093中1.0676.540.737.260.076下0.8154.990.555.550.058十二上0.6694.100.464.550.047中0.5563.410.383.790.039下0.6463.960.444.400.046一上0.4782.930.333.250.034中0.4342.660.302.950.031下0.4252.600.292.890.030二上0.4272.620.292.910.030中0.3742.290.252.550.027下0.3332.040.232.270.024三上1.0296.300.707.010.073中0.9765.980.666.640.069下1.4949.151.0210.170.106合计100612.7268.08680.803.4.3.2发电效益目前接仙桥一级水电站选用水轮机型号为XJ02-W-40/1*10，发电机型号为TSN74/29-8。水轮机额定水头75m，最小水头60m，单机额定流量为0.33m3/s。电站电能计算式如下：N=A·HP·Q式中N——出力，kw；A——常数，A=9.81×η水×η电，取7.6；HP——设计水头，m；Q——流量，m3/s，按旬平均来水流量计算。接仙桥一级水电站的设计水头为75m，计算得三个代表年的出力过程，见下表《出力发电量计算表》。表3-10出力发电量计算表序号流量(m^3/s)频率(%)出力(kw)出力差(kw)发电量增值(万度)发电量(万度)10.8950.926530.289.30.7269.3620.7441.852440.940.50.6668.6430.6762.778400.357.51.4067.9840.5793.704342.816.50.5466.5850.5514.630326.337.41.5266.0460.4885.556288.93.90.1964.5370.4816.481285.111.30.6464.3480.4627.407273.714.90.9763.7090.4378.333258.947.93.4962.73100.3569.259211.05.00.4159.24110.34810.185206.07.70.6858.83120.33511.111198.311.51.1258.15130.31512.037186.89.81.0357.03140.29912.963177.05.70.6555.99150.28913.889171.32.90.3555.34160.28414.815168.42.90.3854.99170.27915.741165.52.20.3054.61180.27616.667163.34.30.6354.31190.26817.593159.03.50.5353.68200.26318.519155.513.92.2653.15210.23919.444141.611.41.9550.89220.22020.370130.21.90.3448.94230.21621.296128.21.50.2748.60240.21422.222126.814.52.8348.33250.18923.148112.23.40.6945.50260.18424.074108.91.90.4044.81270.18125.000107.00.60.1444.42280.18025.926106.40.80.1844.28290.17826.852105.62.80.6544.10300.17427.778102.87.11.7443.45310.16128.70495.71.80.4641.71320.15829.63093.82.30.5941.25330.15530.55691.67.41.9840.66340.14231.48184.25.31.4738.68350.13332.40778.81.80.5037.21360.13033.33377.111.63.4036.70370.11034.25965.41.10.3433.31380.10935.18564.30.80.2632.97390.10736.11163.40.70.2132.71400.10637.03762.80.90.3032.50410.10437.96361.90.10.0332.20420.10438.88961.81.10.3832.17430.10239.81560.75.41.8931.79440.09340.74155.30.20.0929.91450.09341.66755.04.01.4829.82460.08642.59351.00.40.1528.34470.08543.51950.65.72.1928.20480.07644.44444.81.60.6226.01490.07345.37043.22.20.8925.39500.06946.29641.00.40.1724.50510.06947.22240.63.41.4124.33520.06348.14837.20.70.3022.92530.06249.07436.50.70.3122.61540.06050.00035.71.50.6522.30550.05850.92634.23.61.6121.65560.05251.85230.61.60.7420.04570.04952.77829.00.90.4119.29580.04753.70428.10.20.0718.89590.04754.63028.00.80.3918.82600.04655.55627.10.60.3018.43610.04556.48126.52.11.0518.12620.04157.40724.41.00.5217.07630.03958.33323.40.60.3016.55640.03859.25922.80.60.3316.25650.03760.18522.10.70.3615.92660.03661.11121.50.40.2015.57670.03662.03721.11.00.5515.37680.03462.96320.11.81.0214.82690.03163.88918.20.10.0313.80700.03164.81518.20.20.1313.77710.03065.74117.90.10.0513.63720.03066.66717.90.30.1813.59730.03067.59317.60.10.0813.41740.02968.51917.40.60.3713.33750.02869.44416.80.90.5312.96760.02770.37015.90.20.1312.43770.02771.29615.70.60.3812.29780.02572.22215.10.40.2411.91790.02573.14814.70.70.4711.67800.02474.07414.00.30.1911.20810.02375.00013.70.10.0411.01820.02375.92613.60.30.2210.97830.02276.85213.30.30.2110.75840.02277.77813.00.00.0310.54850.02278.70412.90.30.2310.51860.02179.63012.60.80.5710.27870.02080.55611.80.20.139.71880.02081.48111.60.10.049.57890.01982.40711.50.60.459.53900.01883.33310.90.40.279.08910.01884.25910.50.40.288.81920.01785.18510.21.10.818.52930.01586.1119.10.00.027.72940.01587.0379.00.20.157.69950.01587.9638.90.00.017.55960.01588.8898.80.50.377.54970.01489.8158.40.20.147.17980.01490.7418.20.00.037.03990.01491.6678.20.30.287.001000.01392.5937.80.70.586.721010.01293.5197.10.10.096.131020.01294.4447.00.00.036.041030.01295.3706.90.80.706.011040.01096.2966.10.70.565.321050.00997.2225.40.10.104.751060.00998.1485.30.30.254.661070.00899.0745.00.10.114.401080.008100.0004.94.94.294.29由水能计算成果得知，装机容量为160千瓦时，设计流量为0.27m3/s，年发电量为53.83万千瓦时；装机容量为200千瓦时，设计流量为0.338m3/s，年发电量为58.30万千瓦时。4工程地质本次电站增效扩容改造工程主要是对机电设备等进行改造，不涉及厂房等土建工程。本次主要是对工程所在地的区域地质情况以及结合现场实际勘察和电站多年运行情况进行描述。根据区域地质资料、现场查看及接仙桥一级水电站管理人员反映，自电站建成至今，电站厂房管辖范围内未发现区域活动性断裂，亦未发现可影响厂房及水工建筑物稳定性的不良地质现象，也不存在滑坡、泥石流隐患的不良地质隐患，故本工程区域属基本稳定区，适合接仙桥一级水电站增效扩容改造。4.1、区域地质概况4.1.1地形地貌、地质物理现象及水文地质本工程周围地势较平缓，属低山丘陵地貌，植被发育，目前未发现有滑坡和崩塌等不良物理地质现象。根据有关地质资料显示，区内出露的地层主要为加里东期变质花岗岩和燕山期花岗岩，自老至新分述如下：㈠、寒武系（є）：主要为薄层灰岩、泥灰岩夹砂页岩组成；㈡、泥盆系中统（D21）：主要岩性为灰白色厚层状石英砾岩、砂质砾岩、细~粗砂岩、砂质页岩等；㈢、泥盆系中统（D22）：主要岩性为灰色厚层砂岩、砂质页岩夹泥页岩、底部为砂砾岩；=4\*GB4㈣、白垩系上统（K2）：主要岩性为紫红色凝灰质砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、页岩，顶部一层流纹岩；=5\*GB4㈤、第四系（Q）：主要分布在沿河及平坦地区，由粉质粘土、粘土、细砂、粉砂和砾石等组成。本工程库区属亚热带雨气候，雨量充沛，为地表径流和地表水对地下水补给提供了良好的条件。4.1.2地震据查《广东省地震烈度区划图》，本工程区所处位置为Ⅵ度基本烈度区。5工程任务和规模5.1工程概况接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。该电站地处兰门河流域，电站工程区周围没有居民住宅区，无其他相互干扰的生产企业，多为荒山野岭，岩石出露，杂草丛生，植被茂盛，下游为接仙桥水库，对自然环境的损害十分轻微。接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产。该水电站集雨面积为4km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kw.h。其中水轮机型号为XJ02-W-40/1*10，额定出力160kw，最大水头100m，额定水头75m，最小水头60m，额定流量0.33m3/s。发电机型号TSN74/29-8，额定功率160kw，额定电压0.4KV，额定电流288A，额定转速750r/min，满载励磁电压30.4V，满载励磁电流135A。由于机电设备老化，机组效率降低，近三年实际平均发电量28.18万kwh，小于设计年发电量60万kwh。5.2社会经济现状根据博罗县国民经济统计资料（2010年），博罗县2010年的主要社会经济状况如下：全县总面积2858.36km²，辖罗阳、龙华、龙溪、长宁、福田、园洲、石湾、湖镇、柏塘、公庄、杨村、杨侨、麻陂、石坝、观音阁、横河、泰美等17个镇，一个罗浮山管委会，共有331个村民委员会，34个居委会，户籍人口84.77万人，其中农业人口59.8万人，占总人口的70.5%，非农业人口24.96万人，占总人口的29.5%。社会从业人员59.7万人，第一产业从业人员19.43万人，第二产业从业人员27.84万人，第三产业从业人员12.42万人。2010年全县完成地区生产总值（GDP）294.82亿元，同比增长15.2%；其中，第一产业31.14亿元，同比增长4.8%，第二产业154.26亿元，同比增长25.2%，第三产业109.42亿元，同比增长5.5%；人均生产总值2.94万元，同比增长6.8%；地方财政收入15.02亿元，同比增长21.3%；全部工业总产值632.04亿元，同比增长15.6%；农业总产值51.62亿元，同比增长4.9%；农民人均纯收入8929元，同比增长16.2%。生产总值中三大产业比例为：第一产业10.6%：第二产业52.3%：第三产业37.1%；社会劳动者的产业比例为：第一产业32.5%：第二产业46.6%：第三产业20.8%。2010年全县财政总收入29.05亿元，比2009年增长17.5%；地方财政一般预算收入15.02亿元，增长21.3%。全县财政总支出25.22亿元，增长17.3%；地方财政支出24.39亿元，增长18.1%。2010年全县实现税收总收入24.85亿元，增长21.7%；其中，国税收入13.96亿元，增长18.2%；地税收入10.89亿元，增长26.5%。5.3增容改造的潜力与条件接仙桥一级水电站与设计效益差距不小，通过调查分析存在如下几种原因：（1）水机性能落后，转轮气蚀系数高，吸出高度小，所利用水头降低；(2）水轮机蜗壳锈蚀严重，电气设备性能落后。(3）机电设备故障频繁，电站维修费用逐年增加，导致电站运行成本增加。（4）对上述存在的问题，进行改革挖潜，加以改进、完善，增加装机容量，提高发电效益是完全可能的。5.4增效扩容改造的必要性接仙桥一级水电站经十多年运行，机电设备老化严重，一方面严重影响电站的效率，导致电站发电量逐年减少；另一方面由于机电设备故障频繁，电站维修费用逐年增加，导致电站运行成本增加。设备老化使得电站不能发挥正常效益。本次增效扩容改造是以机电设备更新为主的工程项目，通过新材料、新工艺、新结构、新设备的采用，使之原本不该费弃的水资源得到重新利用，通过接仙桥一级水电站水文分析及水能计算（见第三章），装机容量为160千瓦时，设计流量为0.27m3/s，年发电量为53.83万千瓦时；装机容量为200千瓦时，设计流量为0.338m3/s，年发电量为58.30万千瓦时。目前水电站装机容量为1*160kw，近三年平均发电量在28.18万kwh左右，通过机组改造后能使电站发电量达到58.30万kwh，比近三年平均发电量增加30.12万kwh，增加幅度达到107%，说明电站具有增效扩容的潜力。为充分利用水能资源，最大限度发挥电站效益，本电站增效扩容改造主要项目有：更换1台水轮机，更换电气设备等。5.5增容改造工程任务小坑水电站增效扩容改造主要为水轮机、发电机、变压器等的改造。由于对电站机组进行了更新，性能改善，使效率提高年发电量增加，综上所述，增容改造的主要任务是通过改造机电设备提高能源利用效率，增加电站的发电量，提高电站的发电效益；保障农村用电需要，促进农村水电持续发展。5.6历年运行情况近年来，随着机电设备老化，效率降低，电站发电量逐年减小。经过十来年的运行，机组的出力逐年下降，在额定工况下，机组出力达不到额定出力。额定工况下，机组功率160kw。因设备老化，机械故障频繁，导致机组不能正常运行，而且电站运行费用也逐年增加，电站设计发电量60万kwh，近3年电站平均发电量仅28.18万kwh（见下表），远小于设计发电量，机组设备的老化严重制约了电站的发展。近三年接仙桥一级水电站发电量统计表表5-1年度装机(kw)发电量(万kwh)利用小时(h)200916032.302019201016030.971936201116021.281330年平均16028.1817615.7工程等别和标准5.7.1工程等别按照《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000）对水利水电工程有关条文规定，接仙桥一级水电站装机容量小于1×104KW，属Ⅴ等工程，工程规模为小（2）型。接仙桥一级水电站为渠道引水式的小（2）型水电站，工程等别为V等。5.7.2建筑物级别接仙桥一级水电站为渠道引水式的小（2）型水电站，工程等别为V等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。5.8工程规模接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，电站装机为1*160kw，水轮机的型号为：XJ02-W-40/1*10，发电机的型号为：TSN74/29-8，设计水头为75m，工程规模为小（2）型。5.8.1电量计算接仙桥一级水电站没有实测径流资料，径流是通过雨量推算得出，本阶段采用频率为10%、50%、90%三个典型来水频率的径流成果进行设计。由水能计算成果得知，装机容量为160千瓦时，设计流量为0.27m3/s，年发电量为53.83万千瓦时；装机容量为200千瓦时，设计流量为0.338m3/s，年发电量为58.30万千瓦时，具体计算见第三章。5.8.2装机容量选择根据第三章的水能计算结果，结合现有装机规模及发电量，装机容量确定在200kw，设计流量为0.338m3/s较合适。根据现有机坑尺寸套用相近机组，选择装机1×160kw，总装机容量160kw。水轮机型号为：XJ02-W-40/1*10、发电机型号分别为：TSN74/29-8、励磁装置型号：KL-15-160kw、调速器不详，改造后装机1×200kw，总装机容量200kw。，设计年发电量58.30万kwh。6改造设计本次增效扩容改造项目有：1台水轮机、1台发电机、1台调速器、1台变压器、1面控制柜及配套的励磁装置、电缆等。6.1水工建筑物改造6.1.1取水建筑物改造设计本电站取水建筑物为明渠引水及2座雍水陂头，接仙桥一级水电站目前的雍水陂头保持完整，能满足电站发电要求。6.1.2引水系统水力改造设计接仙桥一级水电站引水渠道紧接陂头，为明渠引水，沿山势蜿蜒到达前池，引水渠道过水断面为矩形，南楼引水渠全长约1135m，补水渠为600m，为浆砌石护坡，临水面用水泥砂浆批荡、防渗。渠道边坡植被恢复良好，渠道沿线边坡稳定，无大的滑坡、崩塌现象。断面复核计算如下：渠道过水断面为矩形，b×h=1.5×1.5，纵坡1/2000，设计过水深1.0m，浆砌石衬砌n=0.025。经验算，明渠可通过流量Qmax=0.508m3/s，＞Q引=0.338m3/s，满足增容改造引用流量要求。采用公式（明渠均匀流）：Q=式中：ω——过水断面面积，m2；c——c=（1/n）R1/6；R——水力平径，m。经计算：Q=0.508m3/s＞Q引=0.338m3/s。满足过流要求。6.2机电设备改造6.2.1水轮机及其辅助设备6.2.1.1水轮机改造电站现有水轮机1台，型号为：XJ02-W-40/1*10。通过水文水能计算，电站装机160kw，根据尽量利用原机坑的原则，本电站改造后水轮机型号为：XJ02-W-50/1*11。6.2.2.2改造前后水轮机性能比较接仙桥一级水电站水轮机更换前、后性能比较表表6-1项目名称改造前改造后设计水头Hr(m)7575单机设计流量Qr(m3/s)0.330.35水轮机型号XJ02-W-40/1*10XJ02-W-50/1*11水轮机模型效率ηN(%)8089水轮机真机效率ηT(%)8387水轮机出力N水（kW）160200汽蚀系数1.11.056.2.2发电机及其他电气设备6.2.2.1主接线设计主接线的形式基本保持原状，本电站共计1台发电机，发电机发出的电能经0.4kV母线汇流，再经主变升压后接至10kV母线。6.2.2.2发电机改造改造扩容后，本电站共装机1台，容量为200kw，根据水能发电机厂家的配型，电机选用SFW200-10/850。发电机的励磁由厂家配套供应，采用无刷励磁装置。接仙桥一级水电站发电机更换前、后性能比较表表62项目名称改造前改造后设计水头Hr(m)7575单机设计流量Qr(m3/s)0.330.35发电机型号TSN74/29-8SFW200-10/850传动方式直联直联传动效率η传(%)95100发电机效率η电(%)9192.5发电机出力N电(kW)1602006.2.2.3主变压器设计本电站的主变目前已运行了20余年，变压器的绝缘老化已分成严重，变压器的损耗和噪音已大大增大，变压器效率低下，增加了运行成本。本次对变压器进行改造。主变压器所属的发电机，发电机现出力为160KW，扩容后出力为200KW。主变压器现容量为200KVA，型号为S7-200KVA/10。扩容后主变压器容量经计算选为250KVA，型号为S11-M250KVA10/0.4KV。6.2.2.4其他电气设备设计（1）、配电设备和成套装置改造更换1台调速器，调速器采用SDT-300。更换1台励磁装置，采用无刷励磁装置。（2）、汇流母线改造发电机汇流母线截面太小，已不能满足机组容建的要求。本次改造将其改为电缆型号为VV22-3*185。6.2.3自动化系统提高电站的自动化水平是降低运行成本的一个重要方面。降低发电成本，其根本的出路就在于减员增效。关键是使用与电站规模和实际情况一致的自动化设备，即选择适用小型水电站的自动监测、控制和保护设备。做到少人值班，提高电站运行的经济性、可靠性和安全性。6.2.3.1自动化系统改造方案（1）、控制系统采用常规控制系统，选择集中和现地两种控制形式。发电机采用集配电、控制、保护、计量、测量等为一体的低压开关柜。但从中央控制室和现地都可以控制机组的开、停机及断路器的开合，做到“一键”操作可以完成整个开机和关机流程。（2）、监测系统在发电机的出线柜上安装有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表、频率表、组合同期表等。在控制室也安装有功功率表、频率表、无功功率表、组合同期表等。（3）、保护系统主变压器设瓦斯、低电压起动过电流、过电压、过负荷等保护。发电机设电流速断、低电压起动过电流、过电压、过负荷等保护。除发电机保护安装在现地外，线路和主变保护集中组屏放在控制室。（4）、同期系统为了简化接线，节约投资，本工程只在发电机的出线断路器安装同期点，发电机旁只设手动准同期，在控制室设手动和自动准同期2套。（5）、控制、保护、操作电源为了提高电站的可靠性，本工程选择铅酸免维护直流系统一套，容量为60AT。（6）、视频监视系统为提高电站安全管理水平，本工程在压力前池、压力管道设视频监测系统。6.2.4采暖通风及消防发电厂为地面式厂房，厂房通风以自然通风为主。厂房采暖通风均符合《小型水力发电站设计规范》要求，不需进行改造。电站各建筑物全部为砼梁板、框架和实体砖墙等的非燃烧体结构，建筑物主体的耐火等级为一级。厂房内通道符合《水利水电工程设计防火规范》要求。6.3金属结构改造本工程金属结构主要包括压力钢管、进水闸门及拦污栅等。经过现场察看，压力钢管主管全长120m，主管内径450mm，额定水头为75m，压力钢管有进行维护，及时除锈，管身保护完好，其他金属结构运行良好，不需要改造。压力钢管的复核计算：压力钢管采用露天钢管，全长120m，设计流量0.338m3/s，前池正常水位368.23m，电站尾水位285.3m，则设计毛水头为82.93m。⑴钢管管径计算D＝(5.2·Q3/H毛)1/7＝(5.2×0.3383/82.93)1/7＝0.423m目前使用钢管直径D＝450mm，能满足设计要求。⑵水头计算水头沿程损失⊿h沿＝α·m·Q1.9·L/(0.631·D4.9)式中α、m——为沿程损失系数，钢管α取0.000878，m取1.16；Q——设计流量，m3/s；L——管路长，m。⊿h沿＝7.43米。电站设计毛水头为82.93m，沿程损失1.07m，估计局部水头损失为0.5m，则电站净水头H净＝82.93－7.43－0.5＝75m。⑵管壁厚度计算δ＝100H·D/(2[σ]·φ)式中δ——钢管管壁厚度,mm；[σ]——钢材允许应力，取1100kg/m2φ——接缝的坚固系数，根据焊接技术不同，取0.9～1.0。δ=100*82.93*0.45/（2*1100*0.95）=1.8mm。加锈蚀及磨损的安全量3mm，则δ=4.8mm。目前钢管管壁厚度为8mm⑶管壁最小厚度不宜小于下式数值，也不宜小于6mm。(mm)≥D/800+4(值若有小数，应予进位，不得舍去)。式中

D——钢管直径，mm。(mm)≥4.56mm。⑷钢管抗外压稳定计算则δ＝8>450/130=3.46，稳定。6.4送出工程改造6.4.1升压站改造为了提高电站的自动化程度，完善线路、主变保护，将主变压器的高压侧的熔断器改为空气开关，空气开关型号为DZ12,额定电流选择200A。6.4.2输电线路改造本工程输电线路满足要求，无需改造。6.5设备工程量清单机电设备清单表序号名称型号单位数量备注1水轮机XJ02-W-50/1*11台12发电机SFW200-10/850台13调速器SDT-300台14励磁装置无刷励磁装置屏15控制屏DKF-10A-200KW屏16变压器S11-M250KVA10/0.4KV台17电缆VV22-3*185m608接地电缆VV22-1*185m207消防设计7.1工程概况和消防总体设计方案7.1.1工程概况接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产,为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。该电站地处兰门河流域，电站工程区周围没有居民住宅区，无其他相互干扰的生产企业，多为荒山野岭，岩石出露，杂草丛生，植被茂盛，下游为接仙桥水库，对自然环境的损害十分轻微。7.1.2消防设计依据、原则7.1.2.1设计原则本工程消防设计贯彻“预防为主，防消结合”和确保重点、兼顾一般、便于管理、经济实用的原则。设计中，采用“一防、二断、三灭、四排”的综合消防技术措施。本工程消防设施的配置