头坝水电站增容改造工程施工综合说明

头坝水电站增容改造工程施工综合说明TC"1综合说明"\fC1.1工程地理位置TC"1.1工程地理位置"\fC永昌县头坝三号电站地处距城南15km的东寨镇头坝村境内，位于东大河流域下游，上距皇城水库30km,下距东大河二坝渠首200m,从永昌县城至东大河二坝渠首有公路相通，东大河二坝渠首到电站厂区有500m进厂公路，对外交通方便。现属永昌县水电开发有限责任公司经营管理。1.2水文及气象特性TC"1.2水文及气象特性"\fC电站以上流域面积1614km2,河流长约30km,河道纵坡约1.25%；海拔2100～2200m，年径流量3.21亿m3,多年平均流量10.16m3/s；年平均气温4.8℃，绝对最高气温32.5℃，绝对最低气温-26.7℃；平均最高气温12.3℃，平均最低气温-1.7℃，多年平均降水量185.1mm，多年平均蒸发量2000.6mm(20cm蒸发器)，平均相对湿度52%，多年平均年日照时数2884.2h,平均风速3.2m/s，最大风速26m/s，最大冻土深度159cm，属温带干旱性气候。1.3主要建筑物TC"1.3主要建筑物"\fC1.3.1发电引水系统发电引水系统由引水枢纽、发电引水渠道、压力前池、压力钢管组成，引水渠道是梯形断面，设计流量15m3/s，设计最大过流量17m3/s，渠道长1.6km，设计渠深3.0m,设计水深2.44m；压力前池是虹吸式进水口，总长60m,宽度13.5m,前池溢流堰长30m,钢筋砼压力管道3根,单根长度35.224m（包括进出口弯管），管道直径140cm；前池左侧设冲沙闸1孔，冲沙管道直径80cm。1.3.2发电厂房及升压站厂房为地面厂房，主厂房面积为长26.3m×宽9.6m=252.48m2，副厂房面积为长20.17m×宽10.27m=207.15m2,厂房内装有三台轴流式水轮发电机。35kv升压站面积长29.95m×宽27.4m=820.63m2，装有1×2000Kva主变1台，35kv户外多油断路器1台和电流、电压互感器、避雷器等其它电气设备。1.4电站运行状况TC"1.4电站运行状况"\fC头坝三号电站于1987年4月开工建设，1990年7月竣工发电，截止2011年7月，已运行21年，累计完成发电量13549.21万kwh，多年平均发电量677.46万kwh，最大年份发电量874.65万kwh。1.4.1主要机电设备参数TC"1.5主要机电设备参数"\fC目前，电站主要机电设备参数如下：水轮机的运行参数型号ZD560-LH-100出力550kw设计水头14.5m额定转速500转/分设计流量4.7m3/s飞逸转速1200转/分活动导叶16片转轮叶片4片效率84%轴承温度故障65℃，事故70℃调速器的运行参数型号YT-600最大工作油压25kg/cm2接力器全行程170mm调速功600kg/m接力器全行程间5s接力器最大转角45℃接力器杆直径50mm接力器活塞直径170mm接力器容积3.52升关闭时间2-6s调速器用油量200升油泵输油量0.7升/s油泵油压14～22kg/cm2油泵型式螺杆式变速范围+10%～-15%压力油罐容积100升发电机运行参数型号SF-500-12/1730额定转速500转/分额定有功功率500kw飞逸转速1200转/分额定无功功率375Kvar磁极个数12个额定电压6300V额定励磁电流182.8A额定电流57.3A额定励磁电压73.2V功率因数0.8绝缘等级B级频率50Hz工作方式连续相数3相出厂编号89150接线方式Y出厂日期1989年7月发电机总重量8202Kg出厂厂家广东潮州电机厂可控硅励磁装置参数型号KGLAF311-200A/75V额定电压73V起励电流50A额定电流200A起励电压24V强行励磁电流400A永磁机运行参数型号TY56/9-12额定功率1200Va额定电压220V功率因数0.4额定电流3.16A频率50Hz接线Y转速500转/分相数3相出厂编号89－01重量410Kg出厂日期1989年3月出厂厂家湖南零陵水电设备厂主变压器运行参数设备名称1#主变型号S7-2000/38±5%/6.3额定容量（Kva）2000Kva接线方式Y/△---11分接开关位置IIIIII一次侧电压（V）404003850036600电流（A）30二次侧电压(V)6300电流(A)183.3冷却方式油浸自冷阻抗电压(%)6.67频率(Hz)50相数三相器身重(kg)3000油重(kg)1450总重(kg)3450出厂时间1989年6月生产厂家成都第二变压器厂励磁变压器运行参数设备名称励磁变压器型号ZSJ36/6.3额定容量（Kva）36Kva接线方式Y/△-11分接开关位置IIIIII一次侧电压（V）6300电流（A）3.3二次侧电压（V）120电流（A）173冷却方式油浸自冷阻抗电压(%)50频率(Hz)50相数三相器身重(kg)187油重(kg)96总重(kg)285出厂时间1989年6月生产厂家成都第三变压器厂厂用变压器运行参数设备名称1#厂用变（6kv侧）2#厂用变（35kv侧）型号S7-100/6.3-6.3±5%/0.4/0.25S7-100/35-35±5%/0.4/0.25额定容量（Kva）100Kva100Kva接线方式Y/△-11Y/△-12分接开关位置IIIIIIIIIIII一次侧105001000095003675035000332505.771.65二次侧400400144.3144.3冷却方式油浸自冷油浸自冷阻抗电压(%)3.836.70频率(HZ)5050相数三相三相器身(kg)375215油重(kg)3130105总重(kg)505320出厂时间1988年5月1988年5月生产厂家兰州变压器厂兰州变压器厂TC"1.8增容改造的内容、目标和原则"\fC1.5存在的问题TC"1.5存在的问题"\fC（1）原设计保守，装机容量小，水能利用率低。（2）尾水渠渐变段口狭窄，渐变段渠底高程设计偏高。500m引水渠堤、渠底破损严重。（3）发电机温度高、噪声大，定、转子、引出线绝缘老化，设备完好率低，近年来发电机故障发生频繁。（4）设备运行周期长、技术落后、能耗大，测量保护为老式继电器保护，存在可靠性差、灵敏性低，一、二次回路及设备绝缘老化，故障率高等问题。（5）水轮机导流部件磨蚀严重，漏水量大，影响安全运行，造成水能浪费，调速器存在动作不可靠、自动调节性能降低。1.6工程任务及规模TC"1.6工程任务及规模"\fC1.6.1工程任务电站现装机容量1500kw（3×500kw），设计年利用小时5607h，设计发电量850万kwh。根据1991～2010年实际发电量统计，电站最大年份发电量达874.65万kwh。电站增容改造工程实施后，总装机容量为2100kw（3×700kw），年设计发电量1050万kwh,年利用小时5000小时。1.6.2工程规模本规程规模为小（Ⅱ）型Ⅴ等工程，主要建筑物按5级设计。1.7设计改造内容、目标和原则TC"1.7设计改造内容、目标和原则"\fC1.7.1设计改造内容（1）建筑工程改造1）尾水渠改造将影响机组出力的尾水渠渐变段渠底降低0.5m，提高设计水头0.5m。将原浆砌石全部拆除,垫背采用40cm厚砂砾石,表层用30cm厚C20砼现浇。2）压力前池溢流堰改造采用C20砼现浇将30m长的压力前池溢流堰顶垂直增高15cm并填堵长197cm、高43cm排冰缺口。提高设计水头0.5m。3）引水渠道修复拆除渠道梯形断面预制砖护面，浆砌石渠底，垫背采用40cm后砂砾石，表层用30cm厚C20砼现浇。修复渠道长500m(桩号0+100——0+600号）。（2）机电设备改造1）水轮机改造将ZD560-LH-100转轮设计改造为ZDJP502-LH-100转轮标准。2）发电机改造设计将发电机定子线棒的铜线截面增大，定、转子线圈绝缘等级设计为F级。3）调速器改造设计选用YBWT-600型微机调速器三台，调速功600kg.m。4）主变压器改造将S7-2000/38.5主变设计更换为S11-3150/35型。5）高压开关柜及断路器6.3kv开关柜设计选用KYN28A-12-006型中置式开关柜，断路器设计采用ZN28-10I型手车式真空断路器。6）35KV户外高压断路器原DW-35/400型高压多油断路器设计更换为ZW7-40.5/D1250型真空断路器。7）励磁装置原KGLF311-200/75 型励磁装置设计更换为KWCL-1600型微机励磁装置。8）自动化系统设计选用SJK-3000型电站微机综合自动化系统，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。（3）35kv并网输电线路设计重行架设2.5km的35kv并网输电线路，导线选用LGJ—95,直接进入距电站2.5km处的110kv永昌夹河变电所。1.7.2增容改造的目标科学应用先进技术，合理设计发电水头，提高水能利用率、机组效率、设备完好率,改善运行条件，确保安全发供电，充分发挥电站效益。1.7.3增容改造工程的原则增容改造应遵循切合实际，节约投资，技术先进，提高效益，确保安全的原则：（1）为节约投资，缩短建设期，电站装机3台不变，原建筑物基础及预埋件基本不予改动（发电机、水轮机、调速器基础）。（2）为更加符合电站实际情况，在水能计算中，依据现有实测水文资料和新机组能量指标，并参照电站21年的实际运行情况，进行水能计算。（3）对明显影响机组出力的压力前池溢流堰和尾水渠工程进行改建。（4）对明显影响安全供电的35kv升压站设备和35kv并网线路进行改造。1.8工程概算TC"1.8工程概算"\fC1.8.1编制依据（1）《甘肃省水利水电工程初步设计概算编制办法》；(2)《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》；(3)《水利水电设备安装工程预算定额》（中小型）；(4)《水利水电设备安装工程概算定额》。1.8.2工程投资本工程静态总投资为725.37万元，其中建筑工程投资107.31万元，机电设备及安装工程投资522.21万元，35kv输电线路改造工程投资39.58万元，临时工程投资10.66万元，其他费用投资45.61万元。1.9经济评价TC"1.9经济评价"\fC本工程拟列入国家小水电增效减排改造项目，概算静态总投资为725.37万元，电站增容改造后，上网电价以现行电价0.227元/kwh作效益分析，其主要指标为：投资利润率：9.78%；投资利税率：13.03%；资本金利润率：26.98%；全部投资财务内部收益率（税后）：10.92%；静态投资回收期（所得税后）：9.3年。1.10结论TC"1.10结论"\fC头坝三号电站自1990年投产发电以来，为永昌电网提供了13549.21万kwh电量，为缓解供用电矛盾，保证地方工农业与乡镇企业用电起到了重要的作用，为永昌县社会进步和经济发展作出了一定的贡献。电站发电运行达21年之久，为了确保电站安全发供电，提高设备完好率，减小能耗，增加发电量，提高电站运行自动化程度，降低员工劳动强度，改善运行条件，电站增容改造工程势在必行。经技术分析和经济评价，头坝三号电站增容改造是非常必要的，也是合理可行的。头坝三号电站增容改造工程特性表表1-1序号项目及名称改造前改造后单位数量或型号单位数量或型号备注一电站建设位置1电站所在水系东大河干流2建设地点甘肃省永昌县东寨镇头坝村二水文气象特征（一）水文1利用的水文系列年限年56年562多年平均流量m3/s10.16m3/s10.16天然径流3多年平均径流量亿m33.21亿m33.214实测最大洪峰流量m3/sm3/s5设计洪峰流量m3/sm3/s6校核洪峰流量m3/sm3/s（二）水位1枢纽正常蓄水位m2146.2m2146.72前池最高水位m2146.7m2147.153前池正常水位m2146.2m2147.74前池最低水位m2145.2m2145.25电站正常尾水位m2131.1m2131.1三工程地质1引水系统地基砂砾石2前池地基花岗岩3厂房地基花岗岩头坝三号电站增容改造工程特性表表1-1序号项目及名称改造前改造后单位数量或型号单位数量或型号备注四电站动能特性1电站形式引水式引水式2发电引水流量m3/s14.1m3/s15.93电站最大水头m14.8m15.514电站最小水头m13.5m13.345电站设计水头m14.5m15.56电站装机容量kw3×500kw3×7007电站年设计发电量万kw.h850万kw.h10508年利用小时数h5607h5000五主要建筑物1引水枢纽溢流坝顶高程m2148.26m2148.26进水闸底板高程m2143.96m2143.96泄洪冲沙闸底板高程m2141.04m2141.042引水渠道设计流量m3/s15.0m3/s17渠道长度m1600m1600断面形式梯形梯形渠道正常水深m2.44m2.503压力前池进水口形式虹吸式进水口虹吸式进水口前池溢流长m3030溢流堰顶高程m2147.002147.15冲沙管直径cmφ80φ804压力钢管管道直径cmφ140cmφ140管道根数根3根3每根长度m35.224m35.224头坝三号电站增容改造工程特性表表1-1序号项目及名称改造前改造后单位数量或型号单位数量或型号备注2电站厂房形式地面厂房地面厂房主厂房面积(长×宽)㎡26.3×9.6㎡26.3×9.6副厂房面积(长×宽)㎡20.17×10.27㎡20.17×10.27发电机层底板高程m2131.132131.133尾水渠设计尾水位m2131.102131.10尾水渠长度m50m50六施工特性1主体工程数量土石方开挖m3166300m3712砂砾石开挖砂砾石填筑m338900m3浆砌石m320000m31871浆砌石勾缝m2m245胶泥填缝渠面现浇砼衬砌m3m318562主要建筑材料数量砂子m3m3石子m3m3木