机电及金属结构

6机电及金属结构

6.1水力机械

6.1.1电站基本资料(表6.17)

电站基本资料表6.1-1

项目参数

水库正常高水位(m)458.0

水位水库死水位(m)426.0

电站正常尾水位(m)237.38

加权平均水头Ha(m)192.66

最大水头Hgx(m)206.73

小7k大封-

最小水头Hmin(m)171.77

设计水头Hp(m)180.0

装机电站装机容量N(kw)2x7500

保证出力(kw)2168.0

其它年利用小时(h)3735

年平均发电量(万kw.h)5602

6.1.2机型选择

根据以上基本资料，结合水轮机转轮系列型谱，适合本电站的机型

主要有HLD46、HL120、HL100三种转轮，模型转轮参数如表6.12

转轮模型参数表6.1-2

最大单位

飞逸转速

使用水头最优工况限制工况

转轮

〃；0(型〃)

型号

(m)

。:o(m3s)7(%)0〃(％)0

HLD46135~20067.50.54891.60.0290.63989.40.0451223

IIL120180~24062.50.3290.50.050.3888.40.0625100.4

HL100125-32061.50.22590.60.0150.2888.50.04599.2

为便于进一步分析比较，现将计算后的上述各转轮的真机工作情况

列于表6.1・3。

各转轮真机工作情况表6--3

项目单位HLD46HL120HL100

设计水头m180.0180.0180.0

设计出力kw785078507850

转轮直径m0.751.00L156

额定转速r/min1000750750

单位转速r/min54.0354.0362.14

额定流量m3/s5.235.145.10

单位流量m3/s0.6930.3830.287

设计效率%80.285.088.2

最高效率%87.588.59)

设计点模型汽蚀系数0.080.0560.05

吸出高度m-4.67-0.350.73

从以上表3的真机参数计算结果可看出，HLD46虽然转轮直径相

对较小，机组尺寸较小，但转速较高，且其运行区域已偏离最优工况区，

效率较低，吸出高度较深，所以，该型号不适应本电站，予以排除。剩

下HL120和HL100两种转轮，这两种转轮的真机参数比较接近，而

HL100转轮的效率指标相对较高，且吸出高度为正值，所以，xx电站本

阶段设计推荐转轮型号为HLlOOo

其主要参数及配套设备如下：

(1)水轮机

型号：HL100-LJ-115

设计水头：180.0m

额定出力:7850.0kw

设计流量：5.10m3/s

额定转速：750.0r/min

飞逸转速：1425.0r/min

设计效率：88.2%

吸出高度：0.73m

数量：2台

(2)发电机

型号：SF7500-8/2600

额定容量：7500.0kw

额定电压：6300.0V

功率因素：0.85

额定转速：750.0r/min

飞逸转速：1425.0r/min

额定频率；50Hz

数量：2台

(3)调速器

型号：BWT-3000

额定工作油压：2.5MPa

操作电压；De220v

每台机组配一台BWT-3000型调速器及配套油压装置，操作油压

2.5MPao

经计算，过水系统ELVg2220m2/s0设计工况下，2台机同时甩负

荷，调速器关闭时间为6秒，蜗壳末端压力升高值为22.5%,机组转速

上升率为37.0%。所以调节保证满足要求。

6.1.5机电设备消防

(1)消防水源

发电机、主厂房和主变压器的消防水，直接在厂内冷却水干管上取

水。

(2)水轮发电机组消防

采用水喷雾灭火装置，在发电机风洞设置有感光、感温、感烟报警

装置。失火时，手动操作消火栓阀门、喷雾灭火。

(3)主厂房消防

在发电机层各机组段及安装间分别设置消火栓。

(4)主变压器消防

采用固定式水喷雾灭火装置，设置有感光、感温、感烟报警装置,

手动灭火。

(5)透平油库、绝缘油库及油处理室消防

采用“1211”灭火器作为灭火措施。

(6)消防电气

消防用水设备采用单独的供电回路以确保供电安全，其配电设备有

明显的标志。

厂房各主要疏散通道、楼梯间、安全出口处，均设置灭火事故照明

及疏散指示标志。

在中央控制室、继电保护盘室、通信室、水轮发电机风罩内、主变

压器处、开关室、电缆室（道）、油库等处设灭火自动报警装置。

电气设备有关房间配置砂箱和手提式灭火器等灭火器材。

电缆道内配置一定数量的灭火器，所有电缆按要求涂刷防火涂料,

每层电缆架之间设防火隔板。凡穿越电缆的孔洞，电缆敷设完后均用防

火堵料进行封堵。

6.1.6采暖通风

根据厂房布置型式及所处位置气象条件，厂房发电机层、上游付厂

房以自然通风为主，厂用变室设轴流风机排风，油库、油处理室共用一

台轴流风机排风，兼作事故排烟系统，水轮机层、蝶阀层设排风系统进

行通风换气。

中控室、计算机室、继电保护室设空调机进行空调。

全厂冬季靠发电机及其它电气设备发热供暖，不另设采暖设备。

6.1.7水力机械设备布置

本电站两台7500kw机组为立式布置，根据机电设备布置及吊运的

需要，确定主厂房主要尺寸及厂房各层的高程。

（1）主厂房主要尺寸

主厂房内布置了两台单机容量为75（）0kw的水轮发电机组以及30/5t

桥式起重机一台。

厂房总长度为31.5m,其中安装间长度为11.0m,机组间距为9.0m,

厂房宽度12.0m。

（2）厂房各层高程

发电机层地板高程为244.34m,水轮机层地板高程为239.24m,进

水阀层地板高程235.59m。另外，桥机大车轨顶高程为251.54m,尾水

管底板高程为235.17m。

主要水力机械设备表6.1-4

序号名称型号规格单位数量

Hp=180m,Qp=5.1m3/s

I水轮机HL100-LJ-115N(=7850kw,Di=1.15m台2

n=750r/min

N=7500kw,n=750r/min

2发电机SF7500-8/2600台2

Vp=63D0v,cos4)=0.85

3调速器BWJ-3000操作油压PN=2.5MPa台2

手电两用闸阀

JZH-00/4)

4进水阀DN=1200mm台2

1200x2.5

公称压力：2.5MPa

LK-10.5m

5桥式起重机30/5t主钩：30T,12M台1

付钩：5T,15M

6.2电气

6.2.1水电站与电力系统的连接

根据建设单位提供的相关资料•，并在征求其意见的基础上，结合现

时电力系统情况及发展需要，经多方案研讨，确定xx水库电站出线电

压等级为35KV,出线回路数为三回。

xx水库电站拟定建立在原先锋电站［装机1150KW）处，届时先锋

电站将不复存在。

孔梁电站

XX水库电站至镇泉UOKV枢纽变电站35KV输电线路2回（2X

LGJ-150）,输电距离HKMo以上两回35KV输电线路将把xx电站

12000-15000KW左右功率通过镇泉UOkv枢纽变电站送入系统或就地

部分平衡。

保留原先锋电站至文峰35KV变电站输电线路一回（LGJ-95）,输

电距离27KM。鉴于尖山、文峰地区已成电站，装机6000KW左右，正

建电站3000KW左右，已大大超过该两地区需求量。该地区已与邻县云

阳达成协议，将多余功率从云阳上网输出。因而，近远期只有在枯水期

才有可能与xx水库电站交换功率，预测不会超过2000〜3000KW需求

量。

鉴于先锋电站现存在10KV近区供电负荷及菱角（装机500KW）、

石龙（装机800KW）两电站在此以10KV上网，故xx水库电站仍需保

留10KV近区出线。据有关资料表明，10KV侧供需缺口较小，由xx水

库电站统一调度调节。

经研究，拟定本电站10KV出线共计4回，以满足近区发供电需要。

详见“附图机电（可）・6・01图”（电力系统地理接线图）。

6.2.2电气主接线及主要电气设备选择

1、电气主接线

根据水力动能计算推荐，本电站装机2台，单机容量7500KW,保

证出力2168KW,年利用小时数3735h,发电机额定电压6.3KV,功率

因数0.85。枯水期在系统中主要担任峰荷，丰水期以腰荷为主，兼带峰、

基荷。

考虑到该站站址处地形狭窄，布置相对困难这一因素的实际情况,

该电站6.3KV、10KV、35KV配电均采用屋内配电装置。根据该电站在

系统中的作用以及接入电力系统情况，经分析比较后，拟定三个电气主

接线方案进行技术经济比较，电气主接线方案及经济比较详见“附图机

电（可）-6-02图”（电气主接线方案比较图）。

方案I：6.3KV发电机侧采用单母线隔离开关分段，两台发电机分

别接入两段母线上，然后通过2台10000KVA主变压器升压至35KV,

35KV侧采用单母线接线，一台2000KVA近区变压器接在其中一段

6.3KV母线上。此接线简单明了，运行维护方便，并可由汇流母线集中

与分配电站全部出力，即使一台主变故障或检修，仍可送出57%的电站

发电容量。当一段母线及所接隔离开关故障或检修时，只需短时全部停

机，将分段隔离开关拉开，仍可保留一段母线所接机组送电。

方案H：采用发变组单元接线，主变压器容量选取10000KVA各一

台，35KV侧仍为单母线接线，近区变压器的电源从一组单元接线6.3KV

侧引出。发电机与主变压器容量接近，接线最简单清晰，故障影响范围

最小，运行可靠、灵活，继电保护简单。但单元接线中当发电机或变压

器任一元件事故或检修时，整个单元均需停止工作。

方案HI：采用两台发电机和一台20000KVA变压器组成的扩大单元

接线，升高35KV后,35KV侧仍采用单母线结线，近区变压器接入6.3KV

母线电压侧。接线简单清晰，变压器台数和相应高压设备最少，缩小了

布置场地。但主变压器故障或检修时，两台机组容量不能送出，供电可

靠性相对较差。

从经济比较角度，虽然方案I较方案H、方案HI投资分别高55.5万

元和9.6万元，年运行费用高7.8万元和1.2万元，但考虑到本电站具有

良好的调节性能，为了更好地发挥xx水库的发电效益，本着投资相对

较少，接线相对简单、清晰，运行相对灵活、可靠的原则，经充分征求

业主和运行部门意见的情况下，本阶段推荐采用电气主接线方案I。

厂用电源分别取自发电机电压母线两段上，厂变容量按总装机容量

的2%左右考虑。单台容量为200KVA。厂用母线电压400/230V,单母

线分段接线，两台厂变互为备用，并采用在低压侧空气开关分断及备用

电源自动投入方式，重要负荷分接两段母线上，当一台厂用变压器退出

运行时，应能满足全厂重要负荷或短时全厂最大负荷需要。

2、主要电气设备

（1）水轮发电机

SF7500-8/26007500KW6.3KV

cos4）=0.85IN=808.6A

(2)主变压器

SF9-10000/3510000KVA38.5±2X2.5%/6.3KV

UK%=7.5YN,dn

(3)近变

SF9-2000/102000KVA10.5±2X2.5%/6.3KV

UK%=5.5Y,d”

(4)厂区变压器

S9-200/10200KVA6.3±5%/0.4KV

UK%=4D,Ynu

(5)6.3KV装置

采用满足“五防”要求的XGN-12型箱式固定金属封闭开关柜，断

路器采用真空开关。

(6)10KV装置

采用XGN-12型箱式固定金属封闭开关柜，断路器采用少油断路器。

(7)35KV配电装置

采用符合GB3906和IEC298标准，并满足“五防”要求，达到IPZX

防护等级的JYN「35型户内移开式交流金属封闭间隔开关柜。断路器采

用真空断路器。

(8)厂用配电屏

采用符合IEC439、GB7251标准的，达到IP30防护等级的GGD型

户内低压配电屏。

6.2.3电气设备布置

本电站主厂房位于大坝下游小溪河畔原先锋电站地址处，紧靠主厂

房靠山侧设有付厂房。付厂房外侧250.97M高程设有变压器平台，主变

压器户外布置于该平台上。

在主厂房发电机层紧靠机组侧的付厂房内244.3M高程上设置一机

旁屏室，其内布置机组自动化屏、机组监控屏及机组励磁屏。

付厂房共四层，底层240.14M高程为电缆出线层，布置机组励磁变

压器。发电机组引出线经风罩引出，通过电力电缆，经电缆廊道至6.3KV

高压配电室再通过铝排引至主变压器升压至35KV侧，通过电力电缆经

近区变压器升压10KV侧。

付厂房发电机层244.3M高程布置6.3KV开关室、厂用配电室、厂

用变压器室、近区变压器室。发电机出口测量电压互感器、励磁电压互

感器及励磁变压器开关柜也置于6.3KV开关室内。

付厂房252.74M高程布置35KV开关室、10KV开关室和中控室。

主变35KV侧采用电力电缆连至35KV开关室。35KV出线经开关柜引

出后架空至镇泉和文峰。近变10KV侧也采用电力电缆连至10KV开关

室，10KV近区出线全部采用电力电缆引出。微机综合自动化系统、直

流系统和通讯设备均布置在中控室内。

6.2.4电气二次

1、微机综合自动化

本电站按集中控制设计，设中央控制室。根据国家现行政策，为了

提高水电站自动化程度、生产效率及相应管理水平，拟采用一套全微机

综合自动化系统对发电机组、变压器及线路等主要电气设备进行监测、

控制、保护。

本电站微机综合自动化系统，拟采用基本单元面向单一对象的分层

分布式系统，一个设备对应一个独立的现地控制、保护单元。系统分两

层，站级主机及现地控制单元级。该系统应按部颁《水力发电厂计算机

监控系统基本技术条件》、《水力发电厂计算机监控系统设计规定》等规

定设计，并符合实时性、可靠性、电气特性、环境条件等要求。

机组及附属设备自动化设计按SDJ337-89《小型水力发电站自动化

设计规定》要求进行。机组按单元自动化设计，正常开停机均能以一个

命令完成全部操作。机组自动化部分由微机系统实现。进水闸门采用就

地手动控制及引入机组自动化系统控制相结合。机组励磁及机组调速器

系统采用微机控制，直接与机组自动化系统通信。

励磁采用自并激方式，拟推荐能满足自动化调节、无功自动调节、

各种同期、零起升压和监控需要，且具有频率自适应、全数字滤波的交

流采样等技术、免维护、高可靠、多功能的LSW全数字工控机型多功

能励磁装置。

本电站通过载波上传机组、主变、35KV线路运行状态、参数、信

号并接收调度中心调度命令、实现遥测、遥信、遥控，预留遥调功能。

本电站同期装置建议采用精确、快速、高可靠性的SID智能型微机

自动同期装置，此装置具备高品质的自动均频及均压控制功能及确保第

一次出现的并网时机。非同步闭锁的手动准同步装置作为备用。

本电站继电保护和安全自动装置根据GB50062-92《电力装置的继

电保护和自动装置设计规范》的有关规定配置。电气监测遵照GBJ63-90

《电力装置的测量仪表装置设计规范》中相应要求进行。

35KV线路及10KV有源线中均装设一套检同期和检无压三相重合

闸装置，10KV无源线路设三相一次重合闸装置。厂用电源低压分段处

装一套厂电源自动投入装置。

继电保护及自动装置均由微机保护单元和监控单元实现。

本站的声、光信号均通过微机来实现。设有中央复归可重复动作的

音响系统。信号回路设有事故信号和预告信号。发生事故时，微机保护

动作，推出事故画面，指示事故点及原因，电笛鸣叫提示运行人员，发

生故障时，相应地推出故障画面，指示故障点及原因，电铃响声提醒运

行人员监测处理。音响可手动和自动复归。

2、直流系统

本电站综合自动化系统及常规控制，合闸和事故照明等电源，拟采

用体积小、无污染、无需维护、使用寿命较长、技术上较为先进的免维

护铅酸蓄电池微机控制直流屏成套装置。电压确定为直流220Vo

3、电工试验室

xx水库电站隶属巫溪县水利局，根据《水电站电气试验室仪表设备

配置标准》，并参考《四川省地方电力企业试验仪表设备配置定额》的规

定，本电站设独立电气试验室，按4级试验室配置试验仪表设备。

4、通讯

为了保证电站安全可靠运行，便于系统调度合理，拟在本电站装设

系统调度通信和站内通信。

系统调度通信采用电力载波通信方式至镇泉变电站，中继至调度中

心实现。邮电部门的有线通信为备用方式。电站与其他变电站之间通信

仍以电力载波方式进行。

站内通信包括生产调度通信和行政通信，全站设一台PDS-40程控

调度总机兼作行政总机。调度总机和载波通信、当地邮局间采取用户小

交换机中继方式相联。

通信电源以厂用交流电为主供工作电源。事故停电时，备用工作电

源由直流系统通过稳压电源装置获得。

6.3金属结构

XX水利枢纽推荐方案金属结构设备包括泄洪系统、水库放空系统、

引水灌溉发电系统、渠系工程四部分。

泄洪系统包括一扇泄洪闸及相应启闭设施，水库放空系统金属结构

包括放空洞工作闸门、检修闸门及相应的启闭设备。

水库引水发电系统金属结构包括放水洞拦污栅、工作闸门、检修闸

门、电站尾水闸门及相应的启闭设备。

XX水利枢纽金属结构共有闸门共6扇，拦污栅1扇，启闭机8台，

金属结构总重108.933其中闸门重103.83埋设件重174,启闭机重

23.13to

金属结构按《水利水电钢闸门设计规范》(SL74-95)进行设计。

(1)泄洪系统闸门及启闭机

溢洪道堰顶高程448.0m,正常蓄水位为458.0m。闸门结合水工布

置进行了单孔12.0x10.5及三孔8.0x7.0m的方案比较；单孔120x10.5-

10.0m,闸门重量63.0t,三孔8.0x7.0-6.5m方案门共重693。结合水工

布置需要,选定为单孔12.0xl0.5-10.0m的弧形闸门方案,启闭机选用

液压启闭机方案，不另设启闭机层。交通桥为设在溢洪道顶的单跨拱桥。

溢洪道上闸门采用比平面闸门门重轻，启闭灵活的弧形闸门。孔口

尺寸12.OxlO.5m（宽义高），为斜支臂园柱较弧形闸门，面板曲率半径

13.0m,闸门为露顶式，启闭方式为动水启闭，门重63.03埋件重6.5t。

启闭机选用液压启闭机，控制设备安置在溢洪道边墩上，高程m,启

闭机型号为QHLY-2,容量2X320KN,吊点距10.4m,扬程13.0m,启

闭机重5.7K

（2）水库放空系统闸门及启闭机

放空系统闸门包括放空洞工作闸门及检修闸门，两闸门均设置在同

一闸门井内，底板高程400.55m。闸门按正常蓄水位458.0m设计，孔口

尺寸均为1.0x1.0m（宽X高），上游方为检修闸门，上游止水，门上设

充水阀充水平压，静水启闭，门重3.0t,埋件重1.5t。启闭机选用QPQ-

80,扬程56m,机重1.263启闭机安装高程466.3m。

工作闸门设在检修闸门下游侧，为下游止水，利用门顶水柱及吊杆

重下门，门及吊杆重5.53埋件重L5t,启闭机采用QPQ-250,机重3.0K

（3）引水发电系统闸门及启闭机

①进口拦污栅及启闭设备

引水隧洞进口设拦污栅一道，底板高程421.5m,为便于提升拦污栅

倾斜布置，倾角70°,孔口尺寸为3.5x4.66m（宽X高），用也超断面栅

条，栅体为平面焊接，重2.53埋件重1.5t。

启闭机选用卷扬式QPQ50启闭机，扬程35.0m,启闭机布置在高程

460.0m的启闭机室内，机重1.5to

②检修闸门布置在拦污栅后的闸门井内，底坎高程421.5m,按水库

正常蓄水位458.0m设计，孔口尺寸2.2x2.2m（宽X高）。止水位于上游

面，门上设充水阀充水平压，静水启闭。门重4.23埋件重2.7t。启闭

机布置在高程466.3m的启闭机室内，型号QPQ150,机重2.5t,扬程

42.0m。

③工作闸门布置在闸门井下游方，孔口尺寸2.2x2.2m（宽x高），止

水设在下游面，利用水柱重及吊杆重量下门，门重6.73埋件重2.7t。

工作闸门启闭机与检修闸门启闭机布置在同一启闭机室内，工作闸

门启闭机型号QPQ-800KN,机重8.81K

④电站尾水闸门

电站装机2X7500KW,两条尾水道共用一扇检修闸门，底板高程

235.15m,最高洪水位242.16m。孔口尺寸3.0x1.2m（宽2高），闸门为平

面滑动焊接钢闸门，门重1.53埋件重1.03由2台CD1-12D电动葫芦

启闭，电动葫芦悬挂在轨道上运行。每台电动葫芦重0.18晨

xx水库工程金属结构设备特性表见表6.3-1。

XX枢纽水库工程金属结构设备特性表

表6.3-1

闸门部分正量⑴启闭机

闸门亦注

孔1」尺寸(m)孔口闸门启门力吊点却扬程总值