某水電站增效擴容改造初步設計報告-閱讀頁

　　

【正文】 量 ，水能利用率僅 60%左右。 機組運行效率評價 目前電站 1機組水輪機型號為 ZD661LMY60，配套發電機型號為 TSN59/418，額定轉速 750r/min， 額定功率 125kw， 額定功 率因數 （滯后），額定電壓 ，湖南 XX 縣水電設備 廠出品，為 1972 年 9 月的 產品，運行至今已有 30 年，現出力只有 50%左右，達到了報廢標準。 由于機組出力效率低，單位電能耗水率大大增加，電站發電量大幅度減少，嚴重影響了電站經濟效益的發揮。通過技術改造，電站裝機容量為 1000kw，多年平均發電量可達 萬 kwh，比原設計年增加發電量 萬 kwh，增加比例為 32%；比2021~2021 年電站實際年平均發電量 萬度增加發電量 萬 kwh，增加比例為%。 XX 河壩 電站發電多年平均可用水量 6528 萬 m3，改造后發電量 萬 kwh，需要供水量 4587 萬 m3。發電輸水涵洞位于非溢流壩的右壩段，為鋼筋砼圓形涵 管，內徑為 ，長 25m，進口底板高程為 ，原設計引用流量 6m3/s，設計流速為 ，擴容后設計引用流量 6m3/s，流速為 ，屬經濟流速范圍，無需改造。本次技術改造水輪發電機組5 臺數 減小 1 臺， 主變壓器臺數不 變 ，高低壓配電屏柜及輔助設備臺數與原來基本相同，控制保護采用微機自動化裝置，屏柜臺 數還有所減少，廠房及升壓站原有建筑物結構及尺寸都能滿足改造要求。原有 4水輪機組因老化磨蝕 嚴重，出力效率降至 77%左右，更換新機組后，機組綜合出力效率可達到 92%，與現狀相比，機組出力效率可增加 15%。 XX 河壩 電站電力輸入 XX 縣電網， XX 縣電網與湖南省電網已連網。 XX 河壩 電站改造后比原設計年增加電量約 70 萬 kwh，對電網影響微小，且電站有水庫調節，發電穩定，是優質電，電網將優先接納，故增效改造后增加電量上網不存在問題。 電站技術改造目標與內容 電站技術改造目標 XX 河壩 電站增效擴容改造主要目標為： ⑴ 通過增效擴容改造 ，消除電站安全隱患， 減小不合理的裝機， 提高電站經濟效益 ； ⑵ 水輪發電機組綜合效率由原設計 82%提高到 90%； ⑶ 多年平均發電量由原設計 250 萬 kwh 增加到 萬 kwh，增加發電量 萬kWh，增加比例為 32%。 電站技術改造內容 電站技 術改造主要項目如下： （一）水力機械 ⑴ 水輪機改造。 ⑵ 發電機更換。 ⑶ 水輪機調速器更換。 ⑷ 油、氣、水系統設備及管路更換。包括 廠用變、 10KV 高壓開關柜、 400V 低壓配電6 屏。包括發電機組及調速器機旁屏柜、微機控制保護裝置、微機監控裝置、自動化裝置、直流系統裝置、工業電視裝置、通信系統裝置等。包括主變壓器 3 臺、斷路器、電壓互感器、電流 互感器、隔離開關、避雷器等。閘址以上控制集雨面積 , 干流長度 ，干 流坡降 44‰。灌區多年平均氣溫 ℃ ～ ℃ ，多年平均日照為 ， 多年平均降雨量 1715mm，多年平均蒸發量 。結果見表 1－ 3。 根據 安全評價 地勘， XX 河攔河壩地層分為二層，①層為紫紅色中厚層狀石英砂巖，呈強～弱風 化狀態， 節理裂隙發育，巖石 較 破碎，透水性較大 ， 多在 ～ 33Lu，為中等透水 巖 帶，透水帶厚度 5～ 10m。 主要建筑物工程地質條件 庫區 工程地質 庫區為高山峽谷地形，庫岸山體極為雄厚，庫盆由 砂 巖組成，滲透性較弱，水庫無滲漏之憂。壩兩岸山坡陡峻，山體雄厚，森林茂密，兩岸山坡穩定， 不會有較大的塌方發生。 地表覆蓋層為第四系全新統沖積層（ alQh）砂質壤土，礫卵石夾砂厚 4－ 5 m，以及坡積殘積層（ dl+elQH）粘土碎石，厚 2－ 3 m。/SW36176。/NE78176。/NW38176。廠房基礎座落于弱風化巖層上。機組和電氣設備已超過使用期限，嚴重老化，故障率高，機組出力效率明顯降低。 8 水庫和電站特征水位 XX 河壩 最大壩高 ，總庫容 萬 m3，正常庫容 102 萬 m3。 根據省 水利 水電總院 2021 年編制的《 XX 河 水閘安全評價報告 》：壩址 500 年一遇洪峰流量為 453m3/s，相應上游設計洪水位 ； 50 年一遇洪峰流量為 321m3/s，相應設計洪水位 。 計算成果匯總見表 1－ 4。較 2021 年至 2021 年共 10 年實際平均年發電量 萬 kWh 增加發電量 萬 kWh。 原電站裝機容量選擇不合理， 本次電站 增效 擴容改造 ，渠首電站保留 一臺 2200kw機組， 取消 1 臺 125kw 機組 ，取消后機組發電量只減小 萬度；壩后電站 裝機容量升級為 2 臺 400kw，總裝機容量 3 臺 1000kw。電站工程于 1965 年動工興建， 1966 年 3 月完成。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電等綜合效益的中型水利工程 本工程 河壩 總庫容為 萬 m3，改造后總裝機容量 1MW，根據國家《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 SL2522021，本工程為 Ⅲ 等工程，大壩、廠房 等永久性建筑物按 3 級建筑物設計，次要建筑物按 4 級建筑物設計。 發電機與水力機械 發電機及水力機械改造方案 本次改造 ：將渠首電站 1拆除， 2機 200kw 水輪發電機組 更新換代 ， 4機水輪機及發電機更換，裝機容量 擴大 ，改造機組冷卻系統和勵磁系統，更換油、氣、水系統設備及管路， 壩后電站新增 1 臺 5t 電動單梁 起 重機等。 11 表 15 壩后發電機與水力機械主要改造內容表 序號 名稱 原有設備規格型號 改造內容 數量 1 水輪機 HL260WJ60 更換為 HLA551c—WJ—71 2 臺 2 發電機 TSWN9019 更換為 SFW40012/990 2 臺 3 調速器 手動調速器 更換為 SDT300 手電動調速器 2 臺 4 勵磁 FKL21 更換為新型號靜止可控硅 2 臺 5 進水閥 Z45T10 Dg800 更換為 Z945T10 Dg800 2 臺 6 吊車 新增 1 臺 5t 電動單梁 起重機 1 臺 渠首 電站發電機與水力機械主要改造內容表 （ 表 16） 序號 名稱 原有設備規格型號 改造內容 數量 1 水輪機 ZD661LMy60 拆除 1 臺 HL123WJ50 更換為 HLA551c—WJ—50 1 臺 2 發電機 TSN59/7418 拆除 1 臺 TSWN85/3 更換為 SFW200—8/850 1 臺 3 調速器 手動調速器 拆除 1 臺 手動調速器 更換為 SDT300 手電動調速器 1 臺 4 勵磁 TFKL 拆除 1 臺 TFKL 更換為新型號靜止可控硅 1 臺 電氣設備改造設計 電氣一次設備改造 電站增容改造后主結線方案不變， 3 臺發電機 出線回路采用單母線接線， 2 回， 各處各經 1 臺 S7 變壓器升壓到 10KV，再經 2 公里 10KV線路輸電至 大廟口 變電站 110kV 線路送入電網。 主變壓器選用 新型節能型 S11，接于 母線上的廠用變干式變壓器，接于 10kv母線上的廠用變選用干式變壓器 , 和 10KV 斷路器選用真空斷路器， 和 10KV12 配置裝置采用箱式金屬全封閉開關柜，具有五防功能，運行安全可靠。現元件很難買到，且存在本身故障多 ,保護拒跳 ,亂動作。結合當今水電站監控發展 趨勢，為實現 “無人值班 ,少人值守 ”的運行管理模式，提高勞動和生產率 ,提高運行水平，減少維護工作量，本電站擬采用全計算機監控系統。 消防 及暖通 設計 消防 根據現行的消防設計規范和設計原則，本電站增效改造后廠區內的消防以水滅火為主要消防方式，重新設置消火栓滅火系統，新增設兩臺專用消防水泵，給消防供水環管供水加壓，其水量和水壓按滿足最大一次消防用水的需求。 發電機組的容量較小，不需要設置固定式滅火裝置；主變壓器的容量較小，且為戶外布置，不需要設置固定式滅火裝置。在廠房橋式起重機上配 2 具手提式磷酸胺鹽干粉滅火器。 電站擬設火災自動報警系統和消防聯動系統，系統在功能上相互獨立，采用二總線制，對消防水泵和風機的消防聯動控制采用多線制控制。 在廠房內的疏散通道、各樓梯間及安全出口處均設有消防應急照明燈及安全疏散指示標志，并采用自帶的蓄電池作為備用電源。 施工組織設計 施工條件 XX 河壩 壩址位于 湘 江一級支流 XX 河 的上游，地處 XX 縣 大廟口 鎮，距 大廟口 鎮 1km，距 XX 縣城 35km。 各部分施工均不涉及新增施工便道問題。 工程用水、生活用水都能得到 保證。 施工進度計劃 整個工程施工進度計劃為期六個月，主要工期安排在 2021 年 11 月至 2021 年 4 月，高峰期施工砌筑人員上足 80 人。 工程管理 本工程是老電站技術改造項目，項目業主是 XX 縣 金江 電站管理局，工程管理單位是 金江 二級電站，原管理機構和人員設置不符合有關規定，本次設計依據水利部《農村水電站崗位設置及定員標準（試行 )》作出調整。 XX 河壩 由 XX 河壩 管理所負責管理，本電站管理范圍為：引水壩、發電引水隧洞、壓力鋼管、發電主付廠房、升壓站、尾水渠和進廠公路所在區域。 本工程 年增加 年運行管理費 萬元。 “湘水建管 [2021]16號 ”文頒布的《湖南省水利工程設計概（估）算編制規定》。 總概算投資 電站改造總投資為 萬元。 經濟評價 基本依據和基礎資料 本項目為增效擴容項目，經濟評價投資和產出都以增量為基礎數據計算分析。 財務分析主要指標 本工程財務內部收益率 %大于 10%，財務凈現值為 38萬元（內部收益率為 10%時）大于零，滿足規程要求。 國民經濟評價 按社會折舊率 12%計算時， 國民經濟 凈現值（ ENPV）為 ，經濟內部收益率 %大于 12%，滿足規程要求。說明項15 目經濟上是有投資價值的，能給社會創造較高的產出。有較高的投資開發價值。業主早有改造之心，但業主無力依靠自身資金實力進行改造升級，希望 本次能得到國家的支持，業主愿意盡全力籌資對電站進行全面擴容改造，實現資源發揮最優效益。設計灌溉面積 萬畝，防洪保護農田 萬畝、人口 15000 人，發電 廠房 2 處， 總裝機容量為 825kw。 攔河壩為漿砌石重力壩，由溢流壩段和非溢流壩段組成，總長 。右岸廠房壩段長 ，壩頂高程 。堰面為 WES 曲線，下接 1: 的直線段，下游采用挑流消能，反弧半徑 7m，挑射角 25176。 在大壩迎水面設置有混 凝土防滲面板，防滲板由多次加固而成，各處厚度不一，頂部至 264m 高程，厚約 ，向下逐漸變薄，至 厚僅 ，至 厚皆為 ，從 至壩基約 。整個防滲面板設有 1 條伸縮縫。 沖砂底孔布置于大壩左端，進口底板高程 ，斷面為城門型，寬 1m，直墻高1m，園拱半徑為 ，涵身與壩軸線垂直線成左偏 15176。整個涵身才用石灰石粗條石砌筑而成，管長 28m，目前已封堵廢棄。管身為砼預制管，管壁厚 。 1987 年新建發電輸水涵后，已將此涵變為了沖砂底孔。進口設鋼質平板直升式工作閘 門，由 5T 手搖絲桿啟閉機啟閉。 電站 廠房 2 處， 總裝機容量為 825kw，其中 渠首 電站裝機容量為 200+125kw，發電尾水進入 總干 渠，電站設計水頭 17m。 設計多年平均發電站 220 萬 kwh， 近十 年 實際實際年平均發電量 萬度。大壩、發電輸水涵洞、沖砂導流涵洞及壩 后廠房等已使用 30 多年，目前 現場檢測發現，因鋼筋混凝土澆筑質量差，且已運行多年，涵管砼剝蝕及露筋現象嚴重，并存在較多的環向裂縫，同時砼強度達不到原設計的 C20 的強度等級。升壓站設備基礎和構架為低標號砼現澆，歷經 30 多年的風雨侵蝕，有些表層砼已脫落，裸露出鋼筋，但沒有出現下沉、變形等問題，表象較差，但能維持使用。 目前電站 1機組是上世紀 80 年代的產品，運行至今已有 30 多 年，現出力 只有 60%左右 。近年來，由于機組空蝕磨蝕嚴重，設備老化等因素，機組出力逐年下降，目前，在水庫處正常水位，水輪機過額定設計流量時， 4機組出力 200 kw 左21 右，機組出力降低 15~20%左右，機組效率水平已低于 75%。 4 臺機組都存在振動 過大，檢修難度大，費用過高，同時造成設備臨檢而不能發電；廠家制造工藝較差，機組水導處止水密封漏水嚴重，水導油盆經常進水，水軸頸及軸瓦磨損嚴重造成水導振擺過大，每年的檢修費用很大。發電機組、主變壓器、控制保護設備、起重設備都是上世紀 70 年代出廠產品，老化嚴重，有些配件已難以采購，電站雖能勉強維持運轉，但故障率高，運行狀況差，維修任務大，停電時間長，急需要更新改造。 ⑴ 水輪機空蝕、磨蝕破壞嚴重 ① 水輪機轉輪葉片磨損嚴重。 ② 轉輪密封間隙過大。 ⑵ 機組出力、效率逐年下降 由于 上世紀 早期編制的水輪機模型轉輪型譜中可供各水頭段選用的轉輪型號少，電站只能 “套用 ”相近轉輪；其主要能量指標 (單位流量、單位轉速、模型效率 )都比較低。 本電站水輪機