河坝电站增效扩容工程初步设计报告（83页）.doc

1、河坝电站增效扩容工程初步设计报告目 录1综合说明11.1现状分析与评价11.2水文61.3工程地质71.4工程任务和规模71.5水工建筑物设计及复核101.6发电机与水力机械101.7电气设备改造设计111.8金属结构121.9消防及暖通设计121.10施工组织设计131.11工程管理131.12工程概算141.13经济评价141.14 附工程特性表162 现状分析与评价192.1 电站现状分析192.2电站综合能效评价222.3电站技术改造目标与内容243 水文计算及水能复核253.1流域概况253.2气象253.3水文基本资料253.4径流计算253.5水能复核计算293.6水利水能344

2、 工程地质364.1 区域地质概况364.2 地震及区域构造稳定性364.3库区工程地质评价364.4 主要建筑物工程地质评价375 工程任务与规模385.1工程基本情况385.2电站技术改造任务385.3洪水标准和防洪特征水位选择395.4 电站改造装机规模396水工建筑设计及复核436.1设计依据436.2水库枢纽建筑物446.3电站建筑物现状及存在的问题456.4 发电进水涵洞复核计算456.6厂区建筑物477 水力机械497.1 发电机及水力机械存在的主要问题497.2发电机及水力机械改造方案497.3调速器和进水主阀改造设计547.4水力机械辅助设备改造设计547.5采暖通风557.

3、6水力机械改造设备汇总表558 电气设备578.1电气一次改造设计578.2电气二次589 金属结构599.1XX河坝电站金属结构现状599.2XX河坝电站金属结构改造方案599.3XX河坝金属结构改造情况599.4XX河坝电站金属结构改造设计5910 消防6010.2 消防设计依据和原则6010.3 工程消防设计6011 施工组织设计6411.1施工条件6411.2主要工程内容6411.3施工进度计划6412 工程管理6612.1管理机构6612.2工程管理范围和设施6612.3管理经费6712.4工程管理运用6713工程概算7013.1基本情况7013.2 编制说明7013.3 工程投资7

4、114 经济评价7314.1基本依据和基础资料7314.2 财务评价7314.3国民经济评价7414.4评价结论741综合说明1.1现状分析与评价工程基本情况XX河水闸位于湘江一级支流紫水XX河上游XX县大庙口境内，距XX县城35 km，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的水利工程。设计灌溉面积2.7万亩，防洪保护农田2.1万亩、人口15000人。水闸电站厂房2处，总装机容量为825kw。XX河水闸建于1967年，主要由坝内引水涵管、拦河闸、冲砂底孔、坝后电站厂房等建筑物组成。拦河坝为浆砌石重力坝，由溢流坝段和非溢流坝段组成，总长84.5m。非溢流坝段分为左、右岸坝段，左岸挡水坝段长1

5、5.0m，坝顶高程281.2m，坝顶宽3.5m，最大坝高31.4m。右岸厂房坝段长23.0m，坝顶高程276.3m。溢流段总长46.5m，溢流前缘净宽44.0m，堰顶高程276.3m，最大堰高26.5m。堰面为WES曲线，下接1:0.8的直线段，下游采用挑流消能，反弧半径7m，挑射角25，挑流鼻坎高程263.2m，鼻坎宽度35.2m。在大坝迎水面设置有混凝土防渗面板，防渗板由多次加固而成，各处厚度不一，顶部至264m高程，厚约3.5m，向下逐渐变薄，至276.6m厚仅0.5m，至273.6m厚皆为0.5m，从273.6m至坝基约1.2m。防渗面板设计标号C15，面板布有6温度钢筋，纵横间距各为

6、30cm。整个防渗面板设有1条伸缩缝。溢流面设有厚0.4m的C20砼溢流面板，面板里布置有12温度钢筋，纵横间距均为30cm。冲砂底孔布置于大坝左端，进口底板高程264.8m，断面为城门型，宽1m，直墙高1m，园拱半径为0.5m，涵身与坝轴线垂直线成左偏15夹角。整个涵身才用石灰石粗条石砌筑而成，管长28m，目前已封堵废弃。原发电引水管（即低涵）位于溢流坝的右端，为直径1m的钢筋混凝土压力管，进口高程257.8m，管长21.62m，进口14.45m长与坝轴线垂直，后7.17m右转24，管身为砼预制管，管壁厚0.12m。进口设钢质平板直升式检修闸门，由15T手摇丝杆启闭机启闭。1987年新建发电

7、输水涵后，已将此涵变为了冲砂底孔。灌溉引水管（即高涵）位于大坝左端，为浆砌石箱型涵，进口高程269.92m，断面尺寸为0.5m0.7m。进口设钢质平板直升式工作闸门，由5T手摇丝杆启闭机启闭。1987年新建发电、灌溉引水涵管位于大坝右端，进口高程261.8m，为钢筋砼衬砌的圆管，主管直径1.5m，出口分为三根岔管，2根发电管，管内径为0.8m，1根灌溉管，管内径为0.7m。涵管进口设钢质平板直升式工作闸门，由5T手摇丝杆启闭机启闭。电站厂房2处，其中坝后电站装机容量为2*250kw，发电尾水进入河床，电站设计水头19.5m。渠首电站装机容量为200+125kw，发电尾水进入引水渠，电站设计水头

8、17m。电站水轮发电机组目前已运行30多年，由于水轮机过流部件受高速含沙水流的冲击、空蚀磨蚀破坏较严重，辅助设备老化，近年来出现了较多的问题，机组效率大幅降低，发电量逐年减少，电站设计年发电量220万kwh，近10年来实际最高年发电量198万kwh（2003年），最低年发电量102万kwh（2007年），年均发电量164.5万kwh。 电站运行现状XX河坝电站设计装机4台，总容量825 kw。经现场检查和查阅资料，电站运行现状归纳如下： 电站水工建筑物陈旧，但基本能满足发电运行要求。机组出力效率明显降低。目前电站1#机组是上世纪80年代的产品，运行至今已有30多年，现出力只有60%左右。坝后电

9、站2#机组容量200Kw，水轮机转轮磨耗严重，最大出力150 kw，且发电机在出力140kw左右发热严重，机组效率水平为75%；3#机组存在与2#机同样现象，在设计水头工况（设计水头Hr=17m时）最大出力200 kw，机组效率水平为80%。近年来，由于机组空蚀磨蚀严重，设备老化等因素，机组出力逐年下降，目前，在水库处正常水位，水轮机过额定设计流量时，4#机组出力200 kw左右，机组出力降低1520%左右，机组效率水平已低于75%。水轮机组检修工作量逐年增大。机组都存在振动过大，检修难度大，费用过高，同时造成设备临检而不能发电；厂家制造工艺较差，机组水导处止水密封漏水严重，水导油盆经常进水，

10、水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大，每年的检修费用很大。机组和电气设备已超过使用期限，严重老化，故障率高。发电机组、主变压器、控制保护设备、起重设备都是上世纪70年代出厂产品，老化严重，有些配件已难以采购，电站虽能勉强维持运转，但故障率高，运行状况差，维修任务大，停电时间长，急需要更新改造。电站存在的主要问题 XX河坝电站自1979年投产以来，已运行30多年，鉴于电站建设时机电设备的制造技术水平较低，以及运行时间长，设备老化磨损严重，电站主要在设备方面存在诸多问题。水轮机空蚀、磨蚀破坏严重水轮机转轮叶片磨损严重。水轮机转轮的材质为普通碳钢，抗空蚀能力低，目前，检查发现叶片及下环的空蚀和泥沙磨

11、损较严重，叶片背面的空蚀部位已被气蚀成蜂窝状。转轮密封间隙过大。由于水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大，既造成较大的容积损失，同时又造成设备临检而不能发电。机组出力、效率逐年下降由于上世纪早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，电站只能“套用”相近转轮；其主要能量指标(单位流量、单位转速、模型效率)都比较低。因而使机组偏离电站实际运行参数，导致水轮机偏离高效率区，造成机组运行的平均效率低、耗水量大，水能资源未能得到充分利用的。本电站水轮机组新机时的效率大约为80%，由于水轮机通流部件空蚀、磨蚀导致的水力损失逐渐增大，目前机组效率已大幅下降。XX河坝电站原调速器型号为YT系

12、列，经过多年运行，调速器控制元件磨损老化、调节失灵；调速器是上世纪中生产的老式产品，备品备件无处采购，修复难度很大。现全部更换为微机调速器，型号YWT系列，调速功300-600kgm。电气设备老化，故障率高。电站主变压器三台，型号分别为S7-315/400V2台和S7-400/400V，均是上世纪80年代产品；高压开关柜、控制保护设备都是老式产品，继电器、控制仪表、测量仪表全部是机械式产品，技术水平低，且运行时间长，已严重老化，运行中故障率高，耗电量大，既不安全，又不节能，难以适应电站安全经济运行要求。电站综合能效评价1、电站水能利用评价XX河水闸闸址以上控制集雨面积78.63km2, 干流长

13、度17.3km，干流坡降44。多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸发量1462.6mm。电站设计装机825kw，设计多年平均发电站220万kwh， 20022011年电站实际年平均发电量164.5万度。根据电站水能计算，XX河坝电站坝址控制集雨面积78.63km2，多年平均流量1.77m3/s，水能利用率仅60%左右。由此可见，本站水能利用率是很低的，对XX河坝电站增效扩容改造十分必要。2、机组运行效率评价 目前电站1#机组水轮机型号为ZD661-LMY-60，配套发电机型号为TSN59/41-8，额定转速750r/min，额定功率125kw，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.38kv

14、，湖南XX县水电设备厂出品，为1972年9月的产品，运行至今已有30年，现出力只有50%左右，达到了报废标准。2#机组容量200Kw，水轮机型号均为HL123-WJ-50，配套发电机型号为TSWN85/3，额定转速750r/min，额定功率200kw，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.4kv，2台水轮发电机组均为邵阳市水轮发电机厂1979年的产品，水轮机转轮磨耗严重，最大出力150 kw，且发电机在出力140kw左右发热严重，坝后电站3#、4#机组容量250Kw，水轮机型号均为HL260-WJ-60，配套发电机型号为TSWN90-19，额定转速750r/min，额定功率因数0.8（滞后）

15、，额定电压0.4kv，2台水轮发电机组均为为邵阳市水轮发电机厂1979年的产品，水轮机转轮磨耗严重，最大出力200 kw，且发电机在出力210kw左右发热严重，机组效率水平为80%。由于机组出力效率低，单位电能耗水率大大增加，电站发电量大幅度减少，严重影响了电站经济效益的发挥。3、电站增效扩容的可行性评价XX河坝电站设计装机825kw，设计多年平均发电站220万kwh， 20022011年电站实际年平均发电量164.5万度。通过技术改造，电站装机容量为1000kw，多年平均发电量可达290.8万kwh，比原设计年增加发电量70.8万kwh，增加比例为32%；比20022011年电站实际年平均发

16、电量164.5万度增加发电量126.3万kwh，增加比例为76.8%。水量能满足增发电量要求。XX河坝电站发电多年平均可用水量6528万m3，改造后发电量290.8万kwh，需要供水量4587万m3。引水建筑物能满足输送流量要求。发电输水涵洞位于非溢流坝的右坝段，为钢筋砼圆形涵管，内径为1.5m，长25m，进口底板高程为261.8m，原设计引用流量6m3/s，设计流速为3.39m/s，扩容后设计引用流量6m3/s，流速为3.39m/s，属经济流速范围，无需改造。厂房及升压站建筑物结构尺寸能满足技术改造要求。本次技术改造水轮发电机组台数减小1台，主变压器台数不变，高低压配电屏柜及辅助设备台数与原

17、来基本相同，控制保护采用微机自动化装置，屏柜台数还有所减少，厂房及升压站原有建筑物结构及尺寸都能满足改造要求。更换水轮发电机组，出力效率会大幅度提高。原有3#、4#水轮机组因老化磨蚀严重，出力效率降至77%左右，更换新机组后，机组综合出力效率可达到92%，与现状相比，机组出力效率可增加15%。电量上网不存在问题。XX河坝电站电力输入XX县电网，XX县电网与湖南省电网已连网。XX县电网电力总装机容量达到100MW，用电负荷达到116MW，年用电量达到6亿kwh。XX河坝电站改造后比原设计年增加电量约70万kwh，对电网影响微小，且电站有水库调节，发电稳定，是优质电，电网将优先接纳，故增效改造后增

18、加电量上网不存在问题。从以上分析说明，XX河坝电站进行增效改造的条件基本上能满足，所以，对XX河坝电站进行增效扩容改造是可行的。电站技术改造目标与内容1、电站技术改造目标 XX河坝电站增效扩容改造主要目标为：通过增效扩容改造，消除电站安全隐患，减小不合理的装机，提高电站经济效益；水轮发电机组综合效率由原设计82%提高到90%；多年平均发电量由原设计250万kwh增加到290.8万kwh，增加发电量70.8万kWh，增加比例为32%。较改造前10年实际平均年发电量164.5年kwh增加发电量190.6万kwh，增加比例为76.8%。2、电站技术改造内容电站技术改造主要项目如下：（一）水力机械水轮

19、机改造。水轮机更换3台，拆除1台。发电机更换。发电机更换3台，拆除1台。水轮机调速器更换。调速器3台，拆除1台。油、气、水系统设备及管路更换。（二）电气设备更新改造高低压配电装置更换。包括10.5KV厂用变、10KV高压开关柜、400V低压配电屏。控制保护设备更换。包括发电机组及调速器机旁屏柜、微机控制保护装置、微机监控装置、自动化装置、直流系统装置、工业电视装置、通信系统装置等。升压站设备更换。包括主变压器3台、断路器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、避雷器等。1.2水文流域概况XX河坝位于湘江一级支流紫水河上游，地处XX县大庙口境内，距XX县35km。闸址以上控制集雨面积78.63KM2

20、, 干流长度17.3KM，干流坡降44。气象河坝电站属亚热带大陆季风湿润气候，热量充足，四季交替分明。灌区多年平均气温13.718.4，多年平均日照为1523.3h，多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸发量1462.6mm。径流XX河坝坝址逐月平均流量直接从省勘测设计总院2009年编的湖南省XX县芦江水库初步设计报告引用，然后通过水文比拟法求得XX河坝坝址逐月平均流量。结果见表13。表13 XX河坝坝址各典型年径流 m3/s频率典型年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19700.45 1.01 3.54 4.11 7.09 3.70 2.38 2.91 3.96 4.21

21、 0.60 2.39 10%丰水年0.45 1.01 3.56 4.12 7.12 3.72 2.38 2.92 3.97 4.22 0.60 2.40 19851.18 4.52 3.12 3.04 1.65 1.98 2.34 2.66 2.04 0.83 1.15 0.98 50%平水年1.18 4.54 3.14 3.05 1.65 1.99 2.35 2.67 2.05 0.84 1.16 0.99 19691.08 0.60 1.66 1.30 3.96 1.20 0.24 1.33 0.15 2.00 0.62 0.15 90%枯水年1.08 0.60 1.68 1.31 3.9

22、9 1.21 0.25 1.34 0.15 2.02 0.62 0.15 1.3工程地质区域地质概况河坝位于XX河流域干流上，在XX舜皇山林区，属萌渚岭山系的一部分，境内大部分的山地在海拔2001000m之间，群山连绵，河流溪沟曲折蜿蜒，两岸山坡陡峻，基岩裸露，属侵蚀中低山地貌类型。根据安全评价地勘，XX河拦河坝地层分为二层，层为紫红色中厚层状石英砂岩，呈强弱风化状态，节理裂隙发育，岩石较破碎，透水性较大，多在12.533Lu，为中等透水岩带，透水带厚度510m。层为弱风化基岩区，紫红色中厚层状砂岩，岩体相对完整，透水性相对较小。1.3.2主要建筑物工程地质条件.1库区工程地质库区为高山峡谷地

23、形，库岸山体极为雄厚，库盆由砂岩组成，渗透性较弱，水库无渗漏之忧。库岸基岩裸露，因节理发育，岩体较破碎，山坡表层的残坡积层在重力、水文气象等因素作用下，局部的小型坍塌、滑坡对水库影响不大，库岸基本稳定。坝两岸山坡陡峻，山体雄厚，森林茂密，两岸山坡稳定，不会有较大的塌方发生。.2厂址主要工程地质问题及评价厂房座落于上坝后阶地上，阶地地势较平缓，斜坡1015。地表覆盖层为第四系全新统冲积层（alQh）砂质壤土，砾卵石夹砂厚45 m，以及坡积残积层（dl+elQH）粘土碎石，厚23 m。下伏基岩，为石灰岩及其互层，岩层产状125/SW36,岩层节理发育，有10/NE78及60/NW0，EIRR=22

24、.33%12%。说明项目经济上是有投资价值的，能给社会创造较高的产出。并根据敏感性分析可知，本项目在国民经济评价中有着较强的抗风险能力。有较高的投资开发价值。1.13.4评价结论 经过分析，该电站增效扩容有良好的经济效和社会效益，可挖掘发展可再生能源、促进节能减排，也可通过改造达到消除电站安全隐患、保障公共安全的需要。业主早有改造之心，但业主无力依靠自身资金实力进行改造升级，希望本次能得到国家的支持，业主愿意尽全力筹资对电站进行全面扩容改造，实现资源发挥最优效益。1.14 附工程特性表工程特性表序 号 及 名 称单 位指 标备 注技改前本次技改一、水文1流域面积工程地址（坝址）以上km278.

25、678.62利用的水文系列年限年26501959-20103多年平均年径流量亿m31.982.14特征流量m3/s设计洪水标准及流量（P=2%）m3/s321坝址校核洪水标准及流量（P=0.2%）m3/s543坝址二、水能指标装机容量KW8251000保证出力（P=85%）KW85/280多年平均发电量万kw.h220290.8近十年平均发电量万kw.h164.5年利用小时h渠首电站2025坝后电站31284工程永久占地hm2无增加三、主要建筑物及设备1引水坝型式重力坝重力坝坝顶高程m281.2281.2最大坝高m3131.4坝顶长度m84.584.52输水建筑物进口高程m261.8261.8

26、涵洞全长m25.025.0断面（直径）m1.51.5钢筋砼圆形设计引用流量m3/s66闸门尺寸m1.71.7工程特性表序 号 及 名 称单 位指 标备 注技改前本次技改4厂房坝后电站厂房尺寸（长宽）mm18.58.218.58.2渠首厂房尺寸（长宽）mm11.28.711.28.7水轮机安装高程m厂房地面高程m5开关站面积（长宽）mm201220126主要机电设备渠首电站水轮机1台HL123-WJ-42 HLA551cWJ601台ZD661-LMy-60 拆除发电机1台TSWN85/3 SFW200-8/8501台TSN59/741-8拆除调速器台YT-300YWT-300机型台YT-300拆

27、除励磁1台FKL-21新型号静止可控硅坝后电站水轮机2台HL260-WJ-60 HLA551cWJ71发电机2台TSWN90-19SFW400-12/990调速器手动调速器SDT300机型励磁FKL-21新型号静止可控硅额定电压KV0.40.4主变压器型号11台S7-400/10/0.4S11-250/0.4主变压器型号22台S7-1000/10/0.4S11-1000/0.4工程特性表序 号 及 名 称单 位指 标备 注技改前本次技改2主要建筑材料水泥t74砂子m3265卵石m3281块石m3339钢筋t5.53所需劳动力总工日工日0.784对外交通（公路）距离km35XX县城5施工期限总工

28、期月6八、经济指标1静态总投资万元212.772总投资万元212.77其中：建筑工程万元14.32机电设备及安装工程万元159.94金属结构及安装工程万元7.79施工临时工程万元4.5独立费用万元16.09基本预备费万元10.13建设征地地及移民安置补偿投资万元水土保持工程万元环境保护工程万元3综合利用经济指标水电站单位千瓦投资元/kw2127.7单位电度投资元/kwh1.68发电成本元/kwh8.66经济内部收益率%22.33财务内部收益率%12.42上网电价元/kwh0.3投资回收期年7.52 现状分析与评价2.1 电站现状分析工程基本情况XX河坝位于湘江一级支流紫水XX河上游XX县大庙口

29、境内，距XX县城35 km，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的水利工程。设计灌溉面积2.7万亩，防洪保护农田2.1万亩、人口15000人，发电厂房2处，总装机容量为825kw。XX河坝建于1967年，主要由坝内引水涵管、拦河闸、冲砂底孔、坝后电站厂房等建筑物组成。拦河坝为浆砌石重力坝，由溢流坝段和非溢流坝段组成，总长84.5m。非溢流坝段分为左、右岸坝段，左岸挡水坝段长15.0m，坝顶高程281.2m，坝顶宽3.5m，最大坝高31.4m。右岸厂房坝段长23.0m，坝顶高程276.3m。溢流段总长46.5m，溢流前缘净宽44.0m，堰顶高程276.3m，最大堰高26.5m。堰面为WES

30、曲线，下接1:0.8的直线段，下游采用挑流消能，反弧半径7m，挑射角25，挑流鼻坎高程263.2m，鼻坎宽度35.2m。在大坝迎水面设置有混凝土防渗面板，防渗板由多次加固而成，各处厚度不一，顶部至264m高程，厚约3.5m，向下逐渐变薄，至276.6m厚仅0.5m，至273.6m厚皆为0.5m，从273.6m至坝基约1.2m。防渗面板设计标号C15，面板布有6温度钢筋，纵横间距各为30cm。整个防渗面板设有1条伸缩缝。溢流面设有厚0.4m的C20砼溢流面板，面板里布置有12温度钢筋，纵横间距均为30cm。冲砂底孔布置于大坝左端，进口底板高程264.8m，断面为城门型，宽1m，直墙高1m，园拱半

31、径为0.5m，涵身与坝轴线垂直线成左偏15夹角。整个涵身才用石灰石粗条石砌筑而成，管长28m，目前已封堵废弃。原发电引水管（即低涵）位于溢流坝的右端，为直径1m的钢筋混凝土压力管，进口高程257.8m，管长21.62m，进口14.45m长与坝轴线垂直，后7.17m右转24，管身为砼预制管，管壁厚0.12m。进口设钢质平板直升式检修闸门，由15T手摇丝杆启闭机启闭。1987年新建发电输水涵后，已将此涵变为了冲砂底孔。灌溉引水管（即高涵）位于大坝左端，为浆砌石箱型涵，进口高程269.92m，断面尺寸为0.5m0.7m。进口设钢质平板直升式工作闸门，由5T手摇丝杆启闭机启闭。1987年新建发电、灌溉

32、引水涵管位于大坝右端，进口高程261.8m，为钢筋砼衬砌的圆管，主管直径1.5m，出口分为三根岔管，2根发电管，管内径为0.8m，1根灌溉管，管内径为0.7m，涵管进口设钢质平板直升式工作闸门，由5T手摇丝杆启闭机启闭。电站厂房2处，总装机容量为825kw，其中渠首电站装机容量为200+125kw，发电尾水进入总干渠，电站设计水头17m。坝后电站装机容量2台250kw，发电尾水进入河床，电站设计水头19.5m。设计多年平均发电站220万kwh，近十年实际实际年平均发电量164.5万度。XX河坝近十年发电量统计表年份发电量（万度）年份发电量（万度）200219820071952003173200

33、8127200415020091752005210201014520061022011170小计833812年均164.5电站运行现状经现场检查和查阅资料，电站运行现状归纳如下： 电站水工建筑物陈旧，但基本能满足发电运行要求。大坝、发电输水涵洞、冲砂导流涵洞及坝后厂房等已使用30多年，目前现场检测发现，因钢筋混凝土浇筑质量差，且已运行多年，涵管砼剥蚀及露筋现象严重，并存在较多的环向裂缝，同时砼强度达不到原设计的C20的强度等级。电站厂房是砖混结构建筑，较为陈旧，但厂房未发现基础下沉、墙体开裂、屋顶漏水等质量问题，基本能满足使用要求。升压站设备基础和构架为低标号砼现浇，历经30多年的风雨侵蚀，有

34、些表层砼已脱落，裸露出钢筋，但没有出现下沉、变形等问题，表象较差，但能维持使用。机组出力效率明显降低。目前电站1#机组是上世纪80年代的产品，运行至今已有30多年，现出力只有60%左右。坝后电站2#机组容量200Kw，水轮机转轮磨耗严重，最大出力150 kw，且发电机在出力140kw左右发热严重，机组效率水平为75%；3#机组存在与2#机同样现象，在设计水头工况（设计水头Hr=17m时）最大出力200 kw，机组效率水平为80%。近年来，由于机组空蚀磨蚀严重，设备老化等因素，机组出力逐年下降，目前，在水库处正常水位，水轮机过额定设计流量时，4#机组出力200 kw左右，机组出力降低1520%左

35、右，机组效率水平已低于75%。水轮机组检修工作量逐年增大。4台机组都存在振动过大，检修难度大，费用过高，同时造成设备临检而不能发电；厂家制造工艺较差，机组水导处止水密封漏水严重，水导油盆经常进水，水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大，每年的检修费用很大。机组和电气设备已超过使用期限，严重老化，故障率高。发电机组、主变压器、控制保护设备、起重设备都是上世纪70年代出厂产品，老化严重，有些配件已难以采购，电站虽能勉强维持运转，但故障率高，运行状况差，维修任务大，停电时间长，急需要更新改造。电站存在的主要问题 XX河坝电站自1979年投产以来，已运行30多年，鉴于电站建设时机电设备的制造技术水平较低

36、，以及运行时间长，设备老化磨损严重，电站主要在设备方面存在诸多问题。水轮机空蚀、磨蚀破坏严重水轮机转轮叶片磨损严重。水轮机转轮的材质为普通碳钢，抗空蚀能力低，目前，检查发现叶片及下环的空蚀和泥沙磨损较严重，叶片背面的空蚀部位已被气蚀成蜂窝状。转轮密封间隙过大。由于水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大，既造成较大的容积损失，同时又造成设备临检而不能发电。机组出力、效率逐年下降由于上世纪早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，电站只能“套用”相近转轮；其主要能量指标(单位流量、单位转速、模型效率)都比较低。因而使机组偏离电站实际运行参数，导致水轮机偏离高效率区，造成机组运行的平

37、均效率低、耗水量大，水能资源未能得到充分利用的。本电站水轮机组新机时的效率大约为80%，由于水轮机通流部件空蚀、磨蚀导致的水力损失逐渐增大，目前机组效率已大幅下降。XX河坝电站原调速器型号为YT系列，经过多年运行，调速器控制元件磨损老化、调节失灵；调速器是上世纪中生产的老式产品，备品备件无处采购，修复难度很大。现全部更换为微机调速器，型号YWT系列，调速功300-600kgm。电气设备老化，故障率高。电站主变压器三台，型号分别为S7-315/400V2台和S7-400/400V1台，均是上世纪80年代未产品；高压开关柜、控制保护设备都是老式产品，继电器、控制仪表、测量仪表全部是机械式产品，技术

38、水平低，且运行时间长，已严重老化，运行中故障率高，耗电量大，既不安全，又不节能，难以适应电站安全经济运行要求。2.2电站综合能效评价电站水能利用评价XX河水闸闸址以上控制集雨面积78.63km2, 干流长度17.3km，干流坡降44。多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸发量1462.6mm。电站设计装机825kw，设计多年平均发电站220万kwh， 20022011年电站实际年平均发电量164.5万度。根据电站水能计算，XX河坝电站坝址控制集雨面积78.63km2，多年平均流量1.77m3/s，水能利用率仅60%左右。由此可见，本站水能利用率是很低的，对XX河坝电站增效扩容改造十分必要。机组

39、运行效率评价 目前电站1#机组水轮机型号为ZD661-LMY-60，配套发电机型号为TSN59/41-8，额定转速750r/min，额定功率125kw，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.38kv，湖南XX县水电设备厂出品，为1972年9月的产品，运行至今已有30年，现出力只有50%左右，达到了报废标准。2#机组容量200Kw，水轮机型号均为HL123-WJ-50，配套发电机型号为TSWN85/3，额定转速750r/min，额定功率200kw，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.4kv，2台水轮发电机组均为邵阳市水轮发电机厂1979年的产品，水轮机转轮磨耗严重，最大出力150 kw，且

40、发电机在出力140kw左右发热严重，坝后电站3#、4#机组容量250Kw，水轮机型号均为HL260-WJ-60，配套发电机型号为TSWN90-19，额定转速750r/min，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.4kv，2台水轮发电机组均为为邵阳市水轮发电机厂1979年的产品，水轮机转轮磨耗严重，最大出力200 kw，且发电机在出力210kw左右发热严重，机组效率水平为80%；分析其主要原因有：水轮机运行工况偏离了最优工况。由本电站水轮机的实际运行范围也可以看到，水轮机的过流能力偏小，而受发电机额定铭牌出力考核指标的需要，水轮机实际工作在大流量、低效率和高空化区，把最优区排除在运行范围之外。

41、由此产生的不良结果是：水轮机空蚀严重、运行效率低、水流噪声偏大、稳定性差。水轮机实际运行工况已处于限制点外的大流量区，实际工作效率严重偏低。HL123机型在新机条件下，在单位转速67.9r/min，单位流量1.24m3/s的实际工况点，模型效率也只有88.5%。考虑到上世纪70年代产品真机与模型在导叶数量和尾水管形状等方面的差异，真机效率比模型要低1-2%，大约为86.5-87.5%。机组已运行30多年，水轮机通流部件空蚀、磨蚀导致的水力损失逐渐增大，使得机组综合效率水平已降至80%。与现代水轮发电机效率水平92%相比，相差近12%。电站增效扩容的可行性评价 XX河坝电站设计装机825kw，设

42、计多年平均发电站220万kwh， 20022011年电站实际年平均发电量164.5万度。通过技术改造，电站装机容量为1000kw，多年平均发电量可达290.8万kwh，比原设计年增加发电量70.8万kwh，增加比例为32%；比20022011年电站实际年平均发电量164.5万度增加发电量126.3万kwh，增加比例为76.8%。水量能满足增发电量要求。XX河坝电站发电多年平均可用水量6623万m3，改造后发电量290.8万kwh，需要供水量4587万m3。引水建筑物能满足输送流量要求。发电输水涵洞位于非溢流坝的右坝段，为钢筋砼圆形涵管，内径为1.5m，长25m，进口底板高程为261.8m，原设

43、计引用流量6m3/s，经计算，属经济流速范围，可满足要求。厂房及升压站建筑物结构尺寸能满足技术改造要求。本次技术改造水轮发电机组台数减小1台，主变压器台数不变，高低压配电屏柜及辅助设备台数与原来基本相同，控制保护采用微机自动化装置，屏柜台数还有所减少，厂房及升压站原有建筑物结构及尺寸都能满足改造要求。更换水轮发电机组，出力效率会大幅度提高。原有3#、4#水轮机组因老化磨蚀严重，出力效率降至77%左右，更换新机组后，机组综合出力效率可达到92%，与现状相比，机组出力效率可增加15%。电量上网不存在问题。XX河坝电站电力输入XX县电网，XX县电网与湖南省电网已连网。XX县电网电力总装机容量达到10

44、0MW，用电负荷达到116MW，年用电量达到6亿kwh。XX河坝电站改造后比原设计年增加电量约70万kwh，对电网影响微小，且电站有水库调节，发电稳定，是优质电，电网将优先接纳，故增效改造后增加电量上网不存在问题。从以上分析说明，XX河坝电站进行增效改造的条件基本上能满足，所以，对XX河坝电站进行增效扩容改造是可行的。2.3电站技术改造目标与内容电站技术改造目标 XX河坝电站增效扩容改造主要目标为：通过增效扩容改造，消除电站安全隐患，减小不合理的装机，提高电站经济效益；水轮发电机组综合效率由原设计80%提高到90%；多年平均发电量由原设计220万kwh增加到290.8万kwh，增加发电量70.

45、8万kWh，增加比例为32%。较改造前10年实际平均年发电量164.5年kwh增加发电量126.3万kwh。电站技术改造内容 电站技术改造主要项目如下：.1水力机械设备更新改造水轮机改造。水轮机更换3台，拆除1台。发电机更换。发电机更换3台，拆除1台。水轮机调速器更换。调速器3台，拆除1台。油、气、水系统设备及管路更换。.2电气设备更新改造高低压配电装置更换。包括10.5KV厂用变、10KV高压开关柜、400V低压配电屏。控制保护设备更换。包括发电机组及调速器机旁屏柜、微机控制保护装置、微机监控装置、自动化装置、直流系统装置、工业电视装置、通信系统装置等。升压站设备更换。包括主变压器3台、断路

46、器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、避雷器等。.3建筑物及设备基础更新改造水轮发电机组基础改造。水轮机调速器基础改造。主变压器基础改造。高压室、中控室屏柜基础改造。发电机房、中控室、高压室建筑装修。升压站构支架改造。3 水文计算及水能复核3.1流域概况XX河坝位于湘江一级支流紫水河上游，地处XX县大庙口境内，距XX县35km。闸址以上控制集雨面积78.63KM2, 干流长度17.3KM，干流坡降44。3.2气象电站属亚热带大陆季风湿润气候，热量充足，四季交替分明。灌区多年平均气温13.718.4，多年平均日照为1523.3h，多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸发量1462.6mm。3.3

47、水文基本资料本次规划设计采用2009年2月湖南省水利水电勘测设计研究总院XX河水闸安全鉴定安全评价报告中的成果：XX河水闸天然设计洪水成果表3-1 计算时间计算方法项目频率（%）0.223.33本次成果推理公式Qm(m3/s)453.0321.2294.3W总(万m3)147010709833.4径流计算径流XX河坝坝址逐月平均流量直接从省勘测设计总院2009年编的湖南省XX县芦江水库初步设计报告引用，然后通过水文比拟法求得XX河坝坝址逐月平均流量。结果见表32。对XX河坝坝址月平均流量系列进行排频计算。计算结果见表33。表32 XX河坝坝址逐月平均流量表（一） m3/s一二三四五六七八九十十

48、一十二平均19590.10 2.40 2.86 3.42 6.09 9.29 0.53 0.39 0.20 0.04 0.15 0.63 2.17 19600.36 0.20 4.42 2.41 6.40 1.08 0.17 9.19 0.32 0.28 0.86 1.15 2.24 19610.19 1.73 3.42 10.91 2.79 6.71 0.62 3.54 13.33 0.86 1.97 0.61 3.89 19620.68 0.22 1.56 4.40 5.40 8.31 1.66 1.42 7.18 2.94 0.71 0.45 2.91 19630.12 1.21 1.8

49、6 0.87 1.15 0.94 0.25 0.14 0.07 0.06 0.79 0.65 0.68 19641.45 0.74 3.54 5.71 3.52 9.38 0.36 1.56 0.28 0.66 0.38 0.08 2.31 19650.06 0.21 1.65 5.18 3.06 1.23 0.12 0.23 0.08 0.22 2.30 1.68 1.34 19661.23 1.21 0.57 4.21 1.96 1.39 2.29 0.11 0.05 0.17 0.19 0.16 1.13 19670.15 1.64 2.42 3.09 3.45 1.23 0.31 0.

50、44 1.31 0.17 0.93 0.80 1.33 19680.36 0.92 3.13 4.45 1.83 8.22 7.85 3.73 0.54 0.12 0.29 0.49 2.66 19691.08 0.60 1.66 1.30 3.96 1.20 0.24 1.33 0.15 2.00 0.62 0.15 1.19 19700.45 1.01 3.54 4.11 7.09 3.70 2.38 2.91 3.96 4.21 0.60 2.39 3.03 19710.39 0.68 1.04 1.37 1.84 2.71 0.18 0.57 0.39 0.15 0.07 0.08 0

51、.79 19720.07 0.72 0.32 7.31 4.05 3.45 0.36 1.36 0.28 0.65 2.05 1.11 1.81 19731.88 1.30 1.73 5.14 4.61 4.61 1.87 3.70 0.89 2.39 0.67 0.22 2.42 19740.27 1.46 0.57 3.33 1.46 3.01 2.48 0.90 0.12 0.08 0.09 0.20 1.16 19750.50 1.03 4.42 5.52 13.40 2.00 0.48 1.84 0.54 1.56 3.17 0.29 2.90 19760.12 0.49 1.93

52、5.12 5.58 3.72 6.69 1.23 0.62 2.02 1.19 0.19 2.41 19770.50 0.84 0.30 2.23 3.26 5.12 0.57 0.93 0.76 0.85 0.57 0.24 1.35 19780.43 0.32 1.88 2.21 8.10 2.50 0.41 2.19 0.38 0.10 0.14 0.09 1.56 19790.27 1.95 1.56 1.42 5.21 4.11 0.66 1.17 1.83 0.23 0.10 0.09 1.55 19800.16 1.61 2.23 5.42 4.11 0.24 0.26 0.43

53、 0.36 0.74 0.09 0.08 1.31 19810.20 1.72 3.01 8.25 2.71 3.86 4.21 1.09 0.85 1.12 2.38 0.25 2.47 19820.15 2.91 1.96 4.80 3.26 3.13 0.31 2.89 2.38 0.65 3.11 1.59 2.26 19830.83 3.20 4.17 2.86 5.68 2.94 0.25 0.76 1.07 0.43 0.18 0.13 1.87 19840.20 1.00 1.10 4.96 5.74 3.01 0.26 1.16 1.85 0.72 0.20 0.28 1.7

54、1 表33 XX河坝坝址逐月平均流量表（二） m3/s一二三四五六七八九十十一十二平均19851.18 4.52 3.12 3.04 1.65 1.98 2.34 2.66 2.04 0.83 1.15 0.98 2.12 19860.86 2.02 2.44 2.95 2.67 3.43 3.51 1.22 0.66 0.41 0.71 0.24 1.76 19870.37 0.63 1.99 3.49 4.56 1.66 1.01 1.31 1.98 3.38 2.78 0.88 2.00 19880.94 2.30 3.75 3.17 3.68 1.42 1.95 1.58 1.41 1

55、.39 0.56 0.36 1.88 19891.33 2.76 1.80 2.31 6.33 1.56 3.05 1.33 0.85 0.52 0.93 0.39 1.93 19902.13 3.21 3.39 2.83 3.24 3.10 3.44 0.94 2.67 1.84 2.25 0.73 2.48 19912.72 1.90 3.36 2.17 2.36 1.38 0.92 3.93 2.87 1.32 2.02 1.00 2.16 19921.94 3.78 5.40 2.28 3.43 3.48 3.42 0.82 2.15 0.54 0.22 0.36 2.32 19931

56、.64 1.80 3.41 1.95 4.25 3.67 3.47 1.11 11.32 1.81 1.21 0.94 3.05 19940.44 2.15 3.19 4.73 5.41 6.27 3.84 9.08 2.43 3.10 0.83 1.82 3.61 19952.51 3.46 2.06 3.83 2.46 2.16 0.86 0.79 0.29 2.09 0.46 0.26 1.77 19960.99 0.94 3.62 4.65 3.61 0.77 1.12 3.89 1.11 0.92 0.54 0.32 1.87 19970.86 2.64 3.26 5.47 3.48

57、 3.74 2.40 1.90 3.38 2.05 1.12 2.18 2.71 19983.64 3.55 5.20 2.36 4.39 5.40 1.19 0.79 0.23 0.16 0.17 0.14 2.27 19990.14 0.20 0.77 2.81 3.84 4.40 4.40 7.64 7.20 1.26 1.20 0.71 2.88 20000.44 1.05 3.61 5.74 2.95 3.38 1.00 1.08 1.18 3.10 1.16 1.04 2.14 20011.66 1.41 2.24 4.38 3.29 5.41 4.56 1.64 1.74 0.3

58、9 0.94 0.63 2.36 20020.66 1.43 2.73 2.83 3.72 4.50 7.36 8.61 2.13 4.86 1.80 2.94 3.63 20031.81 1.86 2.37 3.01 4.31 3.73 1.08 0.79 0.61 0.38 0.29 0.29 1.71 20040.22 1.08 2.91 3.69 4.80 2.14 1.14 3.84 1.93 0.37 0.93 0.50 1.96 20051.51 3.16 1.71 2.05 3.42 5.75 1.20 0.84 1.70 0.50 1.75 1.02 2.05 20061.0

59、0 2.28 3.06 2.38 3.29 4.93 5.45 3.99 2.34 1.14 1.35 0.65 2.65 20071.28 1.55 2.94 2.40 1.70 3.24 0.98 1.03 1.02 0.36 0.21 0.32 1.42 20080.26 1.99 3.53 2.12 2.40 2.86 1.87 1.50 3.05 0.84 2.52 0.43 1.95 平均0.85 1.66 2.57 3.73 4.02 3.55 1.95 2.15 1.92 1.14 1.02 0.66 2.10 表34 经验频率计算表序号年份值频率序号年份值频率1 19613.

60、891.96%26 20052.0550.98%2 20023.643.92%27 19872.0052.94%3 19943.615.88%28 20041.9654.90%4 19933.057.84%29 20081.9556.86%5 19703.039.80%30 19891.9358.82%6 19622.9111.76%31 19881.8860.78%7 19752.8913.73%32 19961.8762.75%8 19992.8815.69%33 19831.8764.71%9 19972.7017.65%34 19721.8166.67%10 19682.6619.61

61、%35 19951.7768.63%11 20062.6521.57%36 19861.7670.59%12 19902.4823.53%37 19841.7172.55%13 19812.4725.49%38 20031.7174.51%14 19732.4227.45%39 19781.5676.47%15 19762.4129.41%40 19791.5578.43%16 20012.3631.37%41 20071.4280.39%17 19922.3233.33%42 19771.3582.35%18 19642.3135.29%43 19651.3384.31%19 19822.2

62、737.25%44 19671.3386.27%20 19982.2739.22%45 19801.3188.24%21 19602.2441.18%46 19691.1990.20%22 19592.1743.14%47 19741.1692.16%23 19912.1645.10%48 19661.1394.12%24 2002.1547.06%49 19710.7996.08%25 19852.1249.02%50 19630.6898.04%径流特性XX河坝坝址多年平均流量为2.1m3/s，多年平均年径流量6630万m3，历年最大月平均流量为11.32m3/s(1993年9月)；历年最

63、小月平均流量为0.04m3/s(1959年10月)。每年49月为丰水期，103月为枯水期。年内分配不均匀，多年平均汛期(49月)径流量占年径流量的68.92，其中46月占年径流量的44.89，103月径流量占年径流量的35.21；其中111月为最枯，仅占年径流量的10.2。径流代表性分析从表33可以看出1959-2010年径流系列中，包含丰、中、枯水年，以1961年最丰，年平均流量3.89m3/s，以1963年最枯，年平均流量为0.68m3/s，丰枯比5.72。综合以上分析，认为1959-2008年50年径流系列基本能反映径流系列总体的特征，具有较好的代表性。径流频率分析成果金江电站坝址径流成

64、果见表3-4，各频率径流成果见表3-4(按水文年进行排序)。典型年选择典型年按年径流进行分析排频，经分析计算选用典型年为：丰水年P=10为1993年，修正系数1.004；平水年P50为1984年，修正系数1.005；枯水年P=90为1969年，修正系数1.008。坝址各典型年径流见表3-5。表35 XX河坝坝址各典型年径流 m3/s频率典型年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19700.45 1.01 3.54 4.11 7.09 3.70 2.38 2.91 3.96 4.21 0.60 2.39 10%丰水年0.45 1.01 3.56 4.12 7.12 3.72 2

65、.38 2.92 3.97 4.22 0.60 2.40 19851.18 4.52 3.12 3.04 1.65 1.98 2.34 2.66 2.04 0.83 1.15 0.98 50%平水年1.18 4.54 3.14 3.05 1.65 1.99 2.35 2.67 2.05 0.84 1.16 0.99 19691.08 0.60 1.66 1.30 3.96 1.20 0.24 1.33 0.15 2.00 0.62 0.15 90%枯水年1.08 0.60 1.68 1.31 3.99 1.21 0.25 1.34 0.15 2.02 0.62 0.15 3.5水能复核计算XX

66、河坝电站的水能计算首先以蓄水灌溉为主，坝后电站1#、2#发电尾水进入灌溉渠道，下余弃水量3#、4#电站发电，洪水部分多余水量直接进入XX河。 特征水位的确定 1、上游水库水位-库容关系曲线XX河坝水位-库容关系曲线水位（m）260265270275280库容（万m3）21134821602、下游水位XX河坝总干渠渠首设计257.5m，即1#、2#机组发电尾水位为257.5m；下游河床水位-流量关系曲线如下表：XX河床水位-库容关系曲线水位（m）254260262264266268库容（万m3）019.888.6176.4295.8455.4XX河坝设计灌溉大庙口、紫溪两个镇和大庙口林场20个村

67、的2.7万亩农田；防洪保护下游大庙口镇、紫溪市镇农田2.1万亩，人口15000人。现实际灌溉面积1.2万亩，月平均灌溉供水流量直接从XX市水利水电勘测设计院2005年编的湖南省XX县XX河坝灌区配套初步设计报告引用，XX河坝电站水能计算见表36、表37、表38。表36 XX河坝电站丰水年（P10%）水能计算成果表设计代表年一二三四五六七八九十十一十二合计月径流量(m3/s)0.45 1.01 3.56 4.12 7.12 3.72 2.38 2.92 3.97 4.22 0.60 2.40 36.48 月径流总量(万m3）118.43 266.47 935.11 1083.15 1870.22

68、 977.06 626.70 767.33 1043.67 1110.29 157.91 631.63 9587.98 灌溉径流量(万m3)45.6 45.6 67.9 29.0 149.8 276.4 158.2 219.0 94.3 1085.8 水库蓄水量(万m3)102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 弃水量(万m3)15.63 220.88 889.52 1015.25 1841.22 827.28 350.31 609.09 824.68 1016.01 157.91 631.6

69、3 水库水位（m）276.12 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 电站出力（Kw）23.16 23.16 34.49 14.73 76.08 140.40 80.39 111.24 47.89 电站发电（万Kwh）1.69 1.69 2.52 1.08 5.55 10.25 5.87 8.12 3.50 0.00 0.00 40.26 坝后电站出力（Kw）38.56 142.92 575.55 656.90 800.00 535.28 226.66 394.10 533.60

70、 657.39 102.17 408.69 坝后电站发电（万Kwh）2.82 10.43 42.02 47.95 58.40 39.08 16.55 28.77 38.95 47.99 7.46 29.83 370.24 410.51 表37 XX河坝电站平水年（P50%）水能计算成果表设计代表年一二三四五六七八九十十一十二合计月径流量(m3/s)1.18 4.54 3.14 3.05 1.65 1.99 2.35 2.67 2.05 0.84 1.16 0.99 25.61 月径流总量(万m3）311.2 1192.9 824.9 802.7 434.7 523.6 617.4 701.4

71、538.4 219.8 303.8 259.3 6730.1 灌溉径流量(万m3)50.1 50.1 74.6 31.8 164.5 303.5 173.8 240.5 103.5 1192.2 水库蓄水量(万m3)102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 弃水量(万m3)208.39 1142.8 774.85 728.11 402.84 359.14 313.95 527.66 297.95 116.29 303.78 259.33 水库水位（m）276.12 276.30 276.30

72、276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 电站出力（Kw）22.57 22.57 33.62 14.36 74.16 136.85 78.35 108.43 46.68 电站发电（万Kwh）1.65 1.65 2.45 1.05 5.41 9.99 5.72 7.92 3.41 0.00 0.00 39.24 坝后电站出力（Kw）133.72 800.00 501.35 471.11 260.65 232.37 203.14 341.41 192.78 75.24 196.56 167.79 坝后电站发电（万K

73、wh）9.76 58.40 36.60 34.39 19.03 16.96 14.83 24.92 14.07 5.49 14.35 12.25 261.06 300.30 表38 XX河坝电站枯水年（P90%）水能计算成果表设计代表年一二三四五六七八九十十一十二合计月径流量(m3/s)1.08 0.60 1.68 1.31 3.99 1.21 0.25 1.34 0.15 2.02 0.62 0.15 14.39 月径流总量(万m3）284.9 158.5 440.9 344.3 1047.8 317.1 64.4 351.8 39.6 530.1 163.5 39.6 3782.6 灌溉径

74、流量(万m3)53.6 53.6 79.9 34.1 176.2 325.2 186.2 257.6 110.9 1277.4 水库蓄水量(万m3)102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 102.8 18.0 102.8 18.0 102.8 102.8 102.8 弃水量(万m3)182.07 104.90 387.30 264.44 1013.71 140.87 0.00 80.78 0.00 334.39 163.49 39.63 水库水位（m）276.12 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30 276.30

75、 276.30 276.30 276.30 电站出力（Kw）24.18 24.18 36.02 15.38 79.45 146.62 83.95 116.17 50.01 电站发电（万Kwh）1.77 1.77 2.63 1.12 5.80 10.70 6.13 8.48 3.65 0.00 0.00 42.05 坝后电站出力（Kw）449.18 67.88 250.59 171.10 655.91 91.15 0.00 52.27 0.00 216.36 105.78 25.64 坝后电站发电（万Kwh）4.95 18.29 12.49 47.88 6.65 0.00 3.82 0.00 1

76、5.79 7.72 1.87 119.48 161.52 由表36、37、38计算得：XX河坝电站多年平均发电量E均(E丰+E平+E枯)/3(410.5+300.3+161.5)/3290.8万kwh。比原设计年平均发电量220万kwh多70.8万kwh，比近十年年均发电量164.5万kwh多126.3万kwh。通过以上计算可知：电站装机不合理，1#、2#机组容量过大，实际灌溉水量最大发电容量不超过200kw，拆除1台125KW的机组，发电量并不减小多少；弃水发电容量过小，浪费了水量。3.6水利水能3.6.1特征水位XX河坝电站校核洪水位279.78m，总库容193.6万m3，设计正常蓄水位2

77、76.3m，正常库容102.86万m3，属月调节水库。渠首电站尾水位为总干渠引水位257.5m。电站设计厂房河床尾水位254.5m。发电涵洞进口高程：261.8 m。河床死水位：254.4m。3.6.2额定水头及最小水头XX河坝电站现总装机容量为1000kw。设计坝后电站最大水头为279.78-254.5=25.3m，最小水头261.8-254.5=7.3m，加权平均水头19.5 m。设计渠首电站最大水头为279.78-257.5=22.3m，最小水头261.8-257.5=4.3m，加权平均水头17 m。3.6.3装机容量选择通过水能计算表3-6、3-7、3-8可以看出，原电站装机容量选择不

78、合理，本次电站增效扩容改造，渠首电站保留一台2#200kw机组，取消1台125kw机组；坝后电站装机容量升级为2台400kw，总装机容量3台1000kw。电站改造后水能指标、电指标见表39。表39 XX河坝电站改造前后水能指标情况表项目改造前改造后坝址控制流域面积（km2）78.678.6坝址天然平均流量(m3/s)2.12.1正常蓄水位(m)276.3276.3下游设计尾水位(m)坝后电站尾水位254.5m。渠首电站尾水位257.5m。坝后电站尾水位254.5m。渠首电站尾水位257.5m。机组台数(台)坝后电站2台渠首电站2台坝后电站2台渠首电站1台最大引用流量(m3/s)渠首电站2台2.

79、78坝后电站2台5.4渠首电站1台2.8坝后电站2台5.4最大水头(m)渠首电站22.3坝后电站25.3渠首电站22.3坝后电站25.3最小水头(m)渠首电站6.5坝后电站7.3渠首电站5.5坝后电站7.3平均水头(m)渠首电站17坝后电站19.5渠首电站17坝后电站19.5额定水头(m)渠首电站17坝后电站19.5渠首电站17坝后电站19.5装机容量（kw）8251000多年平均发电量（万kwh）220290.8新增电量（万kwh）/90.6保证出力(kw)P=85%/85/280装机年利用小时(h)渠首电站2025坝后电站3128水量利用系数(%)64.582.54 工程地质4.1 区域地

80、质概况1) 地形地貌河坝位于XX河流域干流上，在XX舜皇山林区，属萌渚岭山系的一部分，境内大部分的山地在海拔2001000m之间，群山连绵，河流溪沟曲折蜿蜒，两岸山坡陡峻，基岩裸露，属侵蚀中低山地貌类型。2)地层岩性根据安全评价地勘，XX河拦河坝地层分为二层，层为紫红色中厚层状石英砂岩，呈强弱风化状态，节理裂隙发育，岩石较破碎，透水性较大，多在12.533Lu，为中等透水岩带，透水带厚度510m。层为弱风化基岩区，紫红色中厚层状砂岩，岩体相对完整，透水性相对较小。3) 水文地质条件区内的地下水类型为第四系松散层中的孔隙潜水和基岩裂隙潜水，第四系松散层孔隙潜水接受大气降水补给水量，随季节变化极为

81、明显，含水量较贫乏。基岩裂隙水埋藏于基岩风化裂隙、构造裂隙中，主要受大气降水和孔隙潜水补给，径流途径短，坝基岩石节理裂隙发育，裂隙均为闭合状，岩体的防渗性中等，属于弱透水层。据1/20万区域水文地质报告，区内地下水化学类型属HCO3Ca型和HCO3Ca.Mg型，地表水类型均属HC03Ca型。区内地下水和地表水均对普通硅酸盐水泥无侵蚀性。4.2 地震及区域构造稳定性本区域属相对稳定地块，据国家2001年颁布的中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001）和中国地震动反应谱特征周期区划图，库坝区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，相应地震基本烈度为6度。4.3库区

82、工程地质评价库区为高山峡谷地形，库岸山体极为雄厚，库盆由砂岩组成，渗透性较弱，水库无渗漏之忧。库岸基岩裸露，因节理发育，岩体较破碎，山坡表层的残坡积层在重力、水文气象等因素作用下，局部的小型坍塌、滑坡对水库影响不大，库岸基本稳定。坝两岸山坡陡峻，山体雄厚，森林茂密。两岸山坡稳定，不会有较大的塌方发生。4.4 主要建筑物工程地质评价厂址工程地质评价厂房座落于上坝后阶地上，阶地地势较平缓，斜坡1015。地表覆盖层为第四系全新统冲积层（alQh）砂质壤土，砾卵石夹砂厚45 m，以及坡积残积层（dl+elQH）粘土碎石，厚23 m。下伏基岩，为砂岩及其互层，岩层产状125/SW36,岩层节理发育，有1

83、0/NE78及60/NW38，岩层较破碎，基岩强风化层深13 m，厂区未发现断层及较大的破碎带。厂房基础座落于弱风化岩层上。5 工程任务与规模5.1工程基本情况XX河坝坝址位于XX干流的上游，地处XX县大庙口镇，距大庙口镇 1 km，距XX县城35km。电站工程于1965年动工兴建，1966年3月完成。坝体为钢筋混凝土重力坝，最大坝高31.4m，总库容193.6万m3，正常库容102万m3，有效库容102万m3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合效益的中型水利工程。水库设计灌溉XX县的大庙口镇、紫溪镇2个镇，设计灌溉面积2.7万亩，目前，由于工程配套不完善及老化破损，实际灌溉面积仅1.17

84、万亩。工程由水库大坝、压力管道、渠首电站、坝后电站、输变电工程组成。两个电站设计装机4台，总容量为825kw，设计年发电量为220万kwh。其中渠首电站装机2台，总装机容量200+125kw；坝后电站装机2台，总装机容量（2*250）800kw。水电站的电力全部通过XX河坝电站XX大庙口娈电站110KV变电站110kV线路送入电网，输电距离2km。目前河坝电站总装机容量为825KW，XX河坝电站扩容改造后总装机容量达到1000 KW。输电线路导线能满足电能输送要求。5.2电站技术改造任务XX河坝电站自1978年投产以来，已运行30多年。机组和电气设备已超过使用期限，严重老化，故障率高，机组出力

85、效率明显降低。本次改造的主要任务是：（1）电站厂房陈旧破烂，厂房修整装饰；（2）拆除1套水轮机组，升级改造3套水轮机组；（3）电气设备的更新改造及；（4）生产建筑物必要的装修。XX河坝电站电站扩容改造的主要任务有：电站厂房厂房装饰。水轮发电机组、闸阀和调速器的更新改造；油、气、水系统设备及管路更换；主变压器和站用变压更换改造；高低压电气设备的更换改造；控制保护监测系统的微机自动化改造；直流和通信系统改选；厂房和升压站设备基础、电缆沟道及构架、支架改造；厂房桥式起重机更换；5.3洪水标准和防洪特征水位选择工程等别及建筑物级别XX河坝最大坝高31.4m，总库容193.6万m3，正常库容102万m3

86、。改造后总装机容量1MW，根据国家水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000，本工程为等工程，大坝、厂房等永久性建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计。根据省水利水电总院2009年编制的XX河水闸安全评价报告：坝址500年一遇洪峰流量为453m3/s，相应上游设计洪水位278.78m；50年一遇洪峰流量为321m3/s，相应设计洪水位278.25m。特征水位上游校核洪水位278.78 m，下游水位254.5m，上游正常水位276.3 m。5.4 电站改造装机规模 径流调节计算.1径流系列 XX河坝坝址逐月平均流量直接从省勘测设计总院2009年编的湖南省XX县芦江水库初步设计

87、报告引用，然后通过水文比拟法求得XX河坝坝址逐月平均流量。表51 XX河坝坝址各典型年径流 m3/s频率典型年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19700.45 1.01 3.54 4.11 7.09 3.70 2.38 2.91 3.96 4.21 0.60 2.39 10%丰水年0.45 1.01 3.56 4.12 7.12 3.72 2.38 2.92 3.97 4.22 0.60 2.40 19851.18 4.52 3.12 3.04 1.65 1.98 2.34 2.66 2.04 0.83 1.15 0.98 50%平水年1.18 4.54 3.14 3.0

88、5 1.65 1.99 2.35 2.67 2.05 0.84 1.16 0.99 19691.08 0.60 1.66 1.30 3.96 1.20 0.24 1.33 0.15 2.00 0.62 0.15 90%枯水年1.08 0.60 1.68 1.31 3.99 1.21 0.25 1.34 0.15 2.02 0.62 0.15 .2 电站设计保证率 根据GB50071-2002第条，XX河坝电站的设计保证率取85%。 .3 径流调节计算原则和方法 XX河坝电站具有月调节性能，总库容193.6万 m3，有效库容102万m3。XX河坝电站引XX河坝经过水库调节后来水进行发电。本次计算

89、时采用丰、平、枯三个典型年，按年调节水库水能计算方法，逐月计算。.4水能计算 XX河坝电站的水能计算参照小水电水能设计规程（SL76-2009）介绍的有调节水电站水能计算方法进行。按三个代表年逐月平均流量进行出力和电量计算。计算成果汇总见表52。水文资料系列 Q 中为已知，机组出力按下式计算： N=AQ * H0 式中：H0发电水头，H0=H-h H毛水头，为水库水位与尾水位之差 h管路水头损失。 A平均出力系数，取A=8.0。表52 XX河坝电站设计代表年水能计算成果表设计代表年一二三四五六七八九十十一十二合计丰水年（P10%）渠首电站出力（Kw）23.16 23.16 34.49 14.7

90、3 76.08 140.40 80.39 111.24 47.89 渠首电站发电（万Kwh）1.69 1.69 2.52 1.08 5.55 10.25 5.87 8.12 3.50 0.00 0.00 40.26 坝后电站出力（Kw）38.56 142.92 575.55 656.90 800.00 535.28 226.66 394.10 533.60 657.39 102.17 408.69 坝后电站发电（万Kwh）2.82 10.43 42.02 47.95 58.40 39.08 16.55 28.77 38.95 47.99 7.46 29.83 370.24 平水年（P50%）渠

91、首电站出力（Kw）22.57 22.57 33.62 14.36 74.16 136.85 78.35 108.43 46.68 渠首电站发电（万Kwh）1.65 1.65 2.45 1.05 5.41 9.99 5.72 7.92 3.41 0.00 0.00 39.24 坝后电站出力（Kw）133.72 800.00 501.35 471.11 260.65 232.37 203.14 341.41 192.78 75.24 196.56 167.79 坝后电站发电（万Kwh）9.76 58.40 36.60 34.39 19.03 16.96 14.83 24.92 14.07 5.49

92、 14.35 12.25 261.06 枯水年（P90%）渠首电站出力（Kw）24.18 24.18 36.02 15.38 79.45 146.62 83.95 116.17 50.01 渠首电站发电（万Kwh）1.77 1.77 2.63 1.12 5.80 10.70 6.13 8.48 3.65 0.00 0.00 42.05 坝后电站出力（Kw）449.18 67.88 250.59 171.10 655.91 91.15 0.00 52.27 0.00 216.36 105.78 25.64 坝后电站发电（万Kwh）4.95 18.29 12.49 47.88 6.65 0.00

93、3.82 0.00 15.79 7.72 1.87 119.48 渠首电站多年平均发电量：40.5万kwh；坝后电站多年平均发电量：250.3万kwh通过计算XX河坝电站多年平均发电量290.8万kWh，较改造前设计发电量220万kWh增加发电量70.8万kWh,增加比例为32.2%。较2002年至2011年共10年实际平均年发电量164.5万kWh增加发电量126.3万kWh。 装机规模确定为了合理选择发电流量，以便确定装机容量和机组选择设计，利用月平均来水量，考虑水头损失后，进行径流和水能计算。通过水能计算表3-6、3-7、3-8可以看出，原电站装机容量选择不合理，本次电站增效扩容改造，渠

94、首电站保留一台2#200kw机组，取消1台125kw机组，取消后机组发电量只减小1.6万度；坝后电站装机容量升级为2台400kw，总装机容量3台1000kw。电站扩容分析坝后电站原建筑物过流条件满足，配套机组造价增加18.5万元，年发电量增加20.5万度，收入增加6.15万元，财务回收期年限仅3年，可行。6水工建筑设计及复核6.1设计依据工程等别及建筑物级别XX河坝坝址位于XX干流的上游，地处XX县大庙口镇，距大庙口镇 1 km，距XX县城35km。电站工程于1965年动工兴建，1966年3月完成。坝体为钢筋混凝土重力坝，最大坝高31.4m，总库容193.6万m3，正常库容102万m3，有效库

95、容102万m3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合效益的中型水利工程。水库设计灌溉XX县的大庙口镇、紫溪镇2个镇，设计灌溉面积2.7万亩，目前，由于工程配套不完善及老化破损，实际灌溉面积仅1.17万亩。本工程河坝总库容为193.6万m3，改造后总装机容量1MW，根据国家水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000，本工程为等工程，大坝、厂房等永久性建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计。根据省水利水电总院2009年编制的XX河水闸安全评价报告：坝址500年一遇洪峰流量为453m3/s，相应上游设计洪水位278.78m；50年一遇洪峰流量为321m3/s，相应设计洪水位27

96、8.25m。设计资料特征水位：大坝正常水位276.3m,溢流坝项高程276.3 m。过坝流量：设计洪水流量（P=2%）321m3/s；校核洪水流量（P=0.2%）453 m3/s。厂区下水位：为渠道设计水位，总干渠设计水位257 m，河床设计尾水位254.5m。3,弹模E=800Mpa，泊松比u=0.2,砌体间摩擦系数f=0.75。地震烈度：本工程地震烈度为度，扩容改造中，枢纽建筑物不考虑设防。设计所遵循的主要技术规范（1）水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000（2）水利水电工程初步设计报告编制规程DL5021-93（3）水工建筑物荷载设计规范DL5077-97（4）水电站厂房设计

97、规范SL266-2001（5）水工隧洞设计规范SL279-2002（6）水电站压力钢管设计规范DL/T5141-2001（7）水工混凝土结构设计规范DL/T5057-1996（8）水利水电工程工程量计算规范DL/T5088-19996.2水库枢纽建筑物大坝拦河闸为浆砌石重力坝，由溢流坝段和非溢流坝段组成，总长84.5m。非溢流坝段分为左、右岸坝段，左岸挡水坝段长15.0m，坝顶高程281.2m，坝顶宽3.5m，最大坝高31.4m。右岸厂房坝段长23.0m，坝顶高程276.3m。溢流段总长46.5m，溢流前缘净宽44.0m，堰顶高程276.3m，最大堰高26.5m。堰面为WES曲线，下接1:0.

98、8的直线段，下游采用挑流消能，反弧半径7m，挑射角25，挑流鼻坎高程263.2m，鼻坎宽度35.2m。在大坝迎水面设置有混凝土防渗面板，防渗板由多次加固而成，各处厚度不一，顶部至264m高程，厚约3.5m，向下逐渐变薄，至276.6m厚仅0.5m，至273.6m厚皆为0.5m，从273.6m至坝基约1.2m。防渗面板设计标号C15，面板布有6温度钢筋，纵横间距各为30cm。整个防渗面板设有1条伸缩缝。输水设施冲砂底孔布置于大坝左端，进口底板高程264.8m，断面为城门型，宽1m，直墙高1m，园拱半径为0.5m，涵身与坝轴线垂直线成左偏15夹角。整个涵身才用石灰石粗条石砌筑而成，管长28m，目前

99、已封堵废弃。原发电引水管（即低涵）位于溢流坝的右端，为直径1m的钢筋混凝土压力管，进口高程257.8m，管长21.62m，进口14.45m长与坝轴线垂直，后7.17m右转24，管身为砼预制管，管壁厚0.12m。进口设钢质平板直升式检修闸门，由15T手摇丝杆启闭机启闭。1987年新建发电输水涵后，已将此涵变为了冲砂底孔。灌溉引水管（即高涵）位于大坝左端，为浆砌石箱型涵，进口高程269.92m，断面尺寸为0.5m0.7m。进口设钢质平板直升式工作闸门，由5T手摇丝杆启闭机启闭。1987年新建发电、灌溉引水涵管位于大坝右端，进口高程261.8m，为钢筋砼衬砌的圆管，主管直径1.5m，出口分为三根岔管

100、，2根发电管，管内径为0.8m，1根灌溉管，管内径为0.7m。涵管进口设钢质平板直升式工作闸门，由5T手摇丝杆启闭机启闭。河坝电站1）坝后电站设计装机2250kw，主厂房尺寸为18.58.2（长宽）m。2）渠首电站设计装机1*125+200kw，厂房尺寸为11.28.7（长宽）mXX河坝两处电站总装机容量4台共825kw。6.3电站建筑物现状及存在的问题枢纽建筑物除险加固情况XX河坝大坝枢纽工程于2009年经省水利厅鉴定为3类坝，已列入国家重点水闸除险加固项目。电站存在问题本次初步设计对XX河坝电站各建筑物进行了较全面的安全检测与检查，对工程各阶段档案资料进行了详细的复查和统计分析，根据现场检

101、测、检查及档案资料分析，水库电站主要存在以下问题：（1）电站厂房陈旧，破损严重，必须厂房修整，重新装饰。（2）发电输水涵洞表面砼已经严重老化，多处出现脱落和蜂窝状况6.4 发电进水涵洞复核计算6.4.1发电输水涵洞过水能力复核：发电输水涵洞位于大坝的右坝段，为钢筋砼圆形涵管，内径为1.5m，长25m，进口底板高程为261.8m。涵管原设计扩大流量Q=6 m3/s。增容后设计扩大流量Q=6m3/s。增容改造管径验算：、按彭德舒公式本电站水头小于100m,采用“彭德舒”经验式计算管径式中:Qmax最大引用流量D为管径，单位m；Q为设计流量6m3/s；经计算：D=1.42 m1.5 m，满足要求！、

102、按国内经验公式：D=0.639Q0.45经计算：D=1.43m，基本满足要求！彭德舒公式和国内经验公式计算都适合。所以管径满足设计要求，不需扩大管径。、计算流速：v=4Q/D2经计算：改造前V3.39 m/s，改造后V3.39m/s。水锤计算计算：1)、压力钢管的水锤波的传播速度 水的弹性模量 2.1104kg/cm2 E管壁材料的弹性模量，钢管用2.1106kgcm2 D压力水管内径（cm） 管壁厚度(cm)经计算得：=1314m/s,2）水波在水管中来回传播一次所需的时间s2L/0.038Ts 5S 即压力水管中发生间接水锤。经计算水管的最大流速为3.39m/s水管内两特性常数 =12.6

103、6 =0.092查水锤形式判别图，可知是极限水锤。3）计算水锤压力及其分布Z12/(2-)0.095 mY12/(2+)0.088m所以H升Z1H2.637mH降Y1H2.443m所以：压力管道末端最大设计水头H设HH27.0+2.637=30.4m，水锤压力升高值小于30的毛水头。水头损失计算：用均匀流摩阻公式以及曼宁计算沿程水头损失。用下式计算进口、弯头、收缩等水头损失：经计算水头损失: hf+hj=0.28m。发电输水涵洞强度和稳定分析：当涵洞洞径一定时，涵洞环向应力的大小与流量增加无关，而与水头有关，本次设计不增加水头。因此发电输水涵洞及抗外压稳定条件不需复核，原输水涵洞满足要求。但电

104、站已经运行50多年，表面砼已经严重老化，多处出现脱落和蜂窝状况。经湖南省水利水电总院安全评价报告，结构存在隐患，本次设计将对输水涵洞全部用钢板内衬，钢板厚度为8mm，内径1.5m。6.6厂区建筑物6.6.1 电站基本资料：XX河坝电站属四等工程，其主要建筑物属四级建筑物。6.6.2厂房1）坝后电站：本电站厂房为地面厂房，原已经装机500kw，本次扩容至800kw，属于4级建筑物，消防耐火等级为二级。厂房设计装机2400KW，厂房尺寸18.58.2（长宽）m。机组间距为5.0 m，经按规范布置，满足要求。厂房墙、柱、梁、板截面尺寸合理，结构无过大变形，无开裂等安全隐患，混凝土质量较好。下部为大体

105、积钢筋混凝土，结构无变形，无开裂，稳定性好。从目前各室外观及电站运行记录看，各室结构完好，未发现开裂、漏水等不良结构情况，根据本次电站改造（电气控制及辅助设备等）的要求，各室面积、高度、通风、采光等均满足相关要求，无需改动。2）渠首电站：本电站厂房为地面厂房，原已经装机125+200kw，属于4级建筑物，消防耐火等级为二级。本次厂房设计装机1200KW，原厂房尺寸11.28.7（长宽）m。为砖砌结构，目前虽破损，但结构安全，只做装饰修整。6.6.3升压站根据电气设备改造设计，该升压站内在对相关设备进行更新的同时，对相关设备构支架、基础等进行更换和重新浇筑。7 水力机械7.1 发电机及水力机械存

106、在的主要问题XX河坝电站自上世纪70年代投产以来，已运行30多年，由于70年代编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，电站只能“套用”相近转轮；其主要能量指标(单位流量、单位转速、模型效率)都比较低。因而使机组偏离电站实际运行参数，导致水轮机偏离高效率区，造成机组运行的平均效率低、耗水量大，水能资源未能得到充分利用的。机组投产初期，4台机均能发出额定出力，机组效率水平为80%85%。目前，1#机组发电出力在80KW左右，在水库处正常水位，水轮机过额定设计流量时， 2#机组出力160 kw左右， 3#、4#机出力在200 kw左右，机组出力降低1520%左右，机组效率水平已低于7

107、5%。因此，对电站进行增效扩容改造很有必要。7.2发电机及水力机械改造方案水轮发电机组改造设计.1电站基本参数水库正常蓄水位：276.3m；水库设计洪水位：278.52m（P=2.0%）；水库校核洪水位：278.78m（P=0.2%）；坝后电站下游设计尾水位：254.50m；坝后电站最大水头：24.3m；最小水头： 7.3m；加权平均水头：19.5m；设计水头：19.5m；装机容量：2250kw (改造前)；2400kw (改造后)；设计流量：3.42m3/s(改造前)；5.12 m3/s(改造后)；多年平均电能：190万kwh(改造前)；250.3万kwh(改造后)；年利用小时：3800(改

108、造前)；3128h(改造后)。渠首电站设计尾水位：257m；电站最大水头：21.8m；最小水头：6.0m；设计水头：17.0m；装机容量：1125+200kw (改造前)；1200kw (改造后)；设计流量：2.55m3/s(改造前)；1.47 m3/s(改造后)；多年平均电能：30万kwh(改造前)；40.5万kwh(改造后)；年利用小时：923H(改造前)；2026h(改造后)。.2机型选择1）渠首电站目前渠首电站1#机组水轮机型号为ZD661-LMy-60，配套发电机型号为TSN59/741-8，额定转速750r/min，额定功率125kw，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.38k

109、v，原湖南省XX水电设备厂出品，为1972年9月的产品，运行至今已有30多年，现已不能正常发电，达到了报废标准。本次设计取消1#机组，进行拆除。渠首电站2#机组水轮机型号为HL123-WJ-50，配套发电机型号为TSWN85/3，额定转速750r/min，额定功率200kw，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.38kv，原湖南省邵阳市水轮发电机厂出品，为1979年9月的产品，根据XX河坝电站改造条件和实际需求，吸取同水头段轴流式水轮机组选型的经验，推荐天津电气传动设计研究所开发的HLA244、HLA551c转轮与原机组HL123进行机组选型比较，三种机型技术参数比较见下表7.2-1。表7.

110、2-1 机型选择主要技术参数比较表参 数原方案方案一方案二水轮机型号HL123-WJ-50-LJ-HLA244-WJ-50HLA551c-WJ-50最大水头Hmax(m)21.821.821.8最小水头Hmin(m)6.018.518.5额定水头Hr(m)171717额定流量Qr(m3/S)1.731.621.65额定出力(KW)220220220额定转速(rpm)60010001000额定点模型效率(%)/90.592.5效率修正值/-1.5-1.5额定点真机效率(%)/8991.0最高模型效率(%)/91.793.2吸出高度Hs(m)2.04.55.5由表7.2-1可知：HLA551c无论

111、设计工况点效率、最高效率、转轮汽蚀条件在三种机型中均最优。故推荐选用HLA551c转轮。水轮机型号HLA551cWJ50， 配套发电机为SFW2008/850。2）坝后电站坝后电站3#、4#机组容量250kw，水轮机型号均为HL260-WJ-60，配套发电机型号为TSWN90-19，额定转速600r/min，额定功率因数0.8（滞后），额定电压0.4kv，2台水轮发电机组均为邵阳市水轮发电机厂90年代产品，水轮机转轮磨耗严重，目前最大出力200 kw，此时发电机发热严重，机组效率水平为80%。根据XX河坝坝后电站改造条件和实际需求，吸取同水头段混流式水轮机组选型的经验，推荐天津电气传动设计研究

112、所开发的HLA244、HLA551c转轮与原机组HL260进行机组选型比较，转轮具体参数见表7.2-2，三种机型技术参数比较见下表7.2-3。表7.2-2 HLA244、HLA551c和HL260模型转轮参数表模型转轮n110（r/min）Q110（l/s）mO（%）Q11（l/s）m（%）导叶高度HL260-2575100085.4129081.40.280.378D1HLA244-3580108091.7127586.50.150.315D1HLA551c-3579.5110693.2133689.80.1210.304D1表7.2-3 机型选择主要技术参数比较表（2400kw）参 数原方

113、案（250kw）方案一方案二水轮机型号HL260-WJ-60-LJ-HLA244-WJ-71HLA551c-WJ-71最大水头Hmax(m)242424最小水头Hmin(m)7.37.37.3额定水头Hr(m)21.019.519.5额定流量Qr(m3/S)1.32.912.91额定出力(KW)450445445额定转速(rpm)750500500额定点模型效率(%)83.59092.5效率修正值-1.5-1.5-1.5额定点真机效率(%)8288.591.0最高模型效率(%)85.491.793.2吸出高度Hs(m)2.05.05.72400kw机组选型：由表7.2-3可知：HLA551c无

114、论设计工况点效率、最高效率、转轮汽蚀条件在三种机型中均最优。故推荐选用HLA551c转轮。水轮机型号HLA551cWJ71， 配套发电机为SFW40012/990。考虑XX河坝坝后电站原有老机组已运行近40年，因机组老化及磨损效率下降较多且故障频发，而新转轮无论效率及单位流量均较原转轮为优，故本次一并将原2台老机组全部进行扩容更新改造。发电机与水力机械改造方案本次改造：将渠首电站1#拆除，2#机200kw水轮发电机组更新换代， 3#、4#机水轮机及发电机更换，装机容量扩大，改造机组冷却系统和励磁系统，更换油、气、水系统设备及管路，坝后电站新增1台5t电动单梁起重机等。具体改造内容见表7.2-5

115、、7.2-4。表7.2.4 坝后电站发电机与水力机械主要改造内容表序号名称原有设备规格型号改造内容数量1水轮机HL260-WJ-60 更换为HLA551cWJ712台2发电机TSWN90-19更换为SFW400-12/9902台3调速器手动调速器更换为SDT300手电动调速器2台4励磁FKL-21更换为新型号静止可控硅2台5进水阀Z45T-10 Dg800更换为Z945T-10 Dg8002台6吊车新增1台5t电动单梁起重机1台表7.2.5 渠首电站发电机与水力机械主要改造内容表序号名称原有设备规格型号改造内容数量1水轮机ZD661-LMy-60 拆除1台HL123-WJ-50更换为HLA55

116、1cWJ501台2发电机TSN59/741-8 拆除1台TSWN85/3更换为SFW2008/8501台3调速器手动调速器拆除1台手动调速器更换为SDT300手电动调速器1台4励磁TFKL拆除1台TFKL更换为新型号静止可控硅1台复核机组安装高程XX河坝渠首电站：水轮机厂家允许吸出高度HS4.0m，而电站实际安装高度为+2.5m，安装高程有较大的裕量，满足要求。XX河坝坝后电站：水轮机厂家允许吸出高度HS5.7m，而电站实际安装高度为+2.0m，安装高程有较大的裕量，满足要求。调节保证复核计算XX河坝坝后电站考虑2台机组在设计水头下同时甩100负荷时，调速器关闭时间5s，调保计算结果如下：水轮

117、机最大压力上升 max=30.6%50%机组最大转速上升 =41.0%0，EIRR=21.82%12%。说明项目经济上是有投资价值的，能给社会创造较高的产出。并根据敏感性分析可知，本项目在国民经济评价中有着较强的抗风险能力。有较高的投资开发价值。14.4评价结论经过分析，该电站增效扩容有良好的经济效和社会效益，可挖掘发展可再生能源、促进节能减排，也可通过改造达到消除电站安全隐患、保障公共安全的需要。业主早有改造之心，但业主无力依靠自身资金实力进行改造升级，希望本次能得到国家的支持，业主愿意尽全力筹资对电站进行全面扩容改造，实现资源发挥最优效益。表141 财务指标汇总表序号项目单位指标1总投资万元212.77 1.1静态固定资产投资万元212.77 1.2建设期利息万元0.00 1.3流动资金万元0.00 2电价元/kWh0.3 3销售收入总额万元36 4总成本费用总额万元8.665销售税金附加总额万元1.086所得税总额万元20.52 7利润总额万元684 8盈利能力指标8.1投资利润率16.92%8.4全部投资财务净现值万元38.38.5全部投资财务内部收益率12.35%8.6投资回收期年7.5