1、河壩電站增效擴容工程初步設計報告目 錄1綜合說明11.1現狀分析與評價11.2水文61.3工程地質71.4工程任務和規模71.5水工建筑物設計及復核101.6發電機與水力機械101.7電氣設備改造設計111.8金屬結構121.9消防及暖通設計121.10施工組織設計131.11工程管理131.12工程概算141.13經濟評價141.14 附工程特性表162 現狀分析與評價192.1 電站現狀分析192.2電站綜合能效評價222.3電站技術改造目標與內容243 水文計算及水能復核253.1流域概況253.2氣象253.3水文基本資料253.4徑流計算253.5水能復核計算293.6水利水能344

2、 工程地質364.1 區域地質概況364.2 地震及區域構造穩定性364.3庫區工程地質評價364.4 主要建筑物工程地質評價375 工程任務與規模385.1工程基本情況385.2電站技術改造任務385.3洪水標準和防洪特征水位選擇395.4 電站改造裝機規模396水工建筑設計及復核436.1設計依據436.2水庫樞紐建筑物446.3電站建筑物現狀及存在的問題456.4 發電進水涵洞復核計算456.6廠區建筑物477 水力機械497.1 發電機及水力機械存在的主要問題497.2發電機及水力機械改造方案497.3調速器和進水主閥改造設計547.4水力機械輔助設備改造設計547.5采暖通風557.

3、6水力機械改造設備匯總表558 電氣設備578.1電氣一次改造設計578.2電氣二次589 金屬結構599.1XX河壩電站金屬結構現狀599.2XX河壩電站金屬結構改造方案599.3XX河壩金屬結構改造情況599.4XX河壩電站金屬結構改造設計5910 消防6010.2 消防設計依據和原則6010.3 工程消防設計6011 施工組織設計6411.1施工條件6411.2主要工程內容6411.3施工進度計劃6412 工程管理6612.1管理機構6612.2工程管理范圍和設施6612.3管理經費6712.4工程管理運用6713工程概算7013.1基本情況7013.2 編制說明7013.3 工程投資7

4、114 經濟評價7314.1基本依據和基礎資料7314.2 財務評價7314.3國民經濟評價7414.4評價結論741綜合說明1.1現狀分析與評價工程基本情況XX河水閘位于湘江一級支流紫水XX河上游XX縣大廟口境內，距XX縣城35 km，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電等綜合利用的水利工程。設計灌溉面積2.7萬畝，防洪保護農田2.1萬畝、人口15000人。水閘電站廠房2處，總裝機容量為825kw。XX河水閘建于1967年，主要由壩內引水涵管、攔河閘、沖砂底孔、壩后電站廠房等建筑物組成。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84.5m。非溢流壩段分為左、右岸壩段，左岸擋水壩段長1

5、5.0m，壩頂高程281.2m，壩頂寬3.5m，最大壩高31.4m。右岸廠房壩段長23.0m，壩頂高程276.3m。溢流段總長46.5m，溢流前緣凈寬44.0m，堰頂高程276.3m，最大堰高26.5m。堰面為WES曲線，下接1:0.8的直線段，下游采用挑流消能，反弧半徑7m，挑射角25，挑流鼻坎高程263.2m，鼻坎寬度35.2m。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3.5m，向下逐漸變薄，至276.6m厚僅0.5m，至273.6m厚皆為0.5m，從273.6m至壩基約1.2m。防滲面板設計標號C15，面板布有6溫度鋼筋，縱橫間距各為

6、30cm。整個防滲面板設有1條伸縮縫。溢流面設有厚0.4m的C20砼溢流面板，面板里布置有12溫度鋼筋，縱橫間距均為30cm。沖砂底孔布置于大壩左端，進口底板高程264.8m，斷面為城門型，寬1m，直墻高1m，園拱半徑為0.5m，涵身與壩軸線垂直線成左偏15夾角。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。原發電引水管（即低涵）位于溢流壩的右端，為直徑1m的鋼筋混凝土壓力管，進口高程257.8m，管長21.62m，進口14.45m長與壩軸線垂直，后7.17m右轉24，管身為砼預制管，管壁厚0.12m。進口設鋼質平板直升式檢修閘門，由15T手搖絲桿啟閉機啟閉。1987年新建發電

7、輸水涵后，已將此涵變為了沖砂底孔。灌溉引水管（即高涵）位于大壩左端，為漿砌石箱型涵，進口高程269.92m，斷面尺寸為0.5m0.7m。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。1987年新建發電、灌溉引水涵管位于大壩右端，進口高程261.8m，為鋼筋砼襯砌的圓管，主管直徑1.5m，出口分為三根岔管，2根發電管，管內徑為0.8m，1根灌溉管，管內徑為0.7m。涵管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，其中壩后電站裝機容量為2*250kw，發電尾水進入河床，電站設計水頭19.5m。渠首電站裝機容量為200+125kw，發電尾水進入引水渠，電站設計水頭

8、17m。電站水輪發電機組目前已運行30多年，由于水輪機過流部件受高速含沙水流的沖擊、空蝕磨蝕破壞較嚴重，輔助設備老化，近年來出現了較多的問題，機組效率大幅降低，發電量逐年減少，電站設計年發電量220萬kwh，近10年來實際最高年發電量198萬kwh（2003年），最低年發電量102萬kwh（2007年），年均發電量164.5萬kwh。 電站運行現狀XX河壩電站設計裝機4臺，總容量825 kw。經現場檢查和查閱資料，電站運行現狀歸納如下： 電站水工建筑物陳舊，但基本能滿足發電運行要求。機組出力效率明顯降低。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。壩后電

9、站2#機組容量200Kw，水輪機轉輪磨耗嚴重，最大出力150 kw，且發電機在出力140kw左右發熱嚴重，機組效率水平為75%；3#機組存在與2#機同樣現象，在設計水頭工況（設計水頭Hr=17m時）最大出力200 kw，機組效率水平為80%。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左右，機組出力降低1520%左右，機組效率水平已低于75%。水輪機組檢修工作量逐年增大。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，

10、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。機組和電氣設備已超過使用期限，嚴重老化，故障率高。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。電站存在的主要問題 XX河壩電站自1979年投產以來，已運行30多年，鑒于電站建設時機電設備的制造技術水平較低，以及運行時間長，設備老化磨損嚴重，電站主要在設備方面存在諸多問題。水輪機空蝕、磨蝕破壞嚴重水輪機轉輪葉片磨損嚴重。水輪機轉輪的材質為普通碳鋼，抗空蝕能力低，目前，檢查發現葉片及下環的空蝕和泥沙磨

11、損較嚴重，葉片背面的空蝕部位已被氣蝕成蜂窩狀。轉輪密封間隙過大。由于水軸頸及軸瓦磨損嚴重造成水導振擺過大，既造成較大的容積損失，同時又造成設備臨檢而不能發電。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。因而使機組偏離電站實際運行參數，導致水輪機偏離高效率區，造成機組運行的平均效率低、耗水量大，水能資源未能得到充分利用的。本電站水輪機組新機時的效率大約為80%，由于水輪機通流部件空蝕、磨蝕導致的水力損失逐漸增大，目前機組效率已大幅下降。XX河壩電站原調速器型號為YT系

12、列，經過多年運行，調速器控制元件磨損老化、調節失靈；調速器是上世紀中生產的老式產品，備品備件無處采購，修復難度很大。現全部更換為微機調速器，型號YWT系列，調速功300-600kgm。電氣設備老化，故障率高。電站主變壓器三臺，型號分別為S7-315/400V2臺和S7-400/400V，均是上世紀80年代產品；高壓開關柜、控制保護設備都是老式產品，繼電器、控制儀表、測量儀表全部是機械式產品，技術水平低，且運行時間長，已嚴重老化，運行中故障率高，耗電量大，既不安全，又不節能，難以適應電站安全經濟運行要求。電站綜合能效評價1、電站水能利用評價XX河水閘閘址以上控制集雨面積78.63km2, 干流長

13、度17.3km，干流坡降44。多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸發量1462.6mm。電站設計裝機825kw，設計多年平均發電站220萬kwh， 20022011年電站實際年平均發電量164.5萬度。根據電站水能計算，XX河壩電站壩址控制集雨面積78.63km2，多年平均流量1.77m3/s，水能利用率僅60%左右。由此可見，本站水能利用率是很低的，對XX河壩電站增效擴容改造十分必要。2、機組運行效率評價 目前電站1#機組水輪機型號為ZD661-LMY-60，配套發電機型號為TSN59/41-8，額定轉速750r/min，額定功率125kw，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.38kv

14、，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。2#機組容量200Kw，水輪機型號均為HL123-WJ-50，配套發電機型號為TSWN85/3，額定轉速750r/min，額定功率200kw，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.4kv，2臺水輪發電機組均為邵陽市水輪發電機廠1979年的產品，水輪機轉輪磨耗嚴重，最大出力150 kw，且發電機在出力140kw左右發熱嚴重，壩后電站3#、4#機組容量250Kw，水輪機型號均為HL260-WJ-60，配套發電機型號為TSWN90-19，額定轉速750r/min，額定功率因數0.8（滯后）

15、，額定電壓0.4kv，2臺水輪發電機組均為為邵陽市水輪發電機廠1979年的產品，水輪機轉輪磨耗嚴重，最大出力200 kw，且發電機在出力210kw左右發熱嚴重，機組效率水平為80%。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。3、電站增效擴容的可行性評價XX河壩電站設計裝機825kw，設計多年平均發電站220萬kwh， 20022011年電站實際年平均發電量164.5萬度。通過技術改造，電站裝機容量為1000kw，多年平均發電量可達290.8萬kwh，比原設計年增加發電量70.8萬kwh，增加比例為32%；比20022011年電站實際年平均發

16、電量164.5萬度增加發電量126.3萬kwh，增加比例為76.8%。水量能滿足增發電量要求。XX河壩電站發電多年平均可用水量6528萬m3，改造后發電量290.8萬kwh，需要供水量4587萬m3。引水建筑物能滿足輸送流量要求。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1.5m，長25m，進口底板高程為261.8m，原設計引用流量6m3/s，設計流速為3.39m/s，擴容后設計引用流量6m3/s，流速為3.39m/s，屬經濟流速范圍，無需改造。廠房及升壓站建筑物結構尺寸能滿足技術改造要求。本次技術改造水輪發電機組臺數減小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

17、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。更換水輪發電機組，出力效率會大幅度提高。原有3#、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%。電量上網不存在問題。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縣電網電力總裝機容量達到100MW，用電負荷達到116MW，年用電量達到6億kwh。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

18、加電量上網不存在問題。從以上分析說明，XX河壩電站進行增效改造的條件基本上能滿足，所以，對XX河壩電站進行增效擴容改造是可行的。電站技術改造目標與內容1、電站技術改造目標 XX河壩電站增效擴容改造主要目標為：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；水輪發電機組綜合效率由原設計82%提高到90%；多年平均發電量由原設計250萬kwh增加到290.8萬kwh，增加發電量70.8萬kWh，增加比例為32%。較改造前10年實際平均年發電量164.5年kwh增加發電量190.6萬kwh，增加比例為76.8%。2、電站技術改造內容電站技術改造主要項目如下：（一）水力機械水輪

19、機改造。水輪機更換3臺，拆除1臺。發電機更換。發電機更換3臺，拆除1臺。水輪機調速器更換。調速器3臺，拆除1臺。油、氣、水系統設備及管路更換。（二）電氣設備更新改造高低壓配電裝置更換。包括10.5KV廠用變、10KV高壓開關柜、400V低壓配電屏。控制保護設備更換。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。升壓站設備更換。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。1.2水文流域概況XX河壩位于湘江一級支流紫水河上游，地處XX縣大廟口境內，距XX縣35km。閘址以上控制集雨面積78.63KM2

20、, 干流長度17.3KM，干流坡降44。氣象河壩電站屬亞熱帶大陸季風濕潤氣候，熱量充足，四季交替分明。灌區多年平均氣溫13.718.4，多年平均日照為1523.3h，多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸發量1462.6mm。徑流XX河壩壩址逐月平均流量直接從省勘測設計總院2009年編的湖南省XX縣蘆江水庫初步設計報告引用，然后通過水文比擬法求得XX河壩壩址逐月平均流量。結果見表13。表13 XX河壩壩址各典型年徑流 m3/s頻率典型年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%豐水年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工程地質區域地質概況河壩位于XX河流域干流上，在XX舜皇山林區，屬萌渚嶺山系的一部分，境內大部分的山地在海拔2001000m之間，群山連綿，河流溪溝曲折蜿蜒，兩岸山坡陡峻，基巖裸露，屬侵蝕中低山地貌類型。根據安全評價地勘，XX河攔河壩地層分為二層，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12.533Lu，為中等透水巖帶，透水帶厚度510m。層為弱風化基巖區，紫紅色中厚層狀砂巖，巖體相對完整，透水性相對較小。1.3.2主要建筑物工程地質條件.1庫區工程地質庫區為高山峽谷地

23、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。庫岸基巖裸露，因節理發育，巖體較破碎，山坡表層的殘坡積層在重力、水文氣象等因素作用下，局部的小型坍塌、滑坡對水庫影響不大，庫岸基本穩定。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。.2廠址主要工程地質問題及評價廠房座落于上壩后階地上，階地地勢較平緩，斜坡1015。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45 m，以及坡積殘積層（dl+elQH）粘土碎石，厚23 m。下伏基巖，為石灰巖及其互層，巖層產狀125/SW36,巖層節理發育，有10/NE78及60/NW0，EIRR=22

24、.33%12%。說明項目經濟上是有投資價值的，能給社會創造較高的產出。并根據敏感性分析可知，本項目在國民經濟評價中有著較強的抗風險能力。有較高的投資開發價值。1.13.4評價結論 經過分析，該電站增效擴容有良好的經濟效和社會效益，可挖掘發展可再生能源、促進節能減排，也可通過改造達到消除電站安全隱患、保障公共安全的需要。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。1.14 附工程特性表工程特性表序 號 及 名 稱單 位指 標備 注技改前本次技改一、水文1流域面積工程地址（壩址）以上km278.

25、678.62利用的水文系列年限年26501959-20103多年平均年徑流量億m31.982.14特征流量m3/s設計洪水標準及流量（P=2%）m3/s321壩址校核洪水標準及流量（P=0.2%）m3/s543壩址二、水能指標裝機容量KW8251000保證出力（P=85%）KW85/280多年平均發電量萬kw.h220290.8近十年平均發電量萬kw.h164.5年利用小時h渠首電站2025壩后電站31284工程永久占地hm2無增加三、主要建筑物及設備1引水壩型式重力壩重力壩壩頂高程m281.2281.2最大壩高m3131.4壩頂長度m84.584.52輸水建筑物進口高程m261.8261.8

26、涵洞全長m25.025.0斷面（直徑）m1.51.5鋼筋砼圓形設計引用流量m3/s66閘門尺寸m1.71.7工程特性表序 號 及 名 稱單 位指 標備 注技改前本次技改4廠房壩后電站廠房尺寸（長寬）mm18.58.218.58.2渠首廠房尺寸（長寬）mm11.28.711.28.7水輪機安裝高程m廠房地面高程m5開關站面積（長寬）mm201220126主要機電設備渠首電站水輪機1臺HL123-WJ-42 HLA551cWJ601臺ZD661-LMy-60 拆除發電機1臺TSWN85/3 SFW200-8/8501臺TSN59/741-8拆除調速器臺YT-300YWT-300機型臺YT-300拆

27、除勵磁1臺FKL-21新型號靜止可控硅壩后電站水輪機2臺HL260-WJ-60 HLA551cWJ71發電機2臺TSWN90-19SFW400-12/990調速器手動調速器SDT300機型勵磁FKL-21新型號靜止可控硅額定電壓KV0.40.4主變壓器型號11臺S7-400/10/0.4S11-250/0.4主變壓器型號22臺S7-1000/10/0.4S11-1000/0.4工程特性表序 號 及 名 稱單 位指 標備 注技改前本次技改2主要建筑材料水泥t74砂子m3265卵石m3281塊石m3339鋼筋t5.53所需勞動力總工日工日0.784對外交通（公路）距離km35XX縣城5施工期限總工

28、期月6八、經濟指標1靜態總投資萬元212.772總投資萬元212.77其中：建筑工程萬元14.32機電設備及安裝工程萬元159.94金屬結構及安裝工程萬元7.79施工臨時工程萬元4.5獨立費用萬元16.09基本預備費萬元10.13建設征地地及移民安置補償投資萬元水土保持工程萬元環境保護工程萬元3綜合利用經濟指標水電站單位千瓦投資元/kw2127.7單位電度投資元/kwh1.68發電成本元/kwh8.66經濟內部收益率%22.33財務內部收益率%12.42上網電價元/kwh0.3投資回收期年7.52 現狀分析與評價2.1 電站現狀分析工程基本情況XX河壩位于湘江一級支流紫水XX河上游XX縣大廟口

29、境內，距XX縣城35 km，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電等綜合利用的水利工程。設計灌溉面積2.7萬畝，防洪保護農田2.1萬畝、人口15000人，發電廠房2處，總裝機容量為825kw。XX河壩建于1967年，主要由壩內引水涵管、攔河閘、沖砂底孔、壩后電站廠房等建筑物組成。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84.5m。非溢流壩段分為左、右岸壩段，左岸擋水壩段長15.0m，壩頂高程281.2m，壩頂寬3.5m，最大壩高31.4m。右岸廠房壩段長23.0m，壩頂高程276.3m。溢流段總長46.5m，溢流前緣凈寬44.0m，堰頂高程276.3m，最大堰高26.5m。堰面為WES

30、曲線，下接1:0.8的直線段，下游采用挑流消能，反弧半徑7m，挑射角25，挑流鼻坎高程263.2m，鼻坎寬度35.2m。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3.5m，向下逐漸變薄，至276.6m厚僅0.5m，至273.6m厚皆為0.5m，從273.6m至壩基約1.2m。防滲面板設計標號C15，面板布有6溫度鋼筋，縱橫間距各為30cm。整個防滲面板設有1條伸縮縫。溢流面設有厚0.4m的C20砼溢流面板，面板里布置有12溫度鋼筋，縱橫間距均為30cm。沖砂底孔布置于大壩左端，進口底板高程264.8m，斷面為城門型，寬1m，直墻高1m，園拱半

31、徑為0.5m，涵身與壩軸線垂直線成左偏15夾角。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。原發電引水管（即低涵）位于溢流壩的右端，為直徑1m的鋼筋混凝土壓力管，進口高程257.8m，管長21.62m，進口14.45m長與壩軸線垂直，后7.17m右轉24，管身為砼預制管，管壁厚0.12m。進口設鋼質平板直升式檢修閘門，由15T手搖絲桿啟閉機啟閉。1987年新建發電輸水涵后，已將此涵變為了沖砂底孔。灌溉引水管（即高涵）位于大壩左端，為漿砌石箱型涵，進口高程269.92m，斷面尺寸為0.5m0.7m。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。1987年新建發電、灌溉

32、引水涵管位于大壩右端，進口高程261.8m，為鋼筋砼襯砌的圓管，主管直徑1.5m，出口分為三根岔管，2根發電管，管內徑為0.8m，1根灌溉管，管內徑為0.7m，涵管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。壩后電站裝機容量2臺250kw，發電尾水進入河床，電站設計水頭19.5m。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164.5萬度。XX河壩近十年發電量統計表年份發電量（萬度）年份發電量（萬度）200219820071952003173200

33、8127200415020091752005210201014520061022011170小計833812年均164.5電站運行現狀經現場檢查和查閱資料，電站運行現狀歸納如下： 電站水工建筑物陳舊，但基本能滿足發電運行要求。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。電站廠房是磚混結構建筑，較為陳舊，但廠房未發現基礎下沉、墻體開裂、屋頂漏水等質量問題，基本能滿足使用要求。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

34、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。機組出力效率明顯降低。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。壩后電站2#機組容量200Kw，水輪機轉輪磨耗嚴重，最大出力150 kw，且發電機在出力140kw左右發熱嚴重，機組效率水平為75%；3#機組存在與2#機同樣現象，在設計水頭工況（設計水頭Hr=17m時）最大出力200 kw，機組效率水平為80%。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左右，機組出力降低1520%左

35、右，機組效率水平已低于75%。水輪機組檢修工作量逐年增大。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。機組和電氣設備已超過使用期限，嚴重老化，故障率高。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。電站存在的主要問題 XX河壩電站自1979年投產以來，已運行30多年，鑒于電站建設時機電設備的制造技術水平較低

36、，以及運行時間長，設備老化磨損嚴重，電站主要在設備方面存在諸多問題。水輪機空蝕、磨蝕破壞嚴重水輪機轉輪葉片磨損嚴重。水輪機轉輪的材質為普通碳鋼，抗空蝕能力低，目前，檢查發現葉片及下環的空蝕和泥沙磨損較嚴重，葉片背面的空蝕部位已被氣蝕成蜂窩狀。轉輪密封間隙過大。由于水軸頸及軸瓦磨損嚴重造成水導振擺過大，既造成較大的容積損失，同時又造成設備臨檢而不能發電。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。因而使機組偏離電站實際運行參數，導致水輪機偏離高效率區，造成機組運行的平

37、均效率低、耗水量大，水能資源未能得到充分利用的。本電站水輪機組新機時的效率大約為80%，由于水輪機通流部件空蝕、磨蝕導致的水力損失逐漸增大，目前機組效率已大幅下降。XX河壩電站原調速器型號為YT系列，經過多年運行，調速器控制元件磨損老化、調節失靈；調速器是上世紀中生產的老式產品，備品備件無處采購，修復難度很大。現全部更換為微機調速器，型號YWT系列，調速功300-600kgm。電氣設備老化，故障率高。電站主變壓器三臺，型號分別為S7-315/400V2臺和S7-400/400V1臺，均是上世紀80年代未產品；高壓開關柜、控制保護設備都是老式產品，繼電器、控制儀表、測量儀表全部是機械式產品，技術

38、水平低，且運行時間長，已嚴重老化，運行中故障率高，耗電量大，既不安全，又不節能，難以適應電站安全經濟運行要求。2.2電站綜合能效評價電站水能利用評價XX河水閘閘址以上控制集雨面積78.63km2, 干流長度17.3km，干流坡降44。多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸發量1462.6mm。電站設計裝機825kw，設計多年平均發電站220萬kwh， 20022011年電站實際年平均發電量164.5萬度。根據電站水能計算，XX河壩電站壩址控制集雨面積78.63km2，多年平均流量1.77m3/s，水能利用率僅60%左右。由此可見，本站水能利用率是很低的，對XX河壩電站增效擴容改造十分必要。機組

39、運行效率評價 目前電站1#機組水輪機型號為ZD661-LMY-60，配套發電機型號為TSN59/41-8，額定轉速750r/min，額定功率125kw，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.38kv，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。2#機組容量200Kw，水輪機型號均為HL123-WJ-50，配套發電機型號為TSWN85/3，額定轉速750r/min，額定功率200kw，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.4kv，2臺水輪發電機組均為邵陽市水輪發電機廠1979年的產品，水輪機轉輪磨耗嚴重，最大出力150 kw，且

40、發電機在出力140kw左右發熱嚴重，壩后電站3#、4#機組容量250Kw，水輪機型號均為HL260-WJ-60，配套發電機型號為TSWN90-19，額定轉速750r/min，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.4kv，2臺水輪發電機組均為為邵陽市水輪發電機廠1979年的產品，水輪機轉輪磨耗嚴重，最大出力200 kw，且發電機在出力210kw左右發熱嚴重，機組效率水平為80%；分析其主要原因有：水輪機運行工況偏離了最優工況。由本電站水輪機的實際運行范圍也可以看到，水輪機的過流能力偏小，而受發電機額定銘牌出力考核指標的需要，水輪機實際工作在大流量、低效率和高空化區，把最優區排除在運行范圍之外。

41、由此產生的不良結果是：水輪機空蝕嚴重、運行效率低、水流噪聲偏大、穩定性差。水輪機實際運行工況已處于限制點外的大流量區，實際工作效率嚴重偏低。HL123機型在新機條件下，在單位轉速67.9r/min，單位流量1.24m3/s的實際工況點，模型效率也只有88.5%。考慮到上世紀70年代產品真機與模型在導葉數量和尾水管形狀等方面的差異，真機效率比模型要低1-2%，大約為86.5-87.5%。機組已運行30多年，水輪機通流部件空蝕、磨蝕導致的水力損失逐漸增大，使得機組綜合效率水平已降至80%。與現代水輪發電機效率水平92%相比，相差近12%。電站增效擴容的可行性評價 XX河壩電站設計裝機825kw，設

42、計多年平均發電站220萬kwh， 20022011年電站實際年平均發電量164.5萬度。通過技術改造，電站裝機容量為1000kw，多年平均發電量可達290.8萬kwh，比原設計年增加發電量70.8萬kwh，增加比例為32%；比20022011年電站實際年平均發電量164.5萬度增加發電量126.3萬kwh，增加比例為76.8%。水量能滿足增發電量要求。XX河壩電站發電多年平均可用水量6623萬m3，改造后發電量290.8萬kwh，需要供水量4587萬m3。引水建筑物能滿足輸送流量要求。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1.5m，長25m，進口底板高程為261.8m，原設

43、計引用流量6m3/s，經計算，屬經濟流速范圍，可滿足要求。廠房及升壓站建筑物結構尺寸能滿足技術改造要求。本次技術改造水輪發電機組臺數減小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。更換水輪發電機組，出力效率會大幅度提高。原有3#、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%。電量上網不存在問題。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縣電網電力總裝機容量達到10

44、0MW，用電負荷達到116MW，年用電量達到6億kwh。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。從以上分析說明，XX河壩電站進行增效改造的條件基本上能滿足，所以，對XX河壩電站進行增效擴容改造是可行的。2.3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：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；水輪發電機組綜合效率由原設計80%提高到90%；多年平均發電量由原設計220萬kwh增加到290.8萬kwh，增加發電量70.

45、8萬kWh，增加比例為32%。較改造前10年實際平均年發電量164.5年kwh增加發電量126.3萬kwh。電站技術改造內容 電站技術改造主要項目如下：.1水力機械設備更新改造水輪機改造。水輪機更換3臺，拆除1臺。發電機更換。發電機更換3臺，拆除1臺。水輪機調速器更換。調速器3臺，拆除1臺。油、氣、水系統設備及管路更換。.2電氣設備更新改造高低壓配電裝置更換。包括10.5KV廠用變、10KV高壓開關柜、400V低壓配電屏。控制保護設備更換。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。升壓站設備更換。包括主變壓器3臺、斷路

46、器、電壓互感器、電流互感器、隔離開關、避雷器等。.3建筑物及設備基礎更新改造水輪發電機組基礎改造。水輪機調速器基礎改造。主變壓器基礎改造。高壓室、中控室屏柜基礎改造。發電機房、中控室、高壓室建筑裝修。升壓站構支架改造。3 水文計算及水能復核3.1流域概況XX河壩位于湘江一級支流紫水河上游，地處XX縣大廟口境內，距XX縣35km。閘址以上控制集雨面積78.63KM2, 干流長度17.3KM，干流坡降44。3.2氣象電站屬亞熱帶大陸季風濕潤氣候，熱量充足，四季交替分明。灌區多年平均氣溫13.718.4，多年平均日照為1523.3h，多年平均降雨量1715mm，多年平均蒸發量1462.6mm。3.3

47、水文基本資料本次規劃設計采用2009年2月湖南省水利水電勘測設計研究總院XX河水閘安全鑒定安全評價報告中的成果：XX河水閘天然設計洪水成果表3-1 計算時間計算方法項目頻率（%）0.223.33本次成果推理公式Qm(m3/s)453.0321.2294.3W總(萬m3)147010709833.4徑流計算徑流XX河壩壩址逐月平均流量直接從省勘測設計總院2009年編的湖南省XX縣蘆江水庫初步設計報告引用，然后通過水文比擬法求得XX河壩壩址逐月平均流量。結果見表32。對XX河壩壩址月平均流量系列進行排頻計算。計算結果見表33。表32 XX河壩壩址逐月平均流量表（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河壩壩址逐月平均流量表（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 經驗頻率計算表序號年份值頻率序號年份值頻率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%徑流特性XX河壩壩址多年平均流量為2.1m3/s，多年平均年徑流量6630萬m3，歷年最大月平均流量為11.32m3/s(1993年9月)；歷年最

63、小月平均流量為0.04m3/s(1959年10月)。每年49月為豐水期，103月為枯水期。年內分配不均勻，多年平均汛期(49月)徑流量占年徑流量的68.92，其中46月占年徑流量的44.89，103月徑流量占年徑流量的35.21；其中111月為最枯，僅占年徑流量的10.2。徑流代表性分析從表33可以看出1959-2010年徑流系列中，包含豐、中、枯水年，以1961年最豐，年平均流量3.89m3/s，以1963年最枯，年平均流量為0.68m3/s，豐枯比5.72。綜合以上分析，認為1959-2008年50年徑流系列基本能反映徑流系列總體的特征，具有較好的代表性。徑流頻率分析成果金江電站壩址徑流成

64、果見表3-4，各頻率徑流成果見表3-4(按水文年進行排序)。典型年選擇典型年按年徑流進行分析排頻，經分析計算選用典型年為：豐水年P=10為1993年，修正系數1.004；平水年P50為1984年，修正系數1.005；枯水年P=90為1969年，修正系數1.008。壩址各典型年徑流見表3-5。表35 XX河壩壩址各典型年徑流 m3/s頻率典型年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%豐水年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水能復核計算XX

66、河壩電站的水能計算首先以蓄水灌溉為主，壩后電站1#、2#發電尾水進入灌溉渠道，下余棄水量3#、4#電站發電，洪水部分多余水量直接進入XX河。 特征水位的確定 1、上游水庫水位-庫容關系曲線XX河壩水位-庫容關系曲線水位（m）260265270275280庫容（萬m3）21134821602、下游水位XX河壩總干渠渠首設計257.5m，即1#、2#機組發電尾水位為257.5m；下游河床水位-流量關系曲線如下表：XX河床水位-庫容關系曲線水位（m）254260262264266268庫容（萬m3）019.888.6176.4295.8455.4XX河壩設計灌溉大廟口、紫溪兩個鎮和大廟口林場20個村

67、的2.7萬畝農田；防洪保護下游大廟口鎮、紫溪市鎮農田2.1萬畝，人口15000人。現實際灌溉面積1.2萬畝，月平均灌溉供水流量直接從XX市水利水電勘測設計院2005年編的湖南省XX縣XX河壩灌區配套初步設計報告引用，XX河壩電站水能計算見表36、表37、表38。表36 XX河壩電站豐水年（P10%）水能計算成果表設計代表年一二三四五六七八九十十一十二合計月徑流量(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 月徑流總量(萬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 灌溉徑流量(萬m3)45.6 45.6 67.9 29.0 149.8 276.4 158.2 219.0 94.3 1085.8 水庫蓄水量(萬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 棄水量(萬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 水庫水位（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 電站出力（Kw）23.16 23.16 34.49 14.73 76.08 140.40 80.39 111.24 47.89 電站發電（萬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 壩后電站出力（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 壩后電站發電（萬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河壩電站平水年（P50%）水能計算成果表設計代表年一二三四五六七八九十十一十二合計月徑流量(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 月徑流總量(萬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 灌溉徑流量(萬m3)50.1 50.1 74.6 31.8 164.5 303.5 173.8 240.5 103.5 1192.2 水庫蓄水量(萬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 棄水量(萬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 水庫水位（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 電站出力（Kw）22.57 22.57 33.62 14.36 74.16 136.85 78.35 108.43 46.68 電站發電（萬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 壩后電站出力（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 壩后電站發電（萬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河壩電站枯水年（P90%）水能計算成果表設計代表年一二三四五六七八九十十一十二合計月徑流量(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 月徑流總量(萬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 灌溉徑

74、流量(萬m3)53.6 53.6 79.9 34.1 176.2 325.2 186.2 257.6 110.9 1277.4 水庫蓄水量(萬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 棄水量(萬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 水庫水位（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 電站出力（Kw）24.18 24.18 36.02 15.38 79.45 146.62 83.95 116.17 50.01 電站發電（萬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 壩后電站出力（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 壩后電站發電（萬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計算得：XX河壩電站多年平均發電量E均(E豐+E平+E枯)/3(410.5+300.3+161.5)/3290.8萬kwh。比原設計年平均發電量220萬kwh多70.8萬kwh，比近十年年均發電量164.5萬kwh多126.3萬kwh。通過以上計算可知：電站裝機不合理，1#、2#機組容量過大，實際灌溉水量最大發電容量不超過200kw，拆除1臺125KW的機組，發電量并不減小多少；棄水發電容量過小，浪費了水量。3.6水利水能3.6.1特征水位XX河壩電站校核洪水位279.78m，總庫容193.6萬m3，設計正常蓄水位2

77、76.3m，正常庫容102.86萬m3，屬月調節水庫。渠首電站尾水位為總干渠引水位257.5m。電站設計廠房河床尾水位254.5m。發電涵洞進口高程：261.8 m。河床死水位：254.4m。3.6.2額定水頭及最小水頭XX河壩電站現總裝機容量為1000kw。設計壩后電站最大水頭為279.78-254.5=25.3m，最小水頭261.8-254.5=7.3m，加權平均水頭19.5 m。設計渠首電站最大水頭為279.78-257.5=22.3m，最小水頭261.8-257.5=4.3m，加權平均水頭17 m。3.6.3裝機容量選擇通過水能計算表3-6、3-7、3-8可以看出，原電站裝機容量選擇不

78、合理，本次電站增效擴容改造，渠首電站保留一臺2#200kw機組，取消1臺125kw機組；壩后電站裝機容量升級為2臺400kw，總裝機容量3臺1000kw。電站改造后水能指標、電指標見表39。表39 XX河壩電站改造前后水能指標情況表項目改造前改造后壩址控制流域面積（km2）78.678.6壩址天然平均流量(m3/s)2.12.1正常蓄水位(m)276.3276.3下游設計尾水位(m)壩后電站尾水位254.5m。渠首電站尾水位257.5m。壩后電站尾水位254.5m。渠首電站尾水位257.5m。機組臺數(臺)壩后電站2臺渠首電站2臺壩后電站2臺渠首電站1臺最大引用流量(m3/s)渠首電站2臺2.

79、78壩后電站2臺5.4渠首電站1臺2.8壩后電站2臺5.4最大水頭(m)渠首電站22.3壩后電站25.3渠首電站22.3壩后電站25.3最小水頭(m)渠首電站6.5壩后電站7.3渠首電站5.5壩后電站7.3平均水頭(m)渠首電站17壩后電站19.5渠首電站17壩后電站19.5額定水頭(m)渠首電站17壩后電站19.5渠首電站17壩后電站19.5裝機容量（kw）8251000多年平均發電量（萬kwh）220290.8新增電量（萬kwh）/90.6保證出力(kw)P=85%/85/280裝機年利用小時(h)渠首電站2025壩后電站3128水量利用系數(%)64.582.54 工程地質4.1 區域地

80、質概況1) 地形地貌河壩位于XX河流域干流上，在XX舜皇山林區，屬萌渚嶺山系的一部分，境內大部分的山地在海拔2001000m之間，群山連綿，河流溪溝曲折蜿蜒，兩岸山坡陡峻，基巖裸露，屬侵蝕中低山地貌類型。2)地層巖性根據安全評價地勘，XX河攔河壩地層分為二層，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12.533Lu，為中等透水巖帶，透水帶厚度510m。層為弱風化基巖區，紫紅色中厚層狀砂巖，巖體相對完整，透水性相對較小。3) 水文地質條件區內的地下水類型為第四系松散層中的孔隙潛水和基巖裂隙潛水，第四系松散層孔隙潛水接受大氣降水補給水量，隨季節變化極為

81、明顯，含水量較貧乏。基巖裂隙水埋藏于基巖風化裂隙、構造裂隙中，主要受大氣降水和孔隙潛水補給，徑流途徑短，壩基巖石節理裂隙發育，裂隙均為閉合狀，巖體的防滲性中等，屬于弱透水層。據1/20萬區域水文地質報告，區內地下水化學類型屬HCO3Ca型和HCO3Ca.Mg型，地表水類型均屬HC03Ca型。區內地下水和地表水均對普通硅酸鹽水泥無侵蝕性。4.2 地震及區域構造穩定性本區域屬相對穩定地塊，據國家2001年頒布的中國地震動峰值加速度區劃圖（GB18306-2001）和中國地震動反應譜特征周期區劃圖，庫壩區地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期0.35s，相應地震基本烈度為6度。4.3庫區

82、工程地質評價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。庫岸基巖裸露，因節理發育，巖體較破碎，山坡表層的殘坡積層在重力、水文氣象等因素作用下，局部的小型坍塌、滑坡對水庫影響不大，庫岸基本穩定。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。4.4 主要建筑物工程地質評價廠址工程地質評價廠房座落于上壩后階地上，階地地勢較平緩，斜坡1015。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45 m，以及坡積殘積層（dl+elQH）粘土碎石，厚23 m。下伏基巖，為砂巖及其互層，巖層產狀125/SW36,巖層節理發育，有1

83、0/NE78及60/NW38，巖層較破碎，基巖強風化層深13 m，廠區未發現斷層及較大的破碎帶。廠房基礎座落于弱風化巖層上。5 工程任務與規模5.1工程基本情況XX河壩壩址位于XX干流的上游，地處XX縣大廟口鎮，距大廟口鎮 1 km，距XX縣城35km。電站工程于1965年動工興建，1966年3月完成。壩體為鋼筋混凝土重力壩，最大壩高31.4m，總庫容193.6萬m3，正常庫容102萬m3，有效庫容102萬m3。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。水庫設計灌溉XX縣的大廟口鎮、紫溪鎮2個鎮，設計灌溉面積2.7萬畝，目前，由于工程配套不完善及老化破損，實際灌溉面積僅1.17

84、萬畝。工程由水庫大壩、壓力管道、渠首電站、壩后電站、輸變電工程組成。兩個電站設計裝機4臺，總容量為825kw，設計年發電量為220萬kwh。其中渠首電站裝機2臺，總裝機容量200+125kw；壩后電站裝機2臺，總裝機容量（2*250）800kw。水電站的電力全部通過XX河壩電站XX大廟口孌電站110KV變電站110kV線路送入電網，輸電距離2km。目前河壩電站總裝機容量為825KW，XX河壩電站擴容改造后總裝機容量達到1000 KW。輸電線路導線能滿足電能輸送要求。5.2電站技術改造任務XX河壩電站自1978年投產以來，已運行30多年。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

85、效率明顯降低。本次改造的主要任務是：（1）電站廠房陳舊破爛，廠房修整裝飾；（2）拆除1套水輪機組，升級改造3套水輪機組；（3）電氣設備的更新改造及；（4）生產建筑物必要的裝修。XX河壩電站電站擴容改造的主要任務有：電站廠房廠房裝飾。水輪發電機組、閘閥和調速器的更新改造；油、氣、水系統設備及管路更換；主變壓器和站用變壓更換改造；高低壓電氣設備的更換改造；控制保護監測系統的微機自動化改造；直流和通信系統改選；廠房和升壓站設備基礎、電纜溝道及構架、支架改造；廠房橋式起重機更換；5.3洪水標準和防洪特征水位選擇工程等別及建筑物級別XX河壩最大壩高31.4m，總庫容193.6萬m3，正常庫容102萬m3

86、。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SL252-2000，本工程為等工程，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。根據省水利水電總院2009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278.78m；50年一遇洪峰流量為321m3/s，相應設計洪水位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 電站改造裝機規模 徑流調節計算.1徑流系列 XX河壩壩址逐月平均流量直接從省勘測設計總院2009年編的湖南省XX縣蘆江水庫初步設計

87、報告引用，然后通過水文比擬法求得XX河壩壩址逐月平均流量。表51 XX河壩壩址各典型年徑流 m3/s頻率典型年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%豐水年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 電站設計保證率 根據GB50071-2002第條，XX河壩電站的設計保證率取85%。 .3 徑流調節計算原則和方法 XX河壩電站具有月調節性能，總庫容193.6萬 m3，有效庫容102萬m3。XX河壩電站引XX河壩經過水庫調節后來水進行發電。本次計算

89、時采用豐、平、枯三個典型年，按年調節水庫水能計算方法，逐月計算。.4水能計算 XX河壩電站的水能計算參照小水電水能設計規程（SL76-2009）介紹的有調節水電站水能計算方法進行。按三個代表年逐月平均流量進行出力和電量計算。計算成果匯總見表52。水文資料系列 Q 中為已知，機組出力按下式計算： N=AQ * H0 式中：H0發電水頭，H0=H-h H毛水頭，為水庫水位與尾水位之差 h管路水頭損失。 A平均出力系數，取A=8.0。表52 XX河壩電站設計代表年水能計算成果表設計代表年一二三四五六七八九十十一十二合計豐水年（P10%）渠首電站出力（Kw）23.16 23.16 34.49 14.7

90、3 76.08 140.40 80.39 111.24 47.89 渠首電站發電（萬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 壩后電站出力（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 壩后電站發電（萬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、首電站出力（Kw）22.57 22.57 33.62 14.36 74.16 136.85 78.35 108.43 46.68 渠首電站發電（萬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 壩后電站出力（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 壩后電站發電（萬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%）渠首電站出力（Kw）24.18 24.18 36.02 15.38 79.45 146.62 83.95 116.17 50.01 渠首電站發電（萬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 壩后電站出力（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 壩后電站發電（萬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 渠首電站多年平均發電量：40.5萬kwh；壩后電站多年平均發電量：250.3萬kwh通過計算XX河壩電站多年平均發電量290.8萬kWh，較改造前設計發電量220萬kWh增加發電量70.8萬kWh,增加比例為32.2%。較2002年至2011年共10年實際平均年發電量164.5萬kWh增加發電量126.3萬kWh。 裝機規模確定為了合理選擇發電流量，以便確定裝機容量和機組選擇設計，利用月平均來水量，考慮水頭損失后，進行徑流和水能計算。通過水能計算表3-6、3-7、3-8可以看出，原電站裝機容量選擇不合理，本次電站增效擴容改造，渠

94、首電站保留一臺2#200kw機組，取消1臺125kw機組，取消后機組發電量只減小1.6萬度；壩后電站裝機容量升級為2臺400kw，總裝機容量3臺1000kw。電站擴容分析壩后電站原建筑物過流條件滿足，配套機組造價增加18.5萬元，年發電量增加20.5萬度，收入增加6.15萬元，財務回收期年限僅3年，可行。6水工建筑設計及復核6.1設計依據工程等別及建筑物級別XX河壩壩址位于XX干流的上游，地處XX縣大廟口鎮，距大廟口鎮 1 km，距XX縣城35km。電站工程于1965年動工興建，1966年3月完成。壩體為鋼筋混凝土重力壩，最大壩高31.4m，總庫容193.6萬m3，正常庫容102萬m3，有效庫

95、容102萬m3。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。水庫設計灌溉XX縣的大廟口鎮、紫溪鎮2個鎮，設計灌溉面積2.7萬畝，目前，由于工程配套不完善及老化破損，實際灌溉面積僅1.17萬畝。本工程河壩總庫容為193.6萬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SL252-2000，本工程為等工程，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。根據省水利水電總院2009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278.78m；50年一遇洪峰流量為321m3/s，相應設計洪水位27

96、8.25m。設計資料特征水位：大壩正常水位276.3m,溢流壩項高程276.3 m。過壩流量：設計洪水流量（P=2%）321m3/s；校核洪水流量（P=0.2%）453 m3/s。廠區下水位：為渠道設計水位，總干渠設計水位257 m，河床設計尾水位254.5m。3,彈模E=800Mpa，泊松比u=0.2,砌體間摩擦系數f=0.75。地震烈度：本工程地震烈度為度，擴容改造中，樞紐建筑物不考慮設防。設計所遵循的主要技術規范（1）水利水電工程等級劃分及洪水標準SL252-2000（2）水利水電工程初步設計報告編制規程DL5021-93（3）水工建筑物荷載設計規范DL5077-97（4）水電站廠房設計

97、規范SL266-2001（5）水工隧洞設計規范SL279-2002（6）水電站壓力鋼管設計規范DL/T5141-2001（7）水工混凝土結構設計規范DL/T5057-1996（8）水利水電工程工程量計算規范DL/T5088-19996.2水庫樞紐建筑物大壩攔河閘為漿砌石重力壩，由溢流壩段和非溢流壩段組成，總長84.5m。非溢流壩段分為左、右岸壩段，左岸擋水壩段長15.0m，壩頂高程281.2m，壩頂寬3.5m，最大壩高31.4m。右岸廠房壩段長23.0m，壩頂高程276.3m。溢流段總長46.5m，溢流前緣凈寬44.0m，堰頂高程276.3m，最大堰高26.5m。堰面為WES曲線，下接1:0.

98、8的直線段，下游采用挑流消能，反弧半徑7m，挑射角25，挑流鼻坎高程263.2m，鼻坎寬度35.2m。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3.5m，向下逐漸變薄，至276.6m厚僅0.5m，至273.6m厚皆為0.5m，從273.6m至壩基約1.2m。防滲面板設計標號C15，面板布有6溫度鋼筋，縱橫間距各為30cm。整個防滲面板設有1條伸縮縫。輸水設施沖砂底孔布置于大壩左端，進口底板高程264.8m，斷面為城門型，寬1m，直墻高1m，園拱半徑為0.5m，涵身與壩軸線垂直線成左偏15夾角。整個涵身才用石灰石粗條石砌筑而成，管長28m，目前

99、已封堵廢棄。原發電引水管（即低涵）位于溢流壩的右端，為直徑1m的鋼筋混凝土壓力管，進口高程257.8m，管長21.62m，進口14.45m長與壩軸線垂直，后7.17m右轉24，管身為砼預制管，管壁厚0.12m。進口設鋼質平板直升式檢修閘門，由15T手搖絲桿啟閉機啟閉。1987年新建發電輸水涵后，已將此涵變為了沖砂底孔。灌溉引水管（即高涵）位于大壩左端，為漿砌石箱型涵，進口高程269.92m，斷面尺寸為0.5m0.7m。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。1987年新建發電、灌溉引水涵管位于大壩右端，進口高程261.8m，為鋼筋砼襯砌的圓管，主管直徑1.5m，出口分為三根岔管

100、，2根發電管，管內徑為0.8m，1根灌溉管，管內徑為0.7m。涵管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。河壩電站1）壩后電站設計裝機2250kw，主廠房尺寸為18.58.2（長寬）m。2）渠首電站設計裝機1*125+200kw，廠房尺寸為11.28.7（長寬）mXX河壩兩處電站總裝機容量4臺共825kw。6.3電站建筑物現狀及存在的問題樞紐建筑物除險加固情況XX河壩大壩樞紐工程于2009年經省水利廳鑒定為3類壩，已列入國家重點水閘除險加固項目。電站存在問題本次初步設計對XX河壩電站各建筑物進行了較全面的安全檢測與檢查，對工程各階段檔案資料進行了詳細的復查和統計分析，根據現場檢

101、測、檢查及檔案資料分析，水庫電站主要存在以下問題：（1）電站廠房陳舊，破損嚴重，必須廠房修整，重新裝飾。（2）發電輸水涵洞表面砼已經嚴重老化，多處出現脫落和蜂窩狀況6.4 發電進水涵洞復核計算6.4.1發電輸水涵洞過水能力復核：發電輸水涵洞位于大壩的右壩段，為鋼筋砼圓形涵管，內徑為1.5m，長25m，進口底板高程為261.8m。涵管原設計擴大流量Q=6 m3/s。增容后設計擴大流量Q=6m3/s。增容改造管徑驗算：、按彭德舒公式本電站水頭小于100m,采用“彭德舒”經驗式計算管徑式中:Qmax最大引用流量D為管徑，單位m；Q為設計流量6m3/s；經計算：D=1.42 m1.5 m，滿足要求！、

102、按國內經驗公式：D=0.639Q0.45經計算：D=1.43m，基本滿足要求！彭德舒公式和國內經驗公式計算都適合。所以管徑滿足設計要求，不需擴大管徑。、計算流速：v=4Q/D2經計算：改造前V3.39 m/s，改造后V3.39m/s。水錘計算計算：1)、壓力鋼管的水錘波的傳播速度 水的彈性模量 2.1104kg/cm2 E管壁材料的彈性模量，鋼管用2.1106kgcm2 D壓力水管內徑（cm） 管壁厚度(cm)經計算得：=1314m/s,2）水波在水管中來回傳播一次所需的時間s2L/0.038Ts 5S 即壓力水管中發生間接水錘。經計算水管的最大流速為3.39m/s水管內兩特性常數 =12.6

103、6 =0.092查水錘形式判別圖，可知是極限水錘。3）計算水錘壓力及其分布Z12/(2-)0.095 mY12/(2+)0.088m所以H升Z1H2.637mH降Y1H2.443m所以：壓力管道末端最大設計水頭H設HH27.0+2.637=30.4m，水錘壓力升高值小于30的毛水頭。水頭損失計算：用均勻流摩阻公式以及曼寧計算沿程水頭損失。用下式計算進口、彎頭、收縮等水頭損失：經計算水頭損失: hf+hj=0.28m。發電輸水涵洞強度和穩定分析：當涵洞洞徑一定時，涵洞環向應力的大小與流量增加無關，而與水頭有關，本次設計不增加水頭。因此發電輸水涵洞及抗外壓穩定條件不需復核，原輸水涵洞滿足要求。但電

104、站已經運行50多年，表面砼已經嚴重老化，多處出現脫落和蜂窩狀況。經湖南省水利水電總院安全評價報告，結構存在隱患，本次設計將對輸水涵洞全部用鋼板內襯，鋼板厚度為8mm，內徑1.5m。6.6廠區建筑物6.6.1 電站基本資料：XX河壩電站屬四等工程，其主要建筑物屬四級建筑物。6.6.2廠房1）壩后電站：本電站廠房為地面廠房，原已經裝機500kw，本次擴容至800kw，屬于4級建筑物，消防耐火等級為二級。廠房設計裝機2400KW，廠房尺寸18.58.2（長寬）m。機組間距為5.0 m，經按規范布置，滿足要求。廠房墻、柱、梁、板截面尺寸合理，結構無過大變形，無開裂等安全隱患，混凝土質量較好。下部為大體

105、積鋼筋混凝土，結構無變形，無開裂，穩定性好。從目前各室外觀及電站運行記錄看，各室結構完好，未發現開裂、漏水等不良結構情況，根據本次電站改造（電氣控制及輔助設備等）的要求，各室面積、高度、通風、采光等均滿足相關要求，無需改動。2）渠首電站：本電站廠房為地面廠房，原已經裝機125+200kw，屬于4級建筑物，消防耐火等級為二級。本次廠房設計裝機1200KW，原廠房尺寸11.28.7（長寬）m。為磚砌結構，目前雖破損，但結構安全，只做裝飾修整。6.6.3升壓站根據電氣設備改造設計，該升壓站內在對相關設備進行更新的同時，對相關設備構支架、基礎等進行更換和重新澆筑。7 水力機械7.1 發電機及水力機械存

106、在的主要問題XX河壩電站自上世紀70年代投產以來，已運行30多年，由于70年代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。因而使機組偏離電站實際運行參數，導致水輪機偏離高效率區，造成機組運行的平均效率低、耗水量大，水能資源未能得到充分利用的。機組投產初期，4臺機均能發出額定出力，機組效率水平為80%85%。目前，1#機組發電出力在80KW左右，在水庫處正常水位，水輪機過額定設計流量時， 2#機組出力160 kw左右， 3#、4#機出力在200 kw左右，機組出力降低1520%左右，機組效率水平已低于7

107、5%。因此，對電站進行增效擴容改造很有必要。7.2發電機及水力機械改造方案水輪發電機組改造設計.1電站基本參數水庫正常蓄水位：276.3m；水庫設計洪水位：278.52m（P=2.0%）；水庫校核洪水位：278.78m（P=0.2%）；壩后電站下游設計尾水位：254.50m；壩后電站最大水頭：24.3m；最小水頭： 7.3m；加權平均水頭：19.5m；設計水頭：19.5m；裝機容量：2250kw (改造前)；2400kw (改造后)；設計流量：3.42m3/s(改造前)；5.12 m3/s(改造后)；多年平均電能：190萬kwh(改造前)；250.3萬kwh(改造后)；年利用小時：3800(改

108、造前)；3128h(改造后)。渠首電站設計尾水位：257m；電站最大水頭：21.8m；最小水頭：6.0m；設計水頭：17.0m；裝機容量：1125+200kw (改造前)；1200kw (改造后)；設計流量：2.55m3/s(改造前)；1.47 m3/s(改造后)；多年平均電能：30萬kwh(改造前)；40.5萬kwh(改造后)；年利用小時：923H(改造前)；2026h(改造后)。.2機型選擇1）渠首電站目前渠首電站1#機組水輪機型號為ZD661-LMy-60，配套發電機型號為TSN59/741-8，額定轉速750r/min，額定功率125kw，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.38k

109、v，原湖南省XX水電設備廠出品，為1972年9月的產品，運行至今已有30多年，現已不能正常發電，達到了報廢標準。本次設計取消1#機組，進行拆除。渠首電站2#機組水輪機型號為HL123-WJ-50，配套發電機型號為TSWN85/3，額定轉速750r/min，額定功率200kw，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.38kv，原湖南省邵陽市水輪發電機廠出品，為1979年9月的產品，根據XX河壩電站改造條件和實際需求，吸取同水頭段軸流式水輪機組選型的經驗，推薦天津電氣傳動設計研究所開發的HLA244、HLA551c轉輪與原機組HL123進行機組選型比較，三種機型技術參數比較見下表7.2-1。表7.

110、2-1 機型選擇主要技術參數比較表參 數原方案方案一方案二水輪機型號HL123-WJ-50-LJ-HLA244-WJ-50HLA551c-WJ-50最大水頭Hmax(m)21.821.821.8最小水頭Hmin(m)6.018.518.5額定水頭Hr(m)171717額定流量Qr(m3/S)1.731.621.65額定出力(KW)220220220額定轉速(rpm)60010001000額定點模型效率(%)/90.592.5效率修正值/-1.5-1.5額定點真機效率(%)/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無論

111、設計工況點效率、最高效率、轉輪汽蝕條件在三種機型中均最優。故推薦選用HLA551c轉輪。水輪機型號HLA551cWJ50， 配套發電機為SFW2008/850。2）壩后電站壩后電站3#、4#機組容量250kw，水輪機型號均為HL260-WJ-60，配套發電機型號為TSWN90-19，額定轉速600r/min，額定功率因數0.8（滯后），額定電壓0.4kv，2臺水輪發電機組均為邵陽市水輪發電機廠90年代產品，水輪機轉輪磨耗嚴重，目前最大出力200 kw，此時發電機發熱嚴重，機組效率水平為80%。根據XX河壩壩后電站改造條件和實際需求，吸取同水頭段混流式水輪機組選型的經驗，推薦天津電氣傳動設計研究

112、所開發的HLA244、HLA551c轉輪與原機組HL260進行機組選型比較，轉輪具體參數見表7.2-2，三種機型技術參數比較見下表7.2-3。表7.2-2 HLA244、HLA551c和HL260模型轉輪參數表模型轉輪n110（r/min）Q110（l/s）mO（%）Q11（l/s）m（%）導葉高度HL260-2575100085.4129081.40.280.378D1HLA244-3580108091.7127586.50.150.315D1HLA551c-3579.5110693.2133689.80.1210.304D1表7.2-3 機型選擇主要技術參數比較表（2400kw）參 數原方

113、案（250kw）方案一方案二水輪機型號HL260-WJ-60-LJ-HLA244-WJ-71HLA551c-WJ-71最大水頭Hmax(m)242424最小水頭Hmin(m)7.37.37.3額定水頭Hr(m)21.019.519.5額定流量Qr(m3/S)1.32.912.91額定出力(KW)450445445額定轉速(rpm)750500500額定點模型效率(%)83.59092.5效率修正值-1.5-1.5-1.5額定點真機效率(%)8288.591.0最高模型效率(%)85.491.793.2吸出高度Hs(m)2.05.05.72400kw機組選型：由表7.2-3可知：HLA551c無

114、論設計工況點效率、最高效率、轉輪汽蝕條件在三種機型中均最優。故推薦選用HLA551c轉輪。水輪機型號HLA551cWJ71， 配套發電機為SFW40012/990。考慮XX河壩壩后電站原有老機組已運行近40年，因機組老化及磨損效率下降較多且故障頻發，而新轉輪無論效率及單位流量均較原轉輪為優，故本次一并將原2臺老機組全部進行擴容更新改造。發電機與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， 3#、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。具體改造內容見表7.2-5

115、、7.2-4。表7.2.4 壩后電站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HL260-WJ-60 更換為HLA551cWJ712臺2發電機TSWN90-19更換為SFW400-12/9902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FKL-21更換為新型號靜止可控硅2臺5進水閥Z45T-10 Dg800更換為Z945T-10 Dg8002臺6吊車新增1臺5t電動單梁起重機1臺表7.2.5 渠首電站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ZD661-LMy-60 拆除1臺HL123-WJ-50更換為HLA55

116、1cWJ501臺2發電機TSN59/741-8 拆除1臺TSWN85/3更換為SFW2008/8501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臺復核機組安裝高程XX河壩渠首電站：水輪機廠家允許吸出高度HS4.0m，而電站實際安裝高度為+2.5m，安裝高程有較大的裕量，滿足要求。XX河壩壩后電站：水輪機廠家允許吸出高度HS5.7m，而電站實際安裝高度為+2.0m，安裝高程有較大的裕量，滿足要求。調節保證復核計算XX河壩壩后電站考慮2臺機組在設計水頭下同時甩100負荷時，調速器關閉時間5s，調保計算結果如下：水輪

117、機最大壓力上升 max=30.6%50%機組最大轉速上升 =41.0%0，EIRR=21.82%12%。說明項目經濟上是有投資價值的，能給社會創造較高的產出。并根據敏感性分析可知，本項目在國民經濟評價中有著較強的抗風險能力。有較高的投資開發價值。14.4評價結論經過分析，該電站增效擴容有良好的經濟效和社會效益，可挖掘發展可再生能源、促進節能減排，也可通過改造達到消除電站安全隱患、保障公共安全的需要。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。表141 財務指標匯總表序號項目單位指標1總投資萬元212.77 1.1靜態固定資產投資萬元212.77 1.2建設期利息萬元0.00 1.3流動資金萬元0.00 2電價元/kWh0.3 3銷售收入總額萬元36 4總成本費用總額萬元8.665銷售稅金附加總額萬元1.086所得稅總額萬元20.52 7利潤總額萬元684 8盈利能力指標8.1投資利潤率16.92%8.4全部投資財務凈現值萬元38.38.5全部投資財務內部收益率12.35%8.6投資回收期年7.5