接仙桥一级电站增效扩容改造项目初步设计报告.docx
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接仙桥一级电站增效扩容改造项目初步设计报告
1综合说明
1.1绪言
接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。
接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。
该电站地处兰门河流域，电站工程区周围没有居民住宅区，无其他相互干扰的生产企业，多为荒山野岭，岩石出露，杂草丛生，植被茂盛，下游为接仙桥水库，对自然环境的损害十分轻微。
接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产。
该水电站已取得取水许可证、电力业务许可证。
由于本工程建设年代久远，机构人员变迁频繁，以及资料管理不善，接仙桥一级水电站已无法完整提供可行性研究及批复文件、工程初步设计及批复文件等。
该水电站集雨面积为4km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kw.h。
其中水轮机型号为XJ02-W-40/1*10，额定出力160kw，最大水头100m，额定水头75m，最小水头60m，额定流量0.33m3/s。
发电机型号TSN74/29-8，额定功率160kw，额定电压0.4KV，额定电流288A，额定转速750r/min，满载励磁电压30.4V，满载励磁电流135A。
由于机电设备老化，机组效率降低，近三年实际平均发电量28.18万kwh，小于设计年发电量60万kwh。
为贯彻落实《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发【2011】1号）和《中华人民共和国可再生能源法》精神，提高水能资源利用效率，保障农村用电需要，促进农村水电持续有序发展，中央财政从可再生能源发展专项资金中安排资金，支持开展农村水电增效扩容改造试点工作。
我设计单位受博罗县接仙桥水库管理所的委托，2012年1月开始实施初步设计工作，2012年5月完成了初步设计任务。
博罗县接仙桥水库管理所接仙桥一级电站增效扩容改造项目初步设计报告依据《农村水电站增效扩容改造项目初步设计指导意见》、《小型水电站技术改造规范》（GB/T50700-2011）及《小型水电站初步设计报告编制规程》（SL179－2011）等进行编制。
接仙桥一级水电站地理位置图
设计本着电站现有工程条件及实际，以讲究经济效益为原则，积极采用先进技术与设备，在潜力挖掘、增装容量、设备更新改造、引水枢纽及建筑物改造完善、施工组织设计、工程总概算、经济评价等诸方面，进行了认真的可行性分析与论证，现已编制出《接仙桥一级水电站增容改造初步设计报告》并上报提请审定。
1.2水文
1.2.1水文基本资料
接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，接仙桥水库上游，地处东江中下游地区。
接仙桥一级电站为渠道引水式水电站，集雨面积为4.0km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kwh。
根据博罗县气象站观测资料统计，多年平均气温为22℃，最高气温38.4℃（1963年9月5日），最低气温-2.4℃（1963年1月15日）。
多年平均相对湿度为80%，日照时数2054h，全年无霜期342d。
流域内降水分布不均，上游相对大、下游相对小，据统计，博罗站多年平均降水量为1827mm。
降水的年内分布不均匀，造成春旱夏涝，降水量主要集中在4月～9月，占全年降水量的83.5%，10月至次年3月降水量只占全年降水量的16.5%。
根据博罗气象站蒸发观测资料统计，多年平均水面蒸发量为1741.5mm，最大年蒸发量1996.1mm（1963年），最小年蒸发量1433.4mm（1997年）。
蒸发分布不均匀，一般夏秋高温期蒸发量大，约占全年蒸发量的60%；冬春蒸发量相对较小，占全年蒸发量的40%。
根据博罗气象站近30年资料统计，对全县影响较严重的台风有26次之多。
最大的1979年8月2日一次台风，实测最大风速为34m/s，属12级台风，历年10min最大平均风速为16.3m/s，风向为E。
1.2.2径流
流域夏秋雨多、冬春雨少，径流主要由降雨形成，径流年内分配基本上与降雨相应，约83%的雨量集中在汛期4～9月，枯水期为每年10月～次年3月。
接仙桥一级水电站多年平均流量Q=0.15m3/s，径流总量为460.0×104m3。
1.3工程地质
本次电站增效扩容改造工程主要是对机电设备等进行改造，不涉及厂房等土建工程。
本次主要是对工程所在地的区域地质情况以及结合现场实际勘察和电站多年运行情况进行描述。
从现场查看以及工程多年运行情况反映，电站厂房周围山坡平缓，植被发育好，工程多年运行都未发现有滑坡和崩塌等不良地质情况。
从电站运行情况可知，电站周边山坡稳定性良好。
本电站不存在滑坡、崩塌以及泥石流等不良地质隐患。
根据有关地质资料显示，区内出露的地层主要为加里东期变质花岗岩和燕山
期花岗岩，自老至新分述如下：
㈠、寒武系（є）：
主要为薄层灰岩、泥灰岩夹砂页岩组成；
㈡、泥盆系中统（D21）：
主要岩性为灰白色厚层状石英砾岩、砂质砾岩、细~粗砂岩、砂质页岩等；
㈢、泥盆系中统（D22）：
主要岩性为灰色厚层砂岩、砂质页岩夹泥页岩、底部为砂砾岩；
、白垩系上统（K2）：
主要岩性为紫红色凝灰质砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、页岩，顶部一层流纹岩；
、第四系（Q）：
主要分布在沿河及平坦地区，由粉质粘土、粘土、细砂、粉砂和砾石等组成。
本工程库区属亚热带雨气候，雨量充沛，为地表径流和地表水对地下水补给提供了良好的条件。
1.4工程任务与规模
1.4.1工程任务
本电站增效扩容改造项目的工程任务是通过改造机电设备提高能源利用效率，增加电站的发电量，提高电站的发电效益；保障农村用电需要，促进农村水电持续发展。
1.4.2工程规模
接仙桥一级水电站为渠道引水式水电站，电站装机为1*160kw，水轮机的型号为：
XJ02-W-40/1*10，发电机的型号为：
TSN74/29-8，设计水头为75m，工程规模为小
（2）型。
1.4.3工程等别及建筑物级别
按照《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000）对水利水电工程有关条文规定，接仙桥一级水电站装机容量小于1×104KW，属Ⅴ等工程，工程规模为小
（2）型。
接仙桥一级水电站为渠道引水式的小
（2）型水电站，工程等别为V等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。
1.4.4电量计算
接仙桥一级水电站没有实测径流资料，径流是通过雨量推算得出，本阶段采用频率为10%、50%、90%三个典型来水频率的径流成果进行设计。
由水能计算成果得知，装机容量为160千瓦时，设计流量为0.27m3/s，年发电量为53.83万千瓦时；装机容量为200千瓦时，设计流量为0.338m3/s，年发电量为58.30万千瓦时，具体计算见第三章。
1.5改造设计
本电站增效扩容改造项目主要改造的项目为更换水轮机、发电机、主变压器、励磁装置及控制屏。
1.6消防设计
本工程消防设计贯彻“预防为主，防消结合”和确保重点、兼顾一般、便于管理、经济实用的原则。
设计中，采用“一防、二断、三灭、四排”的综合消防技术措施。
本工程消防设施的配置应以消防自救为主，外援为辅。
在工程总体布置中消防车道、防火间距、安全出口均应按满足规范要求设计。
选用的消防设备均应安全可靠、使用方便、技术先进、经济合理，并满足本工程中的特殊要求。
所选用的产品均应为经国家有关产品质量监督检测部门检验合格的产品。
本工程消防总体设计采用综合消防技术措施，消防系统的功能均要求从防火、监测、报警、控制、灭火、排烟、救生等七个方面进行完善的设计，力争做到防患于未“燃”。
一旦发生火灾能确保在短时间内予以扑灭，使火灾损失减少到最低程度。
1.7施工组织设计
1.7.1施工条件
本工程所在地气候温和，湿润、雨量充沛，多年平均雨量1795mm，汛期4～9月其降雨量占全年83.5%，枯水期10月至次年3月降水量只占全年降水量的16.5%。
多年平均气温为21.8℃，最高气温37.9℃（1963年9月5日），最低气温-2.4℃（1963年1月15日）。
多年平均相对湿度为80%，日照时数2054h，全年无霜期342d。
交通：
本工程施工交通条件一般，可以利用现有的林区道路作施工道路。
通讯：
工程施工对外通讯条件较好，可以利用手机通讯。
供电及生产生活用水：
工程区内供电电网已形成，能满足工程需要，可就近架线使用；生产用水可从电站旁边的沟渠抽取，消防和生活用水可就近抽取旁边山涧小溪的水。
施工材料：
本工程基本不涉及土建项目，所需要的建筑材料满足要求。
1.7.2施工总布置
本工程施工区设一个施工区。
各工区尽量靠近项目点布置，工区生活和办公用房可采用租借民房结合少量搭建临时工棚的办法解决，设计临时工棚总面积40m2。
项目点区内供电网、通信网已形成，施工、照明用电可就近架线搭接至电网上，施工可直接用水泵从河道抽取，生活用水可从山涧小溪中抽取。
1.7.3施工总进度
本工程施工交通和水电供应条件较好，同时，施工临时用房也可考虑租用，因此施工临建工程较小，施工准备期很短，开工后即可进行主体工程施工。
本工程总工期为2个月（不含筹建期）。
其控制性进度为机坑改造和机电设备安装。
1.8环境保护及水土保持设计
本电站工程改造项目施工期会生产对社会及自然环境不利的影响，根据有关法律、法规及条例，依据技术标准、规范及相应技术资料，需对施工期生态、水质、空气进行保护，对噪声进行防治，对固体废物进行处理。
经分析，本电站工程改造项目带来的社会经济效益远大于负面影响，不存在影响该工程建设的决定性环境破坏制约因素，因此，从环境保护来讲本工程建设是可行的。
工程环境保护概算总投资为3.3万元。
本电站改造工程主要是机电设备改造，不涉及土建项目，不涉及动土等，故本工程不涉及水土保持项目。
1.9工程管理
根据本电站增效扩容改造工程的规模、管理的任务和运用特点，并参照水利部有关工程管理的规定，本工程项目建设法人单位为接仙桥水库管理所，为事业法人。
依照有关法律法规、设计规范以及上级有关文件精神，划定一定范围由工程管理单位统一管理负责实施管理。
工程管理范围：
1）拦河坝、电站厂房、引水系统、压力前池、进水口、压力管道、尾水渠、升压站、消防、供水设施、观测、专用通信设施、进厂交通设置等建筑物；
2）管理单位生产区、生活区建筑：
包括办公室、仓库等；
3）综合开发经营生产基地。
1.10劳动安全与工业卫生
根据《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》DL5061－1996的要求，为了严格遵循国家已经分布的政策、法规，贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，在设计中结合工程实际，积极采用先进的技术措施和可靠的防范手段，做到水利水电建设工程项目投产后符合劳动安全卫生的要求，保障劳动者在劳动过程中的安全与健康。
由于本工程的建筑物布置、设计和设备选型均按各自的规程规范进行，因此，工程本身的安全和设备的质量问题，均能得到安全保证。
劳动安全与工业卫生设计，着重反映工程投产后职工及劳动者的人身安全与卫生方面紧密相关的内容，分析生产过程中的危害因数，提出防范措施和设计方面的对策。
1.11节能设计
本工程从设计、施工到运行各个环节都采取了有效的节能措施，总结如下：
（1）主要建筑物型式的选择具有节约水泥、快速施工、简化温控、工期短及节省投资等优点。
（2）在采取了节能降耗措施后，施工期的能耗总量为：
柴油0.36t，汽油0.1t，电204kwh。
（3）施工及运行期充分利用自然光，减少用电量。
综上所述，本工程按照节能、节地、节材、节水、资源综合利用要求进行设计，符合节约能源的基本国策。
1.12工程概算
本次电站增效扩容改造项目工程设计的主要工程项目有：
更换机电设备等。
主体工程主要工程量：
更换1台水轮机、1台发电机、1台励磁装置、1台控制屏、1台变压器及电缆等。
工程总投资53.15万元，工程静态总投资53.15万元。
施工总工程期2个月。
设计概算编制水平年为2011年第4季度。
文件及定额依据为：
编制办法及计费标准执行2006年广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电工程设计概（估）算编制规定》（以下简称“编制规定”）。
建筑工程执行广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电建筑工程概算定额》。
设备安装工程执行广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电设备安装工程概算定额》。
施工机械台时费执行广东省水利厅粤水基（2006）2号文颁发的《广东省水利水电工程施工机械台班费定额》。
本工程初步设计报告的工程量、设备材料清单、施工组织设计等设计资料。
2011年第三季度政府有关部门关于工资、费用的现行政策和材料、设备的市场价格。
人工工资：
根据“编制办法及费用标准”的有关规定和广东省水利厅粤水建管【2011】105号关于公布《广东省水利水电工程设计概（估）算编制规定（试行）》人工预算单价调整的通知，工程地处六类工资区，人工预算单价38.54元/工日。
工程总投资53.15万元，工程静态总投资53.15万元。
1.13国民经济评价
经济评价以国家发改委、建设部2006年7月发布的《建设项目经济评价方法与参数》第三版和水利部发布的《水利建设项目经济评价规范》（SL72—94），《小水电建设项目经济评价规程》（SL16-2010）为依据，社会折现率取,12%，建设期两年，运行期按二十年计，计算基准点为建设期初，投入和产出均按年未发生和结算。
按《规程》、《规范》要求计算的三项国民经济评价指标为：
EIRR=18%、ENPV=18万元、EBCR=1.276，可见项目在经济上才合理可行。
本项目这三项指标均高出规定值较多，可见国民经济效益良好。
财务评价指标为：
财务内部收益率=16%，财务净现值=27万元，静态投资回收期为6.95年。
由财务评价可知，本项目财务收支可行。
附：
工程特性表
工程特性表
序号
名称
单位
改造前
改造后
一
水文
1
流域面积
km2
4
4
2
设计代表性径流深
mm
1150
1150
三
主要设备
1
水轮机
型号
XJ02-W-40/1*10
XJ02-W-50/1*11
设计水头
m
75
75
单机流量
m3/s
0.33
0.35
额定转速
r/min
443~610
693
台数
m
1
1
2
发电机
型号
TSN74/29-8
SFW200-10/850
设计水头
m
75
75
单机流量
m3/s
0.33
0.35
台数
m
1
1
3
调速器
型号
不详
SDT-200
台数
台
1
1
4
励磁装置
型号
TKL11
无刷励磁装置
台数
台
1
1
5
控制屏
型号
BSK-10-160/400
DKF-10A-200KW
台数
台
1
1
6
变压器
型号
S7-200KVA/10
S11-250kvA10/0.4kv
台数
台
1
1
四
经济指标
1
工程总投资
万元
53.15
2
各组成部分投资
建安工程
万元
12.41
设备购置
万元
26.62
独立费用
万元
8.45
基本预备费
万元
2.87
环境保护部分
万元
3.3
水土保持部分
万元
0
3
经济评价
经济净现值ENPV
万元
18
经济内部收益率EIRR
%
18
经济效益费用比EBCR
1.276
财务净现值ENPV
万元
27
财务内部收益率
%
16
静态投资回收期
年
6.95
2现状分析及改造必要性评价
2.1现状分析
2.1.1工程现状
接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。
厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。
接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产。
该水电站集雨面积为4km2，设计水头为75m，装机容量为1*160kw水轮发电机组，设计年发电量为60万kw.h。
其中水轮机型号为XJ02-W-40/1*10，额定出力160kw，最大水头100m，额定水头75m，最小水头60m，额定流量0.33m3/s。
发电机型号TSN74/29-8，额定功率160kw，额定电压0.4KV，额定电流288A，额定转速750r/min，满载励磁电压30.4V，满载励磁电流135A。
由于机电设备老化，机组效率降低，近三年实际平均发电量28.18万kwh，小于设计年发电量60万kwh。
2.1.2水工建筑物问题
2.1.2.1首部枢纽
本电站为渠道引水式水电站，无首部枢纽。
2.1.2.2引水系统
引水系统工程由陂头、引水渠道、压力前池、压力管道和尾水道组成。
一、陂头
设雍水小陂头两座，分设在前池左右两侧，1990年施工前，为了有效蓄水，在前池右方设置了南楼引水渠（长1135m），渠首接长20m，高2m的南楼陂头一座，为浆砌石硬壳陂，电站运行后，发现水头不足，故在前池左边原溢流水道增设补水渠一道，长600m，渠首紧接高1m，长6m的蓄水小陂头（晒网石陂头）一座，为浆砌石硬壳陂。
二、引水渠道
引水渠道紧接陂头，为明渠引水，沿山势蜿蜒到达前池，引水渠道过水断面为梯形，右渠道（南楼引水渠）全长约1135m，左渠（补水渠）为600m，为浆砌石护坡，临水面用水泥砂浆批荡、防渗。
渠道设计最大引水流量为0.5m3/s。
左渠、右渠引水渠中部均设有溢流侧堰，为自由出流无闸门控制，溢流面无大的冲坑，运行正常，溢流侧堰接泄水道，排至下游接仙桥水库库区。
渠道沿线开挖后的边坡大部分植被恢复良好，渠道沿线边坡稳定，无大的滑坡、崩塌现象。
部分引水渠道两侧杂草较多。
三、压力前池
左右引水渠道末端汇合处南侧布置有压力前池，前池库容为50m3，由池身、压力管道和进水口组成。
前池进水口设置人工清污细格拦污栅1道，池身为浆砌石压力墙，砼防渗。
前池溢流主要利用左渠（补水渠），该渠道原就是前池溢流水道，其前方约130m为原溢流水道出口，现设有渠道溢流侧堰。
此外，右渠道（南楼引水渠）距前池约120m处也设有渠道溢流侧堰，渠底埋设有冲砂管（设手动闸阀Φ300mm）。
前池局部设盖板，但仍有局部高出2m平台周边未设护栏，其他设施运行正常。
四、压力管道
压力管道采用钢管，数量1根，明管布置在厂房后山坡上，一管一机单元供水方式，进入厂房后接进水阀。
压力管道主管全长120m，主管内径450mm，额定水头75m。
在压力管道起点、中点、终点共设置多个镇墩，镇墩间设置多个支墩，间距约为5m，连接处设置伸缩节。
前池端的压力管道为铸铁管，内直径约为Φ150mm，开口高于2m。
压力管道顺水流方向左侧设置巡检梯道，管槽开挖后未进行支护，目前无滑坡、坍塌等不良地质现象。
五、尾水道
电站尾水道为门拱式涵道，浆砌石砌筑，尾水引出厂房后排至下游接仙桥水库库区。
2.1.3机电设备问题
2.1.3.1水力机械
（1）水轮机存在问题
接仙桥一级水电站水轮机型号为：
XJ02-W-40/1*10，设计水头75m。
经过二十来年的运行，机组的出力逐年下降，在额定工况下，机组出力达不到额定出力（额定工况下，机组功率160kW）其主要原因是：
机组年久老化，效率低并随时都有可能损坏配件，给安全运行造成严重隐患。
其他水力机械基本满足要求。
2.1.3.2电气部分
（1）发电机设备现状及存在的问题
本电站工程于1990年安装了1台TSN74/29-8发电机，至今运行已有二十年，老化已相当严重，主要体现在发电机各原件严重生锈、绕组和铁芯损耗大、发电机发热严重等方面，目前发电机的效率已大大降低。
（2）发电机磁装置现状及存在的问题
要使发电机安全和稳定地运行，发电机励磁系统的性能是关键，现使用的励磁系统采用1台TK11同步发电机可控硅静止励磁装置和一台励磁变压。
机组正常停机采用逆变灭磁，事故停机时采用磁场断路器加消能元件灭磁，同时设有过流、过压、限流、灭磁保护装置。
现场检查：
励磁柜和开关电柜线路积尘严重，励磁变压易受潮，接线端子裸露无防护，励磁效果不好。
（3）电站接入系统方式及主接线
接仙桥一级水电站为引水式电站，装机容量为1*160kw，根据电力系统规划：
主变压器侧采用单母线不分段接线型式，10kv出线一回并入电网。
输电线路距离11.5km。
接仙桥一级水电站电气主接线采用发-变组单元接线方式。
（4）主变存在的问题
本电站的输配电系统设1台S7-200kvA10/0.4kv变压器，三相油浸自冷电力变压器，单台容量为200KVA。
本站主变目前已运行了近20来年，主变压器已老化严重，变压器的绝缘老化已分成严重，变压器的损耗和噪音已大大增大，变压器效率低下，增加了运行成本。
（5）配电设备和成套装置存在的问题
发电机控制屏型号为BKF-10-160/400,额定电流400A，电压400V。
发电机出线柜主断路器现为DW10，时有发生因短路不能有效断流，而烧坏电器设备的事故。
HD13刀开关操作已不灵活，断口生锈。
其他设备生锈也很严重。
（6）汇流母线
发电机汇流母线截面太小，已不能满足机组容建的要求。
（7）发电机的出线电缆
发电机的出线电缆不能满足机组扩容的要求。
2.1.3.3金属结构及其它
本工程金属结构主要包括进水闸门、拦污栅及压力钢管等。
目前金属结构运行良好。
3水文分析及水能复核
3.1流域概况
接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇坳岭村，厂区枢纽前有林间小道与下游接仙桥水库旁的管养房相通，再沿水泥道路及乡道连接到G324线，距离福田镇约6km，交通相对便利。
接仙桥一级水电站于1990年3月开工建设，1990年12月投产，为渠道引水式水电站，无首部枢纽，引水渠道2条，沿渠面小道可到渠首分别设置的集水小陂头，通过渠道集取山间雨水进行发电的电站。
该电站地处兰门河流域，电站工程区周围没有居民住宅区，无其他相互干扰的生产企业，多为荒山野岭，岩石出露，杂草丛生，植被茂盛，下游为接仙桥水库，对自然环境的损害十分轻微。
3.2气象
3.2.1概况
沙河流域地处亚热带季风气候区，在大陆和海洋的双重影响下，一年四季阳光充足、雨量充沛、气候温和、空气湿润。
流域一般4月进入汛期，9月底结束，4～9月雨量占全年雨量的83.1%。
3.2.2气象要素统计
接仙桥一级水电站位于博罗县福田镇，本项目气象资料使用博罗县气象站的观测资料。
该站于1956年11月年设站，观测项目有气温、湿度、气压、日照、降水、蒸发、地温、风速和风向等。
3.2.2.1降雨量
博罗县处于低纬度，水资源丰富，气候特点为秋夏雨多、冬春雨少。
根据博罗县气象站1960～2000年资料统计，多年平均降雨量为1827.0mm，最大年降雨量2529mm，发生在1983年，最小年降雨量1093mm，发生在1963年。
但降雨量年内分配不均，春旱夏涝，汛期4～9月雨量占全年雨量的83.1%，该站各月降雨量统计成果见表3-1。
表
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