白莲河二级电站初设报告审定本许建文汪.docx
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白莲河二级电站初设报告审定本许建文汪
设计证书等级：
甲级质量体系认证
证书号：
A142005915注册号：
05211Q20002R2M
湖北省浠水县
白莲河二级电站增效
扩容改造工程
初步设计报告
（审定本）
湖北省水利水电规划勘测设计院
二零一一年十月
分管院长：
徐平
分管总工：
秦昌斌
项目经理：
梅岭
核定：
孟晓亮秦昌斌
审查：
刘学知常景坤胡旺生王桥民
陈亚辉刘拥兵叶永
校核：
曹国良梅岭刘九张进洁
贺宇红余凯波郭小刚
编写：
曹国良谢宏杨明云许建文
汪承林沈立群朱琛洁熊坤杨
陈卓梁华
白莲河二级电站工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
改造前
改造后
一
水文
坝址以上流域面积
K㎡
1958
1958
多年平均流量
m³/s
41.9
41.9
电站满发流量
m³/s
68.6
72.68
相应尾水位
m
45.45
45.493
二
水库
正常蓄水位
m
55.1
55.1
正常蓄水位以下库容
万m³
450
450
死水位
m
53.1
53.1
死库容
万m³
181
181
三
工程效益
装机容量
mw
5
5.4
保证出力（P=85%）
MW
1.286
多年平均年发电量
万kW⋅h
1435
1976
年利用小时数
h
2870
3658
四
主要建筑物
主厂房平面尺寸
m×m
30.73×9.66
30.73×9.66
发电机安装高程
m
51.65
51.65
水轮机安装高程
m
45.83
45.83
五
主要机电设备
最大工作水头
m
12.0
9.53
额定水头
m
10.1/10.2
9.0
水轮机型号及台数
台
ZD510-LH-180
4
ZDJP502-LH-180
4
额定流量
m³/s
16.6
18.17
发电机型号及台数
台
TS260/42-24
TS260/40-24
2/2
SF1350-28/2600
4
单机容量
MW
1.25
1.35
发电机功率因数
滞后
0.8
0.8
机组综合效率
％
72.0
84.5
电站综合效率
％
70.0
80.0
额定转速
r/min
250
214.3
额定电压
KV
3.15/6.3
6.3
主变器型号及台数
SJL-
2
S11
2
主变压器容量
MVA
2＊4.0
2＊4.0
六
施工工期
总工期
月
9
七
效益及投资
电量增效扩容潜力
万kW⋅h
1435
1976
电能增加38%
千瓦投资
万元
4484.8
工程投资
万元
2421.81
建筑工程
万元
29.26
机电设备及安装
万元
1942.38
金属结构设备及安装工程
万元
临时工程工程
万元
21.68
独立费用工程
万元
249.19
基本预备费
万元
133.72
1综合说明
1.1设计依据
◆水利部《关于开展农村水电增效减排工程规划编制工作的通知》（水规计【2009】610号）
◆水利部《关于抓紧做好农村水电增效扩容前期工作的通知》（办水电函【2011】327号）
◆财政部、水利部《农村水电增效扩容改造财政补助资金管理暂行办法》【2011】504号文
◆水利部《省级农村水电增效扩容实施方案编制要求》
◆《小型水电站初步设计报告编制规程》SL179－2011
1.2概述
浠水县白莲河二级电站（以下简称二级电站）和浠水县白莲河四级电站（以下简称四级电站），是浠水河流域梯级开发的两个河床式电站，是浠水县小水电的两个骨干电站，也是浠水县两座最大的发电站。
上游有白莲河一级电站——白莲河发电厂，属有多年调节能力的坝后式电站，其总库容11亿方，有效调蓄库容5.72亿方，其多年平均发电径流量96571万m³。
白莲河二级电站位于浠水县关口镇长流湾，距浠水县城22公里，于1971年兴建，75年开始发电，总装机容量5000KW（4×1250KW）。
电站设计水头9.4米，最大水头10米，最小水头8米，设计发电流量70m³/s，保证出力4600KW，设计年利用小时3000小时，设计年发电量1500万kw.h。
电站原有主要设备为：
水轮机型号ZD510-LH-180，1#、2#发电机型号TS-260/40-24，3#、4#发电机型号TS-260/42-24，调速器型号GT-1500。
该站是河床式电站，电站布置在河的右岸，河道中布置有拦河坝，坝高12米，共有14孔，每孔净宽10米，有固定钢闸门14块，闸门高6.4米，拦河坝全长200米，最大泄洪流量4750m³/s。
拦河坝上建有长200米，宽6.5米公路桥一座。
1.3现状分析与评价
1.3.1现状分析
（1）水轮发电机组磨损严重、安全隐患多
白莲河二级电站水轮发电机组普遍磨损、老化严重，发电机线圈绝缘劣化，下导轴颈磨损严重，已成椭圆，温度高，导致机组效率低、震动大；现用水轮机均为70年代前设计制造的普通转轮，水能转化效率在76﹪左右，效率低，运行状态不稳定。
高效区狭窄、振动区范围大、空化性能差等，过流部件漏水严重，严重影响机组的安全运行，降低了电站的发电效益。
（2）电气设备老化严重、能耗高
白莲河二级电站的变压器介损严重超标，已不能保障安全经济运行；其它一次设备，特别是6kV和35kV开关设备，都是按上世纪六、七十年代配置的开敞式无防护型设备，绝缘老化，介损、接触电阻远远大于规程要求，运行超温、漏油严重，性能极不稳定，早已属淘汰产品，且市场上已无法选购备品备件，维护检修困难；行车早已到强制报废年限，一直超龄运行；蝶阀存在动作不可靠、漏油、漏水严重。
（3）设备技术普遍落后，自动化水平低
白莲河二级电站励磁、调速、监控、保护系统及水机自动化由于技术落后、设备陈旧、自动化水平低，运行调度动作不可靠，无论是响应速度还是调节品质都无法满足电网调度和安全生产的要求。
缺乏以计算机监控保护技术为主的控制保护设备。
1.3.2评价
白莲河二级电站建站30多年，机电设备均已超过水电站设计使用年限，机电设备普遍老化严重：
发电机线圈绝缘老化，下导轴颈磨损严重，已成椭圆，温度高，导致机组效率低、震动大；变压器介损严重超标，已不能保障安全经济运行；其它一次设备，特别是6kV和35kV开关设备，都是按上世纪六、七十年代配置的开敞式无防护型设备，绝缘老化，介损、接触电阻远远大于规程要求，运行超温、漏油严重，性能极不稳定，早已属淘汰产品，市场上已无法选购备品备件，维护检修困难。
除主机设备外，励磁、调速、保护系统及水机自动化技术落后、设备陈旧，动作不可靠。
无论是响应速度还是调节品质都无法满足电网的要求。
为改变机组设备陈旧老化的现状，提高电站发电效益，增强电站发电能力，电站的机电设备更新改造势在必行。
1.3.3改造内容
1.3.3.1水机
（1）更换电站水轮发电机、更换转轮、主轴、更换顶盖、底环、活动导叶等设备。
（2）更新电站调速器、机组辅助设备。
1.3.3.2电气
（1）更新电站电气一次设备。
（2）更新电站励磁设备。
（3）新增电站监控、视频、保护系统设备。
1.4水文
1.4.1流域概况
浠水是长江中游北岸一级支流，流域的北部为淮河流域，东南与蕲水相邻，西北与巴水毗邻，长江自西向东南横流于浠水的南缘。
浠水流域跨英山、罗田、浠水三个县，干流发源于英山县境内大别山麓，上游分东、西两支，西支发源于大别山天堂寨，东支发源于云河山岭，东西支在英山县城以下两河口汇合后，始名浠水。
浠水干流从两河口汇合后经浠水县白莲镇、浠水县城至兰溪注入长江。
浠水干流全长165.6km，流域面积2504k㎡，河床平均比降1.2‰。
流域内已建的大型水库有张家咀及白莲河水库，其中张家咀水库位于浠水上游西支，控制面积115k㎡。
白莲河水库位于浠水中游，控制面积1800k㎡，占全流域面积的72%。
白莲河水库以下建成有白莲河二级和四级两电站，坝址以上控制面积分别为1958k㎡和2123k㎡。
流域内5km以上河流有75条，分布在浠水干流左右两岸，其中左岸32条，右岸43条。
大于20km以上支流有4条，左岸有土门河、乌沙岗，右岸有西河、沈家河。
1.4.2径流
白莲河二级电站来水主要为白莲河水库下泄水量及白莲河二级与白莲河水库坝址区间来水。
白莲河水库为大型水利枢纽工程，水库主要功能为防洪、灌溉和发电等，担负着下游浠水县城防洪和为白莲河灌区、白莲河发电厂及白莲河抽水蓄能电站供水的任务。
由于白莲河水库为白莲河抽水蓄能电站的下库，抽水蓄能电站的用水大部分呈循环利用，对水库来水影响较小，因此不考虑其对水库坝址径流的影响。
为分析白莲河二级电站的来水，必须分析计算白莲河坝址以上流域的来水及白莲河灌区当地径流，区间径流用白莲河坝址以上流域径流成果采用水文比拟法得到。
白莲河水库坝址处多年平均流量为41.6m³/s，白莲河四级电站坝址天然情况下多年平均流量为45.3m³/s，区间多年平均流量为3.66m³/s，白莲河水库坝址与区间各旬平均流量见表1.3-1。
白莲河水库坝址与区间各旬平均流量表
表1.3-1单位：
m³/s
月
1
2
3
4
区间
1.30
1.17
1.12
1.11
1.79
1.92
1.98
2.31
2.63
2.91
3.44
4.60
坝址
14.8
13.4
12.8
12.6
20.4
21.9
22.5
26.3
29.9
33.2
39.2
52.4
月
5
6
7
8
区间
5.37
5.58
4.01
4.41
5.48
12.3
13.9
13.2
4.83
4.05
4.39
4.49
坝址
61.2
63.5
45.7
50.2
62.5
140.2
158.2
150.6
55.1
46.1
50.0
51.1
月
9
10
11
12
区间
3.23
3.00
1.98
2.61
1.85
2.05
1.74
1.47
1.58
1.32
1.33
1.14
坝址
36.8
34.1
22.6
29.7
21.1
23.3
19.8
16.7
18.0
15.1
15.1
13.0
1.5工程地质
（1）工程区为低山丘陵区，出露太古界大别群一套深变质岩层和燕山期侵入花岗岩体，大地构造上位于秦岭褶皱系四级构造单元关口向斜的北翼。
该区地壳稳定，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306～2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。
（2）电站上下游河床地表强、弱风化岩体出露。
发电厂房地基为弱风化层下带，厂房基础落在弱风化混合花岗岩岩体上，地基承载力高，抗滑稳定性好，未发现不良地质现象；进水渠拦污栅、右侧边墙及尾水渠地基均为弱风化层下带，基础均落在弱风化混合花岗岩岩体上，工程地质条件完全能满足要求。
（3）白莲河二级水电站库岸为稳定～较稳定，电站拦河闸蓄水多年来除引起小的局部坍岸外，未诱发大的灾害性库岸坍岸现象。
总体不影响拦河闸蓄水的正常运行和使用。
（4）工程所需块石料可在工程区附近的白莲河采石场购买，该料场石料质量及储量均满足要求。
运距约为20Km。
工程用砂在电站下游巴河砂料场购买，砂料为黄色中粗砂，质量和储量完全满足施工要求。
运距10km。
1.6工程任务和规模
1.6.1工程任务及建设内容
本次工程建设的主要任务对白莲河二级电站机组进行更新改造，达到电站增效扩容的目标。
主要建设内容有：
更新改造水轮发电机组、机组辅机设备、高压配电设备、35kV线路，改造水轮机，新增计算机监控保护视频设备。
1.6.2径流调节
白莲河二级径流调节根据长系列径流资料，按水文年4月至次年3月，以旬为时段逐旬计算，根据《小型水力发电站设计规范》（GB50071-2002）中有关规定，其设计保证率为85%。
水库径流调节采用等出力计算，径流调节计算成果见表1.6-1。
表1.6-1径流调节计算成果表
项目
数量
正常蓄水位（m）
55.1
死水位（m）
53.1
装机容量（MW）
5.4
保证出力（MW）
1.286
电量（万kW·h）
1814
利用小时（h）
3359
最大水头（m）
9.53
最小水头（m）
5.21
加权平均水头（m）
9.25
水量利用率（%）
80.0
1.7水工
1.7.1建筑物级别和洪水标准
白莲河二级电站增容后总装机6800KW（2×3000KW+1×800KW）。
该电站是河床式电站，电站布置在河的右岸。
《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），白莲河增容水电站为四等小
（1）型水电站。
其主要永久性水工建筑物，即大坝、电站厂房及其变电站等均按4级建筑物设计，次要永久建筑物及临时建筑物则按5级建筑物设计。
确定电站厂房及其变电站按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。
1.7.2工程主要存在问题
本次增效扩容改造只对白莲河四级电站机电设备进行必要的改造。
白莲河四级电站主要存在以下问题：
（1）发电机出力偏小，水轮机的出力富裕度大。
但机组效率逐年下降。
（2）1#-2#机组的调速器是试验产品，运行性能差，维修配件困难。
（3）机电设备为淘汰产品，安全运行不能得到保障。
1.7.3工程总体布置及改造内容
为使电站装机达到设计规模、恢复和完善电站机电设备和安全性能，白莲河水库增效扩容电站更新改造工程主要有主厂房机电设备更换等项目。
因厂房主要为机电设备更新，其余建筑物更新加固很少，所以电站工程总体布置格局不变。
1.7.3.1本次更新改造主要内容有以下几方面：
增容原2×2500KW+1×800KW机组为2×3000KW+1×800KW，更新和完善所有其余的机电设备，以及相应设备混凝土基础的土建改造。
1.7.3.2更新改造设计
水工建筑物不在本次改造范围之内，因此电站装机台数不变，水轮机安装高程不变。
在保证设备布置合理、运行维护方便的前提下，尽量减少土建工程量。
1.8水力机械、电气
1.8.1水力机械
（1）水力机械
本电站水头范围为5.21～9.53m，安装4台立式轴流式水轮机。
经技术经济比较，本阶段推荐采用效率高、汽蚀性能良好、过流量较大的ZDJP502-LH-180型水轮机作为更新改造方案，配用SF1350-28/2600型水轮发电机。
水轮机额定水头9.0m，额定流量18.17m³/s，额定效率89.8%，额定轴功率1440kW，额定转速214.3r/min，吸出高度+1.64m，飞逸转速455r/min。
经计算，调速器更新为为GYT—3000型高油压调速器，原站一台15/3t桥式起重机进行维修。
调保计算按2台机甩全负荷工况进行，导叶直线关闭时间为5s，其最大压力上升率为34.03%，水头达12.77m；其转速上升率为56.04%。
供水系统采用水泵供水，排水、油、气、水力监测、通风系统等辅助机械设备全部更新。
本电站厂房为地面式厂房，主厂房结构和大小不变，机组布置形式和间距与原布置基本相同。
机组间距7.0m，主机间长30.0m，宽9.0m，安装间长7.4m。
调速器布置在发电机层机组旁在第二象限。
本站原水轮机安装高程为46.5675m，经计算ZDJP502-LH-180型水轮机吸出高度为+1.64m，最低尾水位45.12m，得出改造后水轮机安装高程可以达到47.4975m，原水轮机安装高程完全可以满足改造后机组的要求。
技术供水室和油处理室布置在安装间下部，空压机室布置在主厂房水轮机层下游侧。
厂房下游侧为交通主通道，厂房两端布置有交通主楼梯。
（2）采暖通风
本电站所处位置自然环境气象条件较好，极端低温历时不长，不考虑专用采暖设施。
电站为地面式厂房，主厂房采用自然通风的通风方式，但必须根据季节调节厂房各通流窗口的面积，特别是最高排窗口和最低排窗口的调节。
发电机通风采用管道式通风，每台发电机配置一台T35-11型3.15#轴流风机以满足其通风冷却要求。
在中控室设置一台KFR-120LW型柜式空调机，在水轮机层设置4台CFY6型移动除湿机。
（3）消防
电站消防系统以防为主、防消结合，水灭火为主、化学灭火为辅并结合其他方式。
主厂房采用消火栓水灭火为主，发电机层设四套室内消火栓，油处理室旁设一套室内消火栓，保证主厂房内任何地点火灾时均有二股充实水柱到达，满足灭火要求。
本电站的水头在5.21～9.53m，消防水源引自上游水库，经滤水器过滤后接至厂房技术供水干管，再由增压泵加压后接入消防供水总管。
水库水源可靠，水压﹑水质均可得到保证。
消防备用水源引自厂外清水池，清水池与技术供水干管通过连络管连通。
起重机司机室备有2只手提式化学灭火器，供桥式起重机灭火。
主厂房的发电机层、水轮机层还设有必要的手提式化学灭火器、干粉灭火器、砂箱和HZK7型消防呼吸器等供消防使用。
副厂房消防以消火栓水灭火为主，其消火栓设备与主厂房消火栓共用，均能满足两股充实水柱到达副厂房的各部位。
另外还设置了必要的手提式化学灭火器，干粉灭火器供灭火时使用。
1.8.2电气
浠水县白莲河二级电站原装发电机四台4*1250kW，增效扩容后装发电机四台4*1350kW，额定电压6.3kV，额定功率因数0.8，电站一回出线，出线电压35kv，导线型号LGJ—70，将电能送往距离6km的关口镇变电站，由关口镇变电站送到浠水县城关变电站转送省电力网。
电气主接线为联合扩大单元接线，四台机接成二个“二机一变”扩大单元接线，选用S11—4000/35型双圈变压器2台，选用2台厂用变压器，一台接发电机出口的6.3kV母线，型号为SC11—200/6.3±2*2.5%/0.4kv，一台接35kv母线，型号为S11—200/35±5%/0.4kv。
高压配电装置选用17台6.3kVKYN28A-12户内铠装型移开式交流金属封闭开关柜，低压配电装置选用4台0.4kv、GCS低压开关柜，均布置在副厂房。
变电站布置在主厂房的右侧，紧靠副厂房布置两台主变压器，35kv共有3个间隔，为中型布置。
白莲河二级电站设一套计算机监控、监视系统，按“无人值班，少人值守”的原则进行设计，实现对发电机层、水轮机层、中控室、配电室及变电站设备工作状态进行测量、监视及控制。
白莲河二级电站继电保护采用全微机保护方式。
发电机、主变压器、线路的保护及自动装置均按照《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14285—93）原则设计。
1.9施工组织设计
1.9.1 施工条件
白莲河二级电站位于湖北省浠水县关口镇长流湾，距浠水县城22公里，于1971年兴建，1975年开始发电。
现电站总装机容量为5000kW（4×1250kW）。
本次增效扩容改造只以机电设备更新为主，主要内容有：
（1）更换水轮发电机、调速器及机组辅助设备。
（2）更新电站电气一次设备、二次设备。
（3）更新电站35kV开关站设备。
（4）为水机和电气设备增效扩容改造配套基础混凝土修复项目。
本项目对外交通仅有公路，目前，有大广高速、武黄高速、武英高速途经浠水县、黄石市和罗田县，由浠水县城至罗田县的县级公路途径关口镇。
工程对外交通条件良好。
本项目施工期供水、供电条件较好，当地现有条件可以满足施工要求。
预计本项目开工时间在2011年11月初，竣工时间不晚于2012年7月底，施工总工期为9个月。
1.9.2 施工期水流控制
白莲河二级电站增效扩容改造项目施工期间水流控制标准为5年一遇。
白莲河二级增效扩容改造的施工内容仅限于主厂房、副厂房和开关站。
导叶更换时，上游可以利用进口工作闸门挡水，下游可以利用尾水闸门挡水，故均不需要另行布置施工围堰。
1.9.3 主体工程施工
白莲河二级电站本次增效扩容改造施工的主要内容是发电设备、监控设备和输电设备更新改造，土建内容仅有主厂房内的设备基础破损混凝土配套修复。
混凝土凿除工程量小且零散，采用人工凿除施工方法。
二期混凝土采用现浇混凝土，由现场人工拌制，人工挑运入仓，插入式振捣器振捣。
机电设备在监理工程师的监管下，按批复的机电设备安装方案进行安装施工。
1.9.4 施工总布置
施工现场仅需布置临时机电设备仓库、弃渣场等施工辅助设施。
机电设备临时仓库布置在主厂房安装间外侧空闲地带，弃渣场布置在下游二级阶地低洼地带。
1.9.5 施工总进度
本项目的施工内容基本上只是机电设备更新改造，按《水利部、财政部农村水电增效扩容改造项目建设管理指导意见》，增效扩容改造项目建设管理应落实项目法人制、招标投标制和建设监理制。
顾及机电设备招标、投标、定标、签约、监造及供货诸多环节和他方制约因素，拟定本项目于2011年11月1日开工，于2012年7月底竣工，施工总工期为9个月。
其中，施工准备期为3个月，主体工程施工时间为5个月，完工期1个月。
施工准备期自2011年11月1日正式开始，至2012年1月底结束，时段长3个月。
重点任务是组建建设管理机构，按批复的实施方案实施机电设备的招标、评标、定标、签约、监造和货物接收、保管等。
主体工程自2012年2月初正式开始，至2012年6月底结束，时段长5个月。
主要施工任务是机电设备更新改造。
完工期在2012年7月，主要工作任务是机电设备调试、更新开关站设备、景观建设和场地清理。
1.10安全设计
本次电站增效扩容改造中拆除及安装水轮发电机组、高压配电等机电设备过程中，安全要求如下：
1）拆除施工前，施工单位应对电站现状进行详细调查，编制施工组织设计方案，经合同指定单位批准后，方可施工。
同时应对施工作业人员进行安全技术交底。
2）拆除及安装施工现场，应设置围栏和安全警示标志，并设专人监护，非施工人员不得进入拆除现场。
3）拆除机电设备时，应严格遵守自上至下的作业程序，高空作业应严格遵守登高作业的安全技术规程。
拆除施工时，应站在脚手架或者其他稳固的结构部分上操作。
拆下较大的或者过重的材料，要用吊绳或者起重机械稳妥吊下或及时运走，严禁向下抛掷。
拆卸下来的各种材料要及时清理，分别堆放。
1.11节能评价设计
综合分析白莲河二级水电站能耗总量、能源利用效率、运行期能耗总量、能源利用效益以及节能降耗效益，表明白莲河二级水电站作为节能环保项目，替代火电，具有节约能源、减少污染的经济效益、社会效益和环境效益，对国民经济建设和地方经济建设具有重要作用。
总之，在本工程改造期间要提高各参建单位的节能降耗意识，节省施工期能耗；对运行期则要建
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