文村小水电站增效扩容改造可行性方案.doc
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1、 文村小水电站增效扩容改造项目 1.工程概况 1.1工程所在区域自然、社会、经济概况文村水电站位于位于元坝区南部,地理位置北纬3202,东经10531。东、南邻苍溪县雍河、龙王乡,西界柏林沟镇,北连王家镇,距元坝城58公里。幅员面积43.77平方公里,2004年末实有耕地面积475.20公顷。辖7个村民委员会,44个村民小组。总户数1964户,总人口7017人。乡政府驻双龙桥村,以驻地文昌庙的“文”字和赖椿坝的“椿”字之谐音“村”命名。1.1.1元坝区的自然地理 元坝区位于四川盆地北部,广元市南部,成都、重庆、西安经济大三角腹地。地埋座标:东经105?339106?0720,北纬31?5341
2、32?2327。属盆周丘陵向山区过渡地带,地势北高南低,以低山为主,最高海拔1431米,最低海拔393米,平均海拔900米。亚热带湿润季风气候,四季分明,年平均日照1366小时,年平均降水972.61142.8毫米。全年无霜期268天。山地气候有利于农业生产。全区耕地面积35050公顷,占24.4%;水域74.20公里,占5.17%。1.1.2元坝区的社会经济元坝区资源丰富,全区总用电量2164万度,农村用电1430万度,有乡村水电站6个,装机容量1965千瓦,发电量50万度。电网布局合理,拥有2个3.5万伏变压站,主变容量24.6MVK(兆伏安)。现有中型水库7座、小一型水库9座、小二型水库
3、66座,年工程蓄水量7100万方,常年蓄水5500万方。嘉陵江流经境内169公里,拥有30万千瓦可开发资源。植被类型丰富,森林面积广阔,有林地面积69565公顷,森林覆盖率达50%以上,活立木总蓄积共506万立方米。矿产资源以砂金、煤、天然气为主,分布广,品位高,仅探明储量的砂金资源30吨、原煤储量达250万吨。矿泉水、地热资源丰富,极具开发价值。 元坝区主产水稻、小麦、玉米、油菜、花生等粮油作物,是广元重要的商品粮基地。其它副产品10类64个品种。自然气候宜桑宜蚕,区内盛产雪梨、提子、猕猴桃、烤烟、油桐、虫蜡等,已初具规模。 1.2工程现状及历年运行情况 1.2.1工程现状文村水电站位于位于
4、元坝区南部,地理位置北纬3202,东经10531。东、南邻苍溪县雍河、龙王乡,西界柏林沟镇,北连王家镇,距元坝城58公里。 文村水电站由于建成时间过长,电站资料现已无法查找,根据文村乡政府记载,电站设计水头143.3米,流量0.02立方米/秒,装机容量1100kw+1x70kw。电站于1976年1月开工建设,第一台机组于1978年10月竣工投产,第二台机组1979年5月竣工发电,并举行了工程竣工典礼。 1.1.3工程特性表序号名称单位数量1水文坝址以上流域面积Km243平方公里2设计洪水流量(p0.7)m3/s0.73校核洪水流量(p0.5%)m3/s20.74厂房设计洪水流量(p3.33)m
5、3/s5厂房校核洪水流量(p2)m3/s6消能防冲洪水流量(p5)m3/s7施工导流流量(p20)m3/s22效益指标装机容量KW82023实际出力MW82024多年平均发电量万kw.h295.225年利用小时数h360029挡水建筑物型式砼重力坝30地基岩性灰岩31地震基本烈度32坝顶高程m633最大坝高m634坝顶长度m935泄水建筑物型式坝顶溢流36地基岩性灰岩37堰顶高程m620.538最大堰高m0.539溢流堰宽m940孔数41闸门尺寸mm42消能方式鼻坎挑流式水面面消能43取水口设计应用流量m3/s0.0244型式岸塔式45地基岩性灰岩46底板高程m614.547闸门型式平面钢闸门
6、48闸门尺寸(净宽净高)m2.4*1.949启闭机型号QPQ-630-10/1650操作方式手动操作51引水渠道围岩特性灰岩52长度m1000断面面积m0.5水深m0.553型式矩形衬砌材料浆砌块石压力前 池型式前池试容量m2352池墙结构浆砌石进水室节制方式闸门启闭方式手电两用水位远程监控设施无基础岩性基石58压力钢管型式联合供水形式59主管长度m18060主管内径m45061支管长度m562支管内径m45063支管条数条264最大水头m143.365叉管型式Y66主厂房型式室内67地基岩性灰岩68主厂房尺寸(长宽高)m15x2069水轮机安装高程m477.270副厂房型式室内71地基岩性灰
7、岩72面积(长宽)m28.25(4.57.2)续表一 工程特性表序号名称单位数量73主要机电设备水轮机型号74台数台275额定出力Kw76额定转速r/min77吸出高度m78额定水头m143.379额定效率80额定流量m3/s81发动机型号82台数台283额定容量Kw/KVA84额定电压Kv6.385额定功率因数0.886额定转速r/min100087主变压器型号SJL-1800/3588台数台189容量KvA180090电压比Kv38.5+22.5%/6.391进水阀型式阀门92直径m0.893压力等级MPa1.694厂内起重机型式单臂手动行车95跨度m9.296起重量t10t 1.2.2电
8、站历年运行情况文村水电站两台机组自1979年5月全部投产发电以来,已经运行了32年,机组性能低、故障多、效率低,现两台机组的实际出力只有160kw,电站近五年的运行参数见下表:电站5年运行情况表 年份指标20062007200820092010机组出力(kw)21002100100+70100+70100+70机组效率(%)696966.566.566.5发电量(kwh)432000432000418950418950418950利用小时(h)360036003600360036002、现状分析及改造的必要性评价 2.1现状分析 2.1.1水资源问题文村水电站建于1978年,水头143.3米,
9、引用流量0.023/秒,设计装机容量175 kw (1100kw+1x75kw),由于机组选型和当时制造技术等原因,机组实际出力160 kw (1100kw+1750kw),年平均发电量43万KW.h,年平均利用小时3600小时,通过运行观察,全年约有5000小时左右的时间在弃水。2.1.2水工建筑物问题2.1.2.1取水建筑物取水建筑物有拦河坝、取水口、取水口泄洪闸门、取水口渠道节制闸门,其取水能力和结构强度符合当时设计要求,能满足当时1600 kw机组发电所需水源。2.1.2.2引水系统引水系统有引水渠道1000米、(断面为宽0.5米、高0.5米,设计过流量0.25m3/秒)、渠道末端泄洪
10、闸门、渠道末端节制闸门,其过流能力和结构强度符合当时设计要求。2.1.2.3前池及压力管道土建工程朱山洞电站前池墙体为浆砌块石,容积约2352 m3,前池设有泄洪堤坝2米(泄洪能力达1 m3/秒)、压力管道电动进水闸门一套。文村水电站电站压力管道直径450 mm,压力管道长180米,过水能力能满足当时机组需求,现压力管道比较完好。2.1.3机电设备问题2.1.3.1水力机械原文村水电站(1100kw+1x75)两台水轮机(型号为HL220WJ52)存在前后盖板气蚀严重、水轮机主轴变形大(历年修复水封处磨损时,填补磨损而烧电焊所致)、水轮机转轮效率低下、转轮与前后盖板漏水量极大、水封设计不合理;
11、调速器(型号为YT600)存在动作不可靠、不能自动调节;油系统为重力油箱外循环,存在冷却效果差、打油耗电量大、维护工作量大等问题,同时由于设计和选型不当,机组设备存在出力不足(实际出力为1700kw+1650kw)、效率低下(约0.65左右)、噪声大、轴承温度高、调节性能差等缺陷,并通过32年多的运行,设备磨损及老化严重。2.1.3.2电气部分原文村水电站发电机由于没有风循环装置,存在发电机温度很高、噪声大、定转子线圈污染严重、线圈事故率高等;励磁机存在整流磨损严重、定转子绝缘老化、引出线绝缘老化;主变于2008年换成了新型变压器,不存在问题;测量保护为老式继电器保护,存在可靠性差;一二次线路
12、及设备绝缘老化、故障率高等问题。2.1.3.3金属结构及其它闸门、拦污栅、启闭机符合当时设计要求,无严重损坏。2.2增效扩容改造的必要性从以上文村水电站水源利用情况和设备运行情况可以看出,文村水电站存在水资源浪费极大、设备运行工况差、设备故障率高、设备老化严重、设备效率差(0.65左右)等不良现状,为了充分利用水力资源,提高设备效率,保证机组设备运行安全,对文村水电站1978年投产的2套水轮发电机组实施1套设备更新增容改造(将原来的1x100kw改为装机容量1x500 kw)、1套设备更新增容改造(将原1x75 kw机组更换为1x320 kw机组),是完全必要的。3.水文分析及水能复核3.1
13、流域概况3.1.1自然地理概况 元坝区位于四川盆地北部,广元市南部,成都、重庆、西安经济大三角腹地。地埋座标:东经105?339106?0720,北纬31?534132?2327。属盆周丘陵向山区过渡地带,地势北高南低,以低山为主,最高海拔1431米,最低海拔393米,平均海拔900米。亚热带湿润季风气候,四季分明,年平均日照1366小时,年平均降水972.61142.8毫米。全年无霜期268天。山地气候有利于农业生产。全区耕地面积35050公顷,占24.4%;水域74.20公里,占5.17%。3.2 气象3.2.1气象特性及要素元坝区文村乡属亚热带湿润季风气候,四季分明,年平均日照1366小
14、时,年平均降水972.61142.8毫米。全年无霜期268天。3.3 水文基本资料3.3.1 水文基本资料复核朱山洞溶洞水系地下水,流域面积不清楚。水文计算没法进行深入讨论。实测资料是:1969年三月二十六日实测最小流量2.89 m3/s。当时三个月未下雨,据当地老农介绍,可算最枯流量。常年流量6.5 m3/s。最大洪水流量50.62 m3/s。燕家坪电站投产后,燕家坪电站尾水有1.12 m3/s流入朱山洞前池。3.4 径流估算本工程所在流域内无水文站点,朱山洞的径流的形成主要来源于地下水,径流的年内分配与本区域降水基本一致。7、8月本流域常出现伏旱期,径流偏小。本站虽无实测径流资料,但根据运
15、行资料及运行人员介绍,可粗略得出下面资料。燕家坪原有年均0.65m3/s尾水通过尾水渠进入朱山洞电站前池,现拟将此尾水渠扩宽,将燕家坪的尾水全部引入朱山洞前池用于朱山洞电站发电。改造后通过燕家坪尾水渠进入朱山洞前池的流量最大可增加1 m3/s,年均可增加0.52m3/s,年均流量达到1.16 m3/s。朱山洞前池最大弃水流量1.2m3/s,年均弃水0.5 m3/s。3.5 洪水3.5.1 洪水标准朱山洞电站为径流式电站,根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000,诸佛寺电站属等小(1)型枢纽工程,主要建筑物为4级,次要建筑物为5级。朱山洞电站拦河坝为砼重力坝,设计洪水标准应按照305
16、0年一遇洪水设计,200500年一遇洪水校核。由拦河坝功能分析,本工程设计洪水标准重现期为30年,校核洪水标准重现期为200年。朱山洞电站装机容量为3.2MW,属于5级建筑物,电站厂房设计洪水标准重现期为30年,校核洪水标准重现期为50年。3.5.2 洪水特性朱山洞流域洪水由暴雨形成。其洪水特点是:暴雨集中、强度大、汇流时间较长,河床较为宽阔,一次洪水过程多为单峰型,洪水历时一般为12天左右。洪水多发生在410月,大洪水多发生在59月。3.6 泥沙朱山洞为一地下河流,流域面积无法确定。站址处流域森林覆盖率20%左右,植被良好,流域内降雨丰沛,经多年运行观察,泥沙较多。据推测悬移质泥沙主要来自于
17、流域内大面积表土的冲蚀及人类活动的影响,推移质泥沙很少。流域内无实测泥沙资料,经观察估算,每年前池及渠道淤沙量300方左右。3.7水能复核由朱山洞径流情况粗步计算如下:增加流量最大值2.38m3/s,年均增加流量1.02,年均增加发电量E增AQHT8*1.02*52*8760371.7万kwh。装机容量选择:为了充分利用进入朱山洞前池的水量,尽量不让前池弃水,由于前池增加的最大流量为2.38 m3/s,所以拟扩容装机容量800kw。为了减少厂房的投入和提高机组的使用效率,所以将其中的一台更新增容为1600kw。即扩容后总装机为2400kw。4.改造方案4.1水工建筑物改造:4.1.1引水渠道原
18、断面尺寸1.9*2.4m,全长2.7公里,渠道坡降1,根据核算渠道可过水7m3/s,能够满足增容需要。4.1.2将燕家坪至朱山洞前池的尾水渠扩宽,断面尺寸由原来的0.8*1m扩至1.5*1.2m。4.1.3压力钢管:原压力钢管管径1.2m,长97.8m。装机扩至2400kw后,通过管道的流量将达到6.06m3/s,虽管内流速增大,水头损失有所增加,但增设管道费用较高,经经济比较,不增设压力主管。只将进入1600kw机组的支管管径由0.8m增至1m。4.1.4厂房:4.1.4.1装机扩至2400kw后,主厂房利用原厂房进行改造,同时将主厂房向右侧延伸8m作为安装间。4.1.4.2尾水渠:扩容后,
19、将原尾水渠改为两条单独的尾水渠,尾水渠断面尺寸2.5*1.5m。4.2机电设备改造4.2.1水轮机及其辅助设备4.2.1.1水轮机改造由于原水轮机前后盖板气蚀严重、水轮机主轴变形大(历年修复水封处磨损时,填补磨损而烧电焊所致)、水轮机转轮效率低下、转轮与前后盖板漏水量极大、水封设计不合理等原因,拟对水轮机实施增容改造为:更新1套水轮机(型号HLA616WJ52,流量2.0 m3/秒,水头50m,出力840kw,转速1000转/分,效率86%)、更新增容1套水轮机(型号HLA616WJ71,流量为3.93 m3/秒,水头50m,出力1673kw,转速750转/分,效率86%)和新增1套水轮机(型
20、号HLA616WJ52,流量2.0 m3/秒,水头50m,出力840kw,转速1000转/分,效率86%)。4.2.1.2改造前后水轮机性能比较1号水轮机效率出力空蚀稳定性能1号改造前66%700 Kw严重差1号改造后86%1600 Kw较轻稳定2号改造前64%650kw严重差2号改造后86%800kw较轻稳定3号增容机组86%800kw较轻稳定4.2.1.3其它辅助设备改造更换800 mm闸阀为1000 mm闸阀、更换YT600调速器为GYWT高压调速器,油系统由重力油箱外循环冷却改为轴承内冷却,增设一套虑水装置,起重机械不作改造。 4.2.2发电机及其他电气设备4.2.2.1电气主接线设计
21、根据朱山洞电站的实际情况,其电气主接线初拟三个方案,发电机电压6.3kv侧,方案为两台发电机与两台双圈变压器构成两个发-变组单元接线;方案为两台发电机与一台双圈变压器构成一个扩大单元。方案为单母线接线,两台发电机并联于6.3kv母线,两台主变并列运行。升高电压35kv侧,方案采用变压器-线路单元接线,方案采用三角形接线,方案采用单母线接线,两台主变并联于35kv母线。三个方案在技术上都可行,相比之下方案、方案优于方案,在经济上比较,由于电站35kv主变是2008年刚更换的S9型新型变压器,采用方案、方案都要重新更换35kv主变,采用方案只需增加一台主变,从经济上讲方案优于方案、方案。由于本电站
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