【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好型核心是人類(lèi)的生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，**電站通過(guò)應(yīng)用更先進(jìn)的設(shè)備，取代年久效率低的設(shè)備，大幅度提高水能的利用效率，并結(jié)合擴(kuò)容，生產(chǎn)更多的清潔電力，有效減少燃煤消耗，為我國(guó)減排溫室氣體做出貢獻(xiàn)。因此，****電站增效擴(kuò)容是電站本身要繼續(xù)運(yùn)行并發(fā)揮效益的迫切要求。 工程擴(kuò)建的必要性分析**電站工程位于**省懷化市某鄉(xiāng)，楊溪河上游，距某縣25km，**鄉(xiāng)11km，**鄉(xiāng)5km。目前全市的主要能源為水能，同時(shí)輔以煤、沼氣等。該區(qū)多年以來(lái)是全國(guó)十大水電基地——湘西水電基地的主體，區(qū)域境內(nèi)溪河眾多，雨量充沛，有著豐富的水能資料可供利用，區(qū)域內(nèi)流域面積 10km2以上的河流828條，其中屬沅水水系的810條，，可供開(kāi)發(fā)利用的有490萬(wàn)kW。，占全省煤炭已探明量的4%，目前保有儲(chǔ)量約7860萬(wàn)t，煤炭資源主要分布于辰溪、溆浦兩縣，少數(shù)分布于沅陵、**、懷化、洪江、會(huì)同、靖州縣。目前，全區(qū)年產(chǎn)煤量約150萬(wàn)t，其中發(fā)電用煤30多萬(wàn)t，煤發(fā)熱量一般在3000～5000J之間。由于這些原煤分布不集中，煤層薄，不宜進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)，因此，區(qū)內(nèi)火電出力受到限制。為了滿(mǎn)足懷化國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的用電需要，必須加快電源建設(shè)，本區(qū)煤炭資源較少，核電成本高，且靠火電和核電很難滿(mǎn)足要求，必須從根本上依靠本地豐富的水力資源優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)水電。 電站供電范圍**水電站位于某縣境內(nèi)，距某縣城25公里，其供電范圍主要是某縣。 電站增容的必要性某縣的電源供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于負(fù)荷增長(zhǎng)的需求，因此必須盡快發(fā)展電源建設(shè)。**水電站現(xiàn)已運(yùn)行至今已20余年，機(jī)組老化，裝機(jī)容量偏小，導(dǎo)致水利用率較低?，F(xiàn)已出現(xiàn)如下幾方面問(wèn)題：，啟門(mén)和閉門(mén)時(shí)均有卡阻現(xiàn)象。，發(fā)電出力較差，其中一臺(tái)機(jī)組已報(bào)廢，另一臺(tái)機(jī)組帶病運(yùn)行，經(jīng)常檢修。，運(yùn)行不穩(wěn)定，主變?yōu)镾7變壓器，損耗嚴(yán)重。，配件難以購(gòu)買(mǎi)，維修不便。，絕緣已老化，易受潮宗上所述**水電站急需改造，改造效益可觀。 工程任務(wù)電站建設(shè)的主要任務(wù)是發(fā)電，并兼灌溉等。該工程是以發(fā)電為主，兼有灌溉任務(wù)的小型水利水電工程，由攔水壩、壓力管、發(fā)電引水系統(tǒng)及廠房等構(gòu)成，于1980年建成投產(chǎn)。電站目前安裝2臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量320kW、。近年平均年發(fā)電量65萬(wàn)kwh，年利用小時(shí)數(shù)1016h。電站改造后安裝2臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量400kW、。平均年發(fā)電量269萬(wàn)kwh，年利用小時(shí)數(shù)3363h，較未改造前每年增加發(fā)電量204萬(wàn)kwh，水資源利用率75%。 電站現(xiàn)狀及增容能力分析**水電站位于楊溪河上游，廠址處楊溪河控制流域面積30km2。該工程是以發(fā)電為主，兼有灌溉任務(wù)的小型水利水電工程，由攔水壩、壓力管、發(fā)電引水系統(tǒng)及廠房等構(gòu)成，于1980年底建成投產(chǎn)。**水庫(kù)具有年調(diào)節(jié)能力，一級(jí)電站巖灣電站現(xiàn)裝機(jī)1000kW，安裝2臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組。根據(jù)該站1992年～2011年共20年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)可知。本次設(shè)計(jì)對(duì)電站的引水系統(tǒng)水頭損失、過(guò)流能力及水能指標(biāo)進(jìn)行了全面復(fù)核，由復(fù)核成果可知：，，，最大出力320kW。由此可見(jiàn)，造成電站出力受阻的主要原因是：機(jī)組老化，轉(zhuǎn)輪經(jīng)多次修補(bǔ)后水力參數(shù)已發(fā)生改變；造成水輪機(jī)組長(zhǎng)期偏離高效區(qū)運(yùn)行，機(jī)組效率低，機(jī)組裝機(jī)容量偏小，水資源浪費(fèi)較大。 擴(kuò)建前水能復(fù)核（1） 徑流資料**水電站屬**梯級(jí)電站的第三級(jí)電站，接彭家灣電站尾水。電站位于楊溪河上游，廠址處楊溪河流域面積30km2，可為**電站補(bǔ)水。電站屬?gòu)搅魇诫娬荆粚?duì)下游梯級(jí)徑流調(diào)節(jié)起作用，因此本次徑流主要考慮經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)后的徑流和區(qū)間徑流。楊溪河下游設(shè)有黃潭橋水文站，該站有1954～2004年共51年的流量實(shí)測(cè)資料，經(jīng)換算后做為**水庫(kù)壩址入庫(kù)徑流和楊溪河區(qū)間徑流。（2） 廠房下游水位流量關(guān)系曲線**水電站廠房下游水位流量關(guān)系曲線是由水工專(zhuān)業(yè)提供在實(shí)測(cè)基礎(chǔ)上建立的水位流量關(guān)系曲線。（3） 水頭損失及最大引用流量按水工專(zhuān)業(yè)對(duì)現(xiàn)有流道的復(fù)核成果。（4） 裝機(jī)容量及出力系數(shù)裝機(jī)容量按現(xiàn)有裝機(jī)，水輪機(jī)效率取75%。根據(jù)以上基本資料，**電站壩址長(zhǎng)系列逐日徑流資料進(jìn)行水能復(fù)核計(jì)算。**電站擴(kuò)建前水能復(fù)核成果表項(xiàng) 目單 位指 標(biāo)攔水壩正常蓄水位m362裝機(jī)容量kW640機(jī)組最大出力kW640最大水頭m最小水頭m0機(jī)組額定水頭m多年平均發(fā)電量65年利用小時(shí)h1016水量利用系數(shù)%75多年平均流量m3/s最大發(fā)電引用流量m3/s 擴(kuò)容能力分析**電站位于楊溪河上游，**是具有年調(diào)節(jié)性能的中型水庫(kù)，電站的實(shí)際年利用小時(shí)數(shù)為1016小時(shí)，電站水量利用系數(shù)為75%，其一從水量利用率及現(xiàn)有裝機(jī)利用小時(shí)來(lái)看，說(shuō)明電站機(jī)組已嚴(yán)重老化已經(jīng)達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，增效擴(kuò)容也是勢(shì)在必行。其二，**電站攔水壩已運(yùn)行多年，運(yùn)行狀況良好，**大壩已完成除險(xiǎn)加固，不存在水庫(kù)淹沒(méi)賠償問(wèn)題。綜上所述，**電站增效擴(kuò)容是十分必要的。 擴(kuò)建水能計(jì)算 基本資料(1)徑流資料**水電站屬**梯級(jí)電站的第三級(jí)電站，接彭家灣電站尾水。電站位于楊溪河上游，廠址處楊溪河流域面積30km2，可為**電站補(bǔ)水。電站屬?gòu)搅魇诫娬荆粚?duì)下游梯級(jí)徑流調(diào)節(jié)起作用，因此本次徑流主要考慮經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)后的徑流和區(qū)間徑流。楊溪河下游設(shè)有黃潭橋水文站，該站有1954～2004年共51年的流量實(shí)測(cè)資料，經(jīng)換算后做為**水庫(kù)壩址入庫(kù)徑流和楊溪河區(qū)間徑流。 (2)廠房下游水位流量關(guān)系曲線 **電站廠房下游水位流量關(guān)系曲線是由水工專(zhuān)業(yè)在實(shí)測(cè)尺寸基礎(chǔ)上， m3/。 增容計(jì)算**電站目前裝有2臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，考慮**電站興建于1979年，運(yùn)行至今已33年，設(shè)備老化，機(jī)組效率低等因素，本次增效對(duì)其設(shè)備進(jìn)行更換，適當(dāng)提高裝機(jī)容量以提高水能利用率以增加發(fā)電量。改造后仍安裝2臺(tái)混流水輪發(fā)電機(jī)組。將**壩址自然徑流共51年逐月平均入庫(kù)流量，經(jīng)庫(kù)容調(diào)節(jié)后對(duì)**電站擴(kuò)建工程進(jìn)行長(zhǎng)系列水能操作計(jì)算。 **電站增容擴(kuò)容工程主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表項(xiàng) 目單 位指 標(biāo)備 注水庫(kù)正常蓄水位m362增效擴(kuò)容容量MW增效擴(kuò)容臺(tái)數(shù)臺(tái)2最大水頭m最小水頭m0機(jī)組額定水頭m全站發(fā)電引用流量m3/s多年平均發(fā)電量269擴(kuò)建新增電量204全站年利用小時(shí)h3363全站水量利用系數(shù)%75 改造前后對(duì)比 經(jīng)整理得到**電站改造前后幾項(xiàng)主要參數(shù)對(duì)比如下項(xiàng)目單位文倉(cāng)閣電站改造前改造后電站總裝機(jī)容量（2臺(tái))kW640800其中擴(kuò)容容量（2臺(tái)）kW0160多年平均發(fā)電量萬(wàn)kWh65269平均發(fā)電量差值萬(wàn)kWh204裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)h1016 3363 最大水頭（凈）m最小水頭（凈）m00額定水頭m 水庫(kù)水位簡(jiǎn)述攔水壩校核洪水重現(xiàn)期為100年，；設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為50年。大壩正常蓄水位362米。 死水位 本次設(shè)計(jì)采用原攔水壩引水壓力管不動(dòng)方案，故進(jìn)水口底板高程即為死水位，死水位為330m。 裝機(jī)容量選擇**增效擴(kuò)容初設(shè)是選擇在原有兩臺(tái)機(jī)組機(jī)窩上進(jìn)行，水庫(kù)正常蓄水位仍維持362m不變。**電站增效擴(kuò)容的容量選擇，有以下因素：原有兩臺(tái)機(jī)組的機(jī)窩，已經(jīng)歷了三十余年，如果對(duì)原有機(jī)組的引水系統(tǒng)和廠房進(jìn)行改造或擴(kuò)大，投資太大，且電站業(yè)主對(duì)此表示明確反對(duì)。本次增效擴(kuò)容，是在不改造兩臺(tái)機(jī)組過(guò)流量通道的條件下，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的引水系統(tǒng)維修，通過(guò)選擇新機(jī)型，提高機(jī)組效率，增加發(fā)電量。彭家灣尾水是經(jīng)**水庫(kù)調(diào)節(jié)后的徑流，流量可以人為控制，對(duì)**電站運(yùn)行十分有利。通過(guò)對(duì)引水系統(tǒng)的校核和機(jī)型選擇，以及從長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃考慮，擬將機(jī)組額定容量320kW、。 **電站擴(kuò)建后。根據(jù)電站的水頭、流量特性，作為機(jī)組的額定水頭。 水庫(kù)運(yùn)行方式和多年運(yùn)行特性 水庫(kù)運(yùn)行方式（1）興利運(yùn)行方式**水庫(kù)具有年節(jié)能力，機(jī)組可承擔(dān)電網(wǎng)峰負(fù)荷，平時(shí)應(yīng)充分利用**水庫(kù)緩沖調(diào)節(jié)作用，保證電站攔水壩在正常高水位362m運(yùn)行，以保證有較高的水頭。（2）泄洪運(yùn)行方式，庫(kù)水位維持在正常蓄水位362m，入庫(kù)流量全部通過(guò)水輪機(jī)下泄。，水庫(kù)水位達(dá)到362m時(shí)，大于水輪機(jī)引用流量部分的入庫(kù)流量，通過(guò)攔水壩溢流堰下泄。當(dāng)入庫(kù)洪水處于消退階段，入庫(kù)流量小于或等于停機(jī)流量時(shí)，電站滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)電直至將攔水壩水位降至正常362米。 電站特性指標(biāo)根據(jù)**壩址1954年～2004年共51年徑流，進(jìn)行長(zhǎng)系列逐日水能操作計(jì)算，統(tǒng)計(jì)多年運(yùn)行特性指標(biāo)如下：流量及水位：51年長(zhǎng)系列中，；（P=90%）。水頭：51年長(zhǎng)系列中，。出力及電量：51年長(zhǎng)系列中，多年平均發(fā)電量269萬(wàn)kWh，全站年利用小時(shí)3363h，全站水量利用系數(shù)75%。 回水計(jì)算因本項(xiàng)目為**水電站增效擴(kuò)容工程，**正常蓄水位不抬高，**攔水壩不抬高，擴(kuò)建后不會(huì)增加庫(kù)區(qū)淹沒(méi)，故回水未作計(jì)算。5水工建筑物****電站位于某村梨。水庫(kù)屬沅水上游青水河一級(jí)支流，碧涌溪北側(cè)，地處東經(jīng)109176。28′，北緯27176。18′，屬多年調(diào)節(jié)的以灌溉為主的中型水庫(kù)。 km2，總庫(kù)容3640萬(wàn)m3，多年平均降雨量為1265 mm，但年內(nèi)分配不均勻，春季35月降水占全年總量的36％，夏季68月降水占全年總量的36％，秋季911月降水占全年總量的18％，冬季122月降水占全年總量的10％，其中降水主要集中在46月，占全年總量的45％。**水庫(kù)修建于1958年9月，1960年4月開(kāi)始蓄水，2010年完成水庫(kù)除險(xiǎn)加固。****電站于1979年動(dòng)工修建，1980年投產(chǎn)發(fā)電?，F(xiàn)裝機(jī)2臺(tái)HL123WJ50水輪機(jī)，2臺(tái)320kw發(fā)電機(jī)， 2臺(tái)手動(dòng)調(diào)速機(jī)，2臺(tái)400kva主變，以及相應(yīng)的配電屏和勵(lì)磁屏。（1）《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB5020194）(2)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（SL/T1912008）(3)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》 DL50771997(4)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》SL2792002(5)《水電站引水渠道及前池設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T20597(6)《小型水電站技術(shù)改造規(guī)程》SL193（1）**水庫(kù)**電站初步設(shè)計(jì)書(shū) 1979年2月（2）**水庫(kù)除險(xiǎn)加固竣工資料匯編 2009年10月（3）《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)》（4）《農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化指導(dǎo)意見(jiàn)》**電站水工建筑物主要復(fù)核攔水壩、砼壓力管、廠房、尾水渠等建筑物。（1）攔水壩復(fù)核經(jīng)過(guò)復(fù)核**電站拱壩正常水位設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)（p=%，），大壩正常水位高程為362m，能滿(mǎn)足防洪要求。（2）隧洞外預(yù)制砼管直徑 D= = 式中：Q—增容后機(jī)組需要最大引用流量Q=3m3/s H—水管中的原凈水頭H= ＞，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。（3）水頭損失計(jì)算復(fù)核 H總=H沿+H局 1)沿程水頭損失 H沿=αL =2）局部水頭損失 h局=h攔+h進(jìn)+h轉(zhuǎn)+h變+h閥+h分 ①攔污柵水頭損失計(jì)算h攔=ξ ξ=β（）sina 式中：ξ——攔污柵水頭損失系數(shù)； V——攔污柵處平均流速（）； g——重量加速度，； β——柵條斷面形狀系數(shù)；園形β= s——柵條厚或柵條直徑（12cm） b——柵條間距（8cm） a——攔污柵與水平面相交的傾斜角(70176。)②進(jìn)水口水口損失計(jì)算 h進(jìn)=ξ 式中：ξ——進(jìn)口水頭損失系數(shù)（）； V——水管中經(jīng)濟(jì)流速按壓力管規(guī)范要求經(jīng)濟(jì)流速③水管轉(zhuǎn)彎時(shí)水頭損失計(jì)算 h轉(zhuǎn)=ξ 式中：ξ——轉(zhuǎn)彎水頭損失系數(shù)（176。）； 水管轉(zhuǎn)彎共8處，176。； V——水管中經(jīng)濟(jì)流速按壓力管規(guī)范要求經(jīng)濟(jì)流速V=3—5； ④漸變段水頭損失計(jì)算 H變=ξ式中：ξ——漸變段水頭損失系數(shù)；漸變段角度小于10176。，； V2——斷面縮小縮小后的流速（m/s）V2=⑤閘閥水頭損失計(jì)算 H閥=ξ式中：ξ——閥門(mén)全開(kāi)時(shí)候水頭損失系數(shù)；水頭238m，； V——管中的流速（m/s）、V2= **機(jī)組擴(kuò)容前后水頭損失計(jì)算表編號(hào)引水道部位擴(kuò)容前流量（m3/S）擴(kuò)容后流量（m3/S）擴(kuò)容前擴(kuò)容后△h水頭損失（m）1攔污柵2進(jìn)水口3管轉(zhuǎn)彎