二龙山电站说明定稿.docx
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二龙山电站说明定稿
1综合说明
1.1概述
1.1.1工程概况
二龙山水库流域面积965km2,总库容8100万m3,正常库容5700万m3,其中有效库容3800万m3,死库容1900万m3。
坝顶总长152m,坝高63.7m,溢流坝顶高程765.0m,非溢流坝段高程771.2m。
校核洪水位770.46m,正常蓄水位765.0m,死水位751m。
大坝右端设泄水底孔,进口高程723.75m,最大泄洪流量133m3/s。
左岸设发电引水隧洞,长152m,下接坝后二龙山水电站。
原电站安装3台1250kW水轮发电机组,机组型号为:
HL263-LJ-100,TS215/36-16。
原二龙山水电站保证出力1816kW,设计年平均发电量1615万kW.h,年利用小时数为4300h。
电站地理位置见图1-1。
图1-1二龙山水电站地理位置图
该电站1970年开工建设,1976年第一台机组投运,随后于78和84年后两台机组相继投运。
1977年并入当地电力系统,以10kV两回路送出,其中一回路向商洛城区供电,一回路接入商变。
原变电站设置SJL-3200/10与SJL-1800/10主变各一台,两台主变为并联运行方式。
该电站应用水头范围为27.85—41.25m,而原电站装设水轮机应用水头范围为16—43m,额定水头为28m,最大水头为43m。
电站为联合供水方式,压力引水隧洞直径为4m,长152m,非对称卜型钢岔管直径为1.5m。
尾水退至东干渠,最低尾水位721.88m,正常尾水位723.15m。
电站位于商洛市区西北角,距市中心仅6km,与市中心有城市道路相连,交通方便。
电站厂区平面布置见图1-2。
图1-2电站厂区平面布置图
1.1.2勘测设计过程
二龙山水电站于2010年4月完成增效扩容改造项目规划申报工作,2011年9月,二龙山水电站被列入增效扩容改造试点项目。
2011年9月,二龙山水电站委托西北水利水电建筑勘察设计院编制二龙山水电站增效扩容改造项目初步设计报告。
我院在初步设计阶段工作中,针对项目规划意见,进行了多次实地考察,就电站的改造进行了具体分析研究,主要设计工作如下:
①详细调查了泾河流域水能开发状况,分析了二龙山水电站增效扩容改造的合理性。
②经过多次现场踏勘,确认了电站各特征水头。
③对电站厂房多次踏勘,优化了机组布置方案。
④根据本次增效扩容改造要求,确定了该电站的装机方案。
⑤根据装机方案,对引水系统中的压力管道进行了优化复核。
机组选型。
电气一次设计。
电气二次设计。
此外,还对电站上网电压等级、少(无)人值守等问题进行初步论证。
依据以下文件完成了二龙山水电站初步设计报告送审稿的编制:
⑴财政部、水利部关于印发农村水电增效扩容改造项目建设管理指导意见水电[2011]441号;
⑵水利部关于印发农村水电增效扩容改造项目初步设计指导意见水电[2011]437号;
⑶水利部关于印发农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见水电[2011]438号;
⑷财政部、水利部《关于农村水电增效扩容改造财政补助资金管理暂行办法》的通知财建[2011]504号;
⑸《小型水电站初步设计编制规程》(SL/TI79-2011)。
1.2水文
1.2.1流域概况
二龙山水库位于秦岭南麓,丹江干流上游原程家坡水文站处。
流域内北高南低,平均海拔1200米,流域相对高差800m,水库控制流域面积965平方公里。
该流域内有两大支流,各长40余公里,河床平均比降20‰,属土石山区,植被较差,深山区占30%,浅山区50%,川原区20%。
流域内多年平均降雨量750—800mm,多年平均径流量2.65亿m3,多年平均流量8.42m3/s。
实测最大24小时降雨142mm,最大12小时降雨95mm,最大6小时降雨91mm。
实测最大洪峰流量1250m3/s(1970年7月28日),调查最大洪峰流量3650m3/s(1901)。
多年平均输沙量134万吨。
1.2.2水文、气象
工程所在地多年平均气温为12.9℃,最高气温为39.0℃,最低气温为-14.8℃。
流域多年平均降雨量在700—800mm,实测最大值1125.0mm,实测最小值471.9mm,春季雨量较少,降水量约为150mm,占全年降雨量20%,夏季雨量集中,降水量约为380mm,占全年降雨量50%,秋季雨量较少,降水量约为190mm,占全年降雨量25%,冬季雨量极少,降水量约为35mm,仅占全年降雨量5%。
另外,降雨量的垂直差异显著,基本上是随着地形高度的增高而加大,一般是川道少于山地,高山多于低山。
降水量年纪变化一般为10%—20%。
1.2.3资料情况及分析计算方法
本次收集到程家坡水文站1953年—1971年的实测径流系列,以及二龙山水库1972年—2000年的实测径流系列。
资料均出自水文年鉴、水文统计等,均经过省、市流域水文机构整编审查后出版。
因此,收集到的资料是准确可靠的。
洪水直接引用二龙山水库2008年除险加固成果,本次增效扩容不再做洪水论证。
本次水文计算主要应用的规范为《小型水力发电站水文计算规范》(SL77-94)。
1.2.4泥沙
根据收集到的二龙山水库资料得知,悬移质多年平均输沙量为134万t,推悬比按0.2计算,多年平均推移质输沙量为26.8万t,总输沙量为160.8万t。
1.3工程地质
鉴于本次增效扩容改造主要针对水轮发电机组及电气设备部分,结合二龙山水电站实际考察状况,本阶段未对二龙山水电站进行详尽地质勘察,本次设计仅对引水水工建筑物及厂房部分地质状况进行了勘察论证,电站引水系统及厂房部分无地质隐患。
1.3.1区域地质概况
从省水电勘测设计院地质队1970至1971年对该坝区所做的《地质勘测报告》得知:
该地为中高山地形,系北秦岭加里东褶皱东部边缘地带,下无古界变质岩出露,构造比较复杂,主要为一单斜构造,局部有倒转背斜褶皱和断层较发育,岩石走向近东西倾向10º-30º,倾角22º-38º,岩性坚实。
1.3.2主要建筑物地质概况
厂基岩层主要为侏罗—白垩纪紫红色含砾页岩,黄绿色砾岩、粉砂岩及砂质页岩,走向近东西,倾向SE35º,厂基西南边角有局部坡积残积含砾粘土层。
基内有一断层,走向290º倾向20º—36º,断层穿过黄色砾岩,黑色页岩,于红色含砾页岩内消失。
断层宽1-2mm,其内充断层泥。
断层面光滑,东北角红色含砾页岩中裂隙较多,东南角由于断层影响岩层中可见小型褶皱。
经分析,该厂基岩石风化程度较轻,构造简单,岩石承载符合要求。
1.4工程任务及规模
1.4.1河流水资源利用现状
二龙山水库下建有两座水电站,分别为坝后二龙山水电站和引水式二龙山二级水电站,水资源利用合理。
1.4.2二龙山水电站运行现状
根据二龙山水电站多年发电量的统计资料绘制年发电量运行图如图1-3。
图1-3二龙山水电站多年发电量
二龙山水电站多年平均发电量868.16万kW•h,最高发电量为1601万kW•h,最小年发电量为393.27万kW•h,近三年的年平均发电量1003.9万kW•h。
1.4.3增效扩容改造后二龙山水电站工程任务和规模
增效扩容后二龙山水电站总装机3×1500kW,多年平均发电量1654万kW.h,年利用小时数为3676小时,总投资1295.36万元。
1.4.4增效扩容改造电站水头确定
经水能调节计算,电站设计水头35.72m,设计流量15.0m3/s。
1.5工程布置及建筑物
1.5.1工程等别和标准
根据《水利水电枢纽工程等级划分和洪水标准》(SL252-2000)、《防洪标准》(GB50201-94)的规定,仍采用原水库设计3级标准。
引水枢纽及厂房设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为100年一遇。
1.5.2工程布置及主要建筑物型式
二龙山水电站引水隧洞布置于丹江左岸,引水隧洞总长152m,直径为4m。
经过三十五年的运行,引水隧洞结构完整,功能良好,本次不进行改造。
1.6水力机械
1.6.1原水力机械现状
二龙山水电站装有3×1250kW的立式混流水轮发电机组三台,机组参数如下:
①水轮机
型号:
HL263-LJ-100
额定功率:
1374kW;
额定水头:
28m;
额定流量:
5.8m3/s;
额定转速:
375r/min;
②发电机
型号:
TSL-215/36-16;
额定功率:
1250kW;
额定电压:
6.3kV;
额定电流:
143.2A;
额定转速:
375r/min;
效率:
91%;
功率因数:
0.8;
绝缘等级:
B级;
③励磁方式:
静止可控硅励磁;
④调速器:
XT-1000。
1.6.2本次设计机组参数
依据水能计算结果及水轮机型谱,二龙山水电站装设(3×1500kW)三台立式混流机组。
选择的水轮发电机组型号及主要参数见表1-1、表1-2。
表1-1水轮机参数表
序号
参数
水轮机
1
型号
HLA551-LJ-100
2
额定水头(m)
35.72
3
额定流量(m3/s)
5.0
4
额定出力(kW)
1579
5
额定转速(r/min)
500
6
最优效率(%)
92.3
表1-2发电机参数表
序号
参数
发电机
1
型号
SF1500-12/1730
2
额定功率(kW)
1500
3
额定电压(kv)
6.3
4
额定电流(A)
171.8
5
功率因数
0.8
6
额定效率(%)
95
1.6.3附属设备
二龙山水电站主厂房采用SDQ-10t手动单梁桥式起重机,起重量10t,起重机跨度为8.5m。
1.6.4采暖通风
厂内采取机械排风为主,自然进风及局部空调进风为辅的通风方式。
冬季主厂房内可利用发电机组排放的热量取暖,中控室利用空调取暖。
1.7电气工程
1.7.1接入系统方式和电气主接线
原二龙山水电站以10KV两回路送出,一回路向商洛城区供电,一回路接入商变。
原主接线为非同容量两台主变并联运行接线方式。
本次设计为10kV一回路接入商变,两台主变,6.3kV侧母线利用断路器分段,两台主变不实行并联运行。
1.7.2主要电气设备选择
⑴发电机(3台):
SF1500-12/1730。
⑵主变压器(2台):
S11-M-5000kVA/10.5和S11-M-2500kVA/10.5。
⑶10.5kV电气设备:
10.5kV侧1B、2B出线柜(两面)KYN28-12-046,PT柜(一面)KYN28-12-42(内装42B厂用电变压器进线侧熔断器),10kV出线柜(一面)KYN28-12-011。
⑷6.3kV侧电气设备:
主变进线高压开关柜(两面)KYN28-12-046,机组出线柜(三面)KYN28-12-011,Ⅱ段母线PT柜KYN28-12-42(内装41B厂用变进线熔断器),母线联络柜KYN28-12-42(内装Ⅰ段母线PT装置)。
⑸厂用变压器(2台):
S11-M-200/10.5和S11-M-200/6.3。
⑹电缆:
机组出线电缆选择YJV22-3×150-10kV型电缆,变压器低压侧电缆为YJV22-3×240-10kV和YJV22-3×150-10kV,变压器高压侧电缆为YJV22-3×185-10kV和YJV22-3×95-10kV型。
厂变高压侧选用电缆为YJV22-3×25-10kV,低压侧电缆为YJV22-3×150+1×95-1kV经查《小型水电站机电设计手册》,由短路电流计算表知,短路电流热效应均满足要求。
1.7.3过电压保护及接地
对直击雷的防护采用避雷针,对雷电侵入波的防护采用氧化锌避雷器进行防护
1.7.4自动控制
本电站拟采用计算机监控系统,实现电站的控制、测量、信号、信息管理等。
包括现地单元控制层和电站控制层,通过由光缆及网络收发器组成的以太网络有机地联系,构成电站计算机监控系统。
发电机拟采用可控硅自并励励磁系统。
励磁装置通过I/0接口及串行通信口与电站计算机监控系统通信。
1.7.5机电设备布置
主厂房内布置有3台立式混流水轮发电机组及其附属设备,机组间距为7m,主厂房长32m,宽10m,高17.3m。
调速器安装在上游侧,发电机层地面高程为727.90m,安装间设在主厂房左侧,高程727.90m。
副厂房设置在主厂房的上游侧,地面高程727.90m,主要设置中央控制室、高压开关室。
中控室内布置:
LCU公用屏、厂用配电屏、保护屏等。
高压室紧邻中控室。
变电站布置在厂房的左侧,站内安装2台主变,容量分别为5000KVA和2500KVA。
2台厂变,容量均为200kVA。
站内还布置有防雷设备及出线排架等。
1.8金属结构
1.8.1引水系统金属结构
分叉管装设φ1500液压操作蝶阀。
1.8.2退水系统金属结构
退水系统各闸门及启闭设备本次不予改造。
1.9消防设计
1.9.1耐火等级
本电站建筑物、构筑物发生火灾的危险性类别和耐火等级划分如表1-3所示。
表1—3建筑物、构筑物生产的火灾危险性类别及耐火等级一览表
序号
建筑物构筑物名称
火灾危险性
耐火等级
1
厂房
丁
二
2
高压设备
丁
二
3
低压配电和监控设备
丁
二
4
户外主变压器场
丙
二
5
户外变电站
丁
二
1.9.2消防
主厂房内设置3个消火栓箱,另配有手提式灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器。
副厂房和高压室配备2个干粉灭火器。
主变压器底部设置贮油坑,另设置有二氧化碳灭火器。
油处理室配置适当的干粉灭火器。
本电站的厂内消火水源取自压力管道,消防供水设置独立的供水总管,消防备用水源专管取自库区。
所有消防用电设备电源,按厂用二级负荷标准设计,采用专用回路供电,提高消防供电可靠性,其配电设备应有明显标志。
1.10施工组织设计
1.10.1施工条件
二龙山水电站位于商洛市西北角,距市中心6km。
现属商洛市区,有城市道路相连,对外交通方便。
1.10.2施工总布置
本工程施工总布置以因地制宜、因时制宜、有利生产、方便生活、易于管理、安全可靠、经济合理为设计原则。
本次增容扩效改造,水工建筑物不动,无土木施工项目,对施工场地占用面积及布置无过多要求,利用原电站厂区,厂房进行设备堆放周转即可。
本工程主要施工为机电设备安装,由于工期较短,故应该首先提前4个月选定水轮发电机组,利用枯水季节完成本次改造施工。
1.10.3施工总进度
本工程计划总工期为8个月,即2011年12月至2012年7月。
总工期按照阶段划分为三部分,即工程准备期、工程施工期、调试运行期。
1.11库区淹没处理及工程永久占地
本次增效扩容改造,水电站水工建筑物保持原样,不新增项目,故本项目不产生新占地。
1.12环境保护设计
工程对环境的影响主要表现在工程建设期的“三废”排放,造成局部地区短时期内的环境污染。
但从整体分析,本工程施工过程中所产生不利影响大多可以通过一定的防治和改善措施予以控制和减免,工程建设区内不涉及环境敏感区,从环境保护角度分析亦不存在制约工程建设的因素。
而工程的实施对自然环境、社会环境的有利影响是明显和永久的,所以从环境角度分析该工程的建设是可行的。
1.13工程管理
本改造项目施工期间,由原电站管理部门代管,不再增加新的管理人员。
工程管理范围包括工程区和生产、生活区(含生活基地)。
工程保护范围为工程管理范围边界线外延,距主要建筑物不少于200m,距一般建筑物不少于50m。
1.14投资概算
二龙山电站位于陕西省商州市城西北6km处的丹江干流上,是二龙山水库坝后式电站。
电站工程由压力隧洞、钢管道、主副厂房、变电站等组成。
压力隧洞长152m,直径4m,钢筋混凝土衬砌。
隧洞进口用平板钢闸门控制,出口端连接钢管。
钢管下端分3个管与3台水轮发电机组相连。
原电站为水轮发电机为立式机组(型号为:
HL263—LJ—100及TSL215/36—16),引水流量5.8m3/s~13.8m3/s,设计水头16m~43m。
装机容量3750(3×1250)kW,根据现场踏勘,通过对电站多年运行发电量的统计分析,二龙山水库水电站实际多年平均发电量868.16万kW•h,最高年发电量为1601万kW•h,最小年发电量为393.27万kW•h,近三年的年平均发电量1003.9万kW•h。
电站尾水入东干渠。
变电站设于电站左侧,安装3200KVA与2000KVA变压器各1台。
本次增效扩容改造的二龙山水电站主要由两大部分组成,即:
水轮发电机组和电气设备的更新改造。
水轮发电机组受原电站进水、退水水工结构及厂房结构的限制,在维持原机组引水机构、退水设施的前提下,增效扩容后电站装机容量为3×1500kW,引水流量15m3/s,设计水头35.72m,多年平均发电量1654万kW.h,年利用小时数为3676小时,比原电站增容750kW。
电气设备部分主要由一次设备、二次保护设备、电缆及计算机监控系统等组成。
本次增效扩容改造工程总投资为1207.71万元。
其中水工建筑物1171.71万元,水土保持工程15万元,环境保护工程21万元。
水工建筑物中,建筑工程13万元;机电设备及安装工程956.84万元,临时工程4.56万元,费用141.51万元,预备费55.8万元。
本工程单位千瓦投资2878.58元/kW,单位电量投资0.78元/kW.h。
1.15经济评价
1.15.1财务评价
财务盈利指标:
增量财务内部收益率FIRR为12.24%,增量财务净现值为204.53万元。
该项目增量财务内部收益率大于行业财务基准收益率10%,增量财务净现值大于零,该改扩建项目财务评价可行。
1.15.2国民经济评价
本工程的各项评价指标如下:
增量经济内部收益率为13.01%;
增量经济净现值为501.57万元;
上述数字表明,工程的增量经济内部收益率大于规范规定的社会折现率8%,增量经济净现值ENPV大于零,表明本电站进行改扩建国民经济评价合理。
1.15.3社会及生态效益
实施增效扩容改造项目后可更新装机容量3750kW,新增装机容量750kW,新增发电量785.84万kW·h,增加发电收入217.93万元。
即增加了发电收入,也改善了能源结构,增加了能源供应。
同时,农村水电是清洁可再生能源,不会产生温室气体二氧化碳和其它有害气体和废物,按每kW·h电力需0.349千克煤,每T煤向大气排放2.567T二氧化碳计算,增效减排效益实施后,年增加水电发电量785.84万kW·h计,则减少二氧化碳排放量为:
785.84×104×0.349×10﹣3×2.567=7040吨,也有很好的生态效益。
工程特性见表1-4。
1.16工程特性表
表1-4工程特性表
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
水文
1
流域面积
1.1
全流域
Km2
16800
1.1
坝址以上
Km2
965
2
利用水文系列年限
年
48
1953~2000
3
多年平均年径流量
亿m3
2.38
4
特征流量
4.1
多年平均流量
m3/s
7.55
5
泥沙
5.1
多年平均悬移质年输沙量
万t
134
5.2
多年平均推移质年输沙量
万t
26.8
5.3
多年平均输沙量
万t
160.8
二
工程效益指标
1
装机容量
kW
3×1500
2
多年平均发电量
万kW·h
1654
3
年利用小时数
h
3676
三
淹没及占地
不新增占地
四
主要建筑物及设备
1
引水部分
1.1
引水隧洞
型式
圆形
长度
m
152
1.2
水库
正常水位
m
765
溢流坝顶
运行水位
m
758.03
最低水位
m
741
隧洞进口
1.3
压力隧洞
长度
m
152
内径
m
D=4
2
厂区部分
续表工程特性表
序号
项目名称
单位
数量
备注
厂房
型式
地面
地基岩性
基岩
主厂房尺寸(长×宽×高)
m×m×m
32×10×17.3
(长×宽
×高)
水轮机安装高程
m
723.90
3
主要机电设备
水轮机型号
HLA551-LJ-100
额定出力
kW
1579
额定转速
r/min
500
额定水头
m
35.72
额定流量
m3/s
5.0
额定点效率
%
91
发电机型号
SF1500-12/1730
额定功率
kW
1500
额定电压
KV
6.3
额定电流
A
171.8
额定效率
%
95.0
额定转速
r/min
500
功率因数
0.80(滞后)
主变压器型号
S11-M-5000kVA/10.5/6.3
S11-M-2500kVA/10.5/6.3
台数
台
2
容量
KVA
5000、2500
厂内起重机型式
台
SDQ-10
跨度
m
8.5
4
输电线路
回路数
回路
1
10kv
输电目的地
商变
输电距离
km
6
续表工程特性表
序号
项目名称
单位
数量
备注
五
施工
施工总工期
月
8
六
经济指标
1
总投资
万元
1207.71
建筑工程
万元
1171.71
机电设备及安装工程
万元
956.84
金属结构设备及安装工程
万元
0
施工临时工程
万元
4.56
独立费用
万元
141.51
基本预备费
万元
55.8
2
综合利用经济指标
水电站单位千瓦投资
元/kW
2684
单位电度投资
元/kW·h
0.73
经济内部收益率
%
13.01
财务内部收益率
%
12.24
上网电价
元kW·h
0.3
经济净现值
万元
501.57
财务净现值
万元
204.53
2水文
2.1流域概况
丹江是汉江中游北岸最大的支流,发源于商洛市商州区秦岭东南凤凰山,流经陕西省商洛市、丹凤县、商南县和河南省淅川县后于湖北丹江口汇入汉江,干流全长443km,总流域面积1.68万km²。
丹江在陕西省境内植被较好,沿途均为山川,大部为块状山林,山大沟深,地貌起伏。
2.2气候特征
丹江流域地处我国中纬度偏南地带,北部边缘有秦岭屏障,因此丹江流域具有亚热带气候和暖温带气候的特点。
流域内一年四季分明,但夏无酷暑,冬无严寒,气候宜人。
丹江流域降水量受气候和地形的影响,降水分布极不均匀,年降水量随地形高度增加而递增,因而山地为多雨区,且暴雨较多,中上游为暴雨多发区,河谷
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