设计工作报告

来宾市金秀瑶族自治县金桂水电站工程设计工作报告广西合浦县水利水电工程设计室二○一一年七月目录1.工程概况............................................22.工程设计要点........................................53．水力机械............................................74．电气局部...........................................105．金属结构...........................................131．工程概况金秀县金桂水电站位于金秀县盘王河下游，即在和平电站之上左岸0.2Km处，距引水坝4.5Km，距桐木镇13Km，距金秀县城30.0km。其坝址位于盘王河上，坝址以上集雨面积76km2，年降雨量1780mm，隧道和渠道总长约4.1Km，其中引水明渠渠道长约500m，引入流量3.2m3/s，设计水头98m，装机总容量为2520kw(4×630kw)，设计年发电量1261kw.h，设计年利用小时5000h。金桂水电站拦河坝高2.5m，根据SL252－2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，工程等级为Ⅴ等，电站建筑物为5级。挡水建筑物：设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。水电站厂房：设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。金桂水电站主要建筑物有拦河坝、引水渠〔隧洞〕、明渠、前池、压力管道、电站厂房、升压站等局部组成。拦河坝位于金秀县三角乡江燕村下盘王屯之下200ｍ的盘王河河床上，利用盘王河引水发电，拦河引水坝为浆砌石重力坝，全坝段自由式溢流坝，根本无库容，无调节性能。经布置在引水坝引水至左岸的隧洞，引水系统全长4100m，其中引水明渠500m，引水隧洞共9段，总长3600m，坡降1/500，设计过水流量为3.2m3/s。衔接至压力前池。压力前池位于和平电站左上岸500m山坡顶处，地形稍陡，压力管那么从前池压力墙沿山腰而下45m后,转角135°直穿而下进入厂房。金桂水电站设计引用发电流量3.2m3/s，拦河坝高2.5m，正常水位高程349.10m,拦河坝长70.00m，其中溢流段长18m溢流堰顶高程349.15.00m，采用浆砌石重力坝砼坝体，引水渠进口底面高程347.5m，引水渠长〔包括隧洞〕4.1km，明渠长500m,断面为矩形断面，底宽2.0m，正常水深1.8m，底坡为1/1500，两侧为挡水墙，外侧边坡坡比1：0.35。考虑到在丰水期河流来水量较大和根据工程的具体情况，丰水期施工导流十分困难，应考虑在枯水期〔12月——次年3月〕完成对引水坝坝基和闸墩2.0m左右高度的施工。盘王河最枯流量在0.5m3/s厂房布置在盘王河左岸的河滩地上，河床较为宽阔，但厂房的施工期较长，需进行防洪建设。金秀县金桂水电站为引水式电站，从上游引水坝至下游电站厂房，距离约4.5Km，中间有引水明渠、引水隧洞、前池和压力管道，工程分散，只要资金充足可同时开工。各工程所处的地形地貌都有所不同，施工布置因地制宜，合理安排。本工程的初步设计报告工作由我室2003年8月20日完成，2003年，金秀县水利局以金水利〔2003〕57号文《关于金秀县金桂水电站初步设计的初审意见》向来宾市水利局提出初审意见，2003年12月来宾市水利局以来水计建〔2003〕30号文《关于金秀县金桂水电站初步设计的批复》下达，同意初步设计报告和建设规模。工程工程简况表工程名称金秀县金桂水电站工程建设地点来宾市金秀县金秀镇和平村所在河流金秀县盘王河坝址控制集雨面积76km2设计时间2003.8施工时间2004.4.～2005.2引水坝校核洪水位〔P=0.5%〕352.35m引水坝堰顶高程353.9m设计洪水位(P=3.3%)351.75m最大坝高4.0m正常高水位348.65m坝顶长70.0m〔含进水渠渠首〕机型卧式机组发电效益多年平均发电量1261万kw.h年利用小时数5000小时装机容量：2520kw(4×630kw)概算工程总量土方开挖/石方开挖43300m3/32567m3决算填土方8430m3浆砌石方11106m3节省投资硂、钢筋硂9674m3设计审批审批单位金秀县水利局、来宾市水利局竣工验收主办单位文号来水计建〔2003〕30号、金水利〔2003〕57号时间2005年2月建成,已投入运行,方案2006年验收。效益及经济指标多年平均发电量1261万kw.h2.工程设计要点2.1水工建筑物金秀县金桂水电站水工建筑物包括拦河坝，其特性及控制尺寸概述如下：拦河坝拦河坝高2.5m，正常水位348.65m,拦河坝长70.0m，溢流堰顶高程349.15m，采用砼坝体。拦河坝位于拦河坝位于金秀县三角乡江燕村下盘王屯之下200ｍ的盘王河河床上，利用盘王河引水发电，拦河坝经布置在拦河坝引水至左岸的隧洞，引水系统全长4100m，其中引水明渠500m，引水隧洞共9段，总长3600m，坡降1/500，设计过水流量为3.2m3/S。衔接至压力前池。2.2引水建筑物本工程引水建筑物包括：引水渠〔隧洞〕、压力前池、压力管道。引水渠〔隧洞〕全长约4100m，其中围岩隧洞长为3000m，内空宽1.8m，高2.2m，两侧及底部为0.1m的混凝土砌筑；普通隧洞长为1400m，内空宽1.8m，高2.2m，两侧及顶部为毛石混凝土砌筑的0.4m衬砌，底部为0.3m的毛石垫层和0.1米厚的混凝土垫层。引水明渠约500m，毛石混凝砌筑，净宽1.9m，净深1.8m，两边为0.7m厚的挡土墙，底为0.3m厚毛石垫层和0.1m厚混凝土垫层。压力前池前池正常高水位为4.8m，最高水位5.0m，最低水位3.0m，池长度15m,宽8m，最大池深5.6m，钢筋混凝土砌筑而成。进水室入口设拦污栅，压力管进口前设在前池中间，压力管进口前设闸门。高程351.87m，设计流量3.2m3/s。压力管道本电站压力管道分钢筋砼管和钢管,采用一管4机联合供水，正向进水明管布置。管道总长度200m，分钢筋砼管和钢管两种,砼管长96m,管直径2.0m；主钢管长140m,管直径1.20m，叉管直径分1.2m〔长60m〕和0.8m〔长30m〕两种。主管沿线共布置2个镇墩，6个支墩，两个镇墩之间上游侧设伸缩节一个。钢筋砼管用150#砼作垫层，然后用土回填，钢管材料采用Q235，管壁厚度根据压力情况和稳定性的要求主管选用16mm，直径1.2m的叉管选用15mm，直径0.8m的分支管选用12mm。压力管那么从前池压力墙沿山腰而下96m后,转角136°直穿而下进入厂房。2.3发电厂房及升压站电站厂房位于盘王河下游的金秀镇的和平村盘王河段附近，距离和平村2km，距离金秀至头排二级公路3km，布置在盘王河左岸滩地上。主厂房长30m，宽12m，厂房内布置4台HL90/D54-WT-60、SFWE-6/900水轮发电机组等，机组间距5m，电站装机4台，单机容量630kw，总容量2520kw。副厂房布置在主厂房的尾水平台上游侧，设中控室和工具室等，地面高程同主厂房地面高程相同，其尺寸为长×宽×高为：20m×4.7m×4.0m。升压站布置在副厂房左侧，平面尺寸为40m×13m，地面高程213.40m。3.水力机械本工程水力机械含机组〔水轮机、发电机〕及附属设备。3.1水轮机水轮机原设计是：水轮机型号为HL90/D54-WT-60，装机3台，单机容量630kw，总容量1890kw，设计水头98m，最大设计水头100m，最小设计水头95m，单机设计流量0.8m3/s，额定出力630kw，额定转速1000r/min。根据金秀县金桂水电站工程的具体情况，经多方案比拟，为了扩大效益，节约投资，水轮机做了变更，具体为：水轮机型号为HL90/D54-WT-60，装机为4台，单机容量为665kw，总容量2660kw。3.2发电机发电机原设计是：发电机型号SFWE-630-6/990，额定出力630kw，额定电压0.4kv，额定转速1000r/min。装机3台，单机容量630kw，总容量1890kw。根据金秀县金桂水电站工程的具体情况，经多方案比拟，为了扩大效益，节约投资，发电机在原设计根底上也做了变更，具体为：发电机型号为SFWE-630-6/990，装机为4台，单机容量为630kW，总容量2520kw。3.3附属设备〔调速器、机组的制动方式〕主要附属设备调试器采用全自动调节，机组的制动方式也采用自动控制。3.4辅助机械设备主厂房起重设备厂内机组起吊最重件是发电机转子连轴，重量9t，选用电动葫芦双梁桥式起重机。吊钩起重量5t，Lk=11.0m。厂内桥吊不考虑吊运主变压器。供水系统主要用户是机组轴承冷却器，用水量每台用水量约12m3/h，两台机共24m3/h。其次是生活用水和消防用水。消防水量18m3厂房上游侧山坡上，筑一个50m3高位水池，高程232m，比厂房地面约高20为加强供水可靠性，供水系统设置以下两种取水方式的设备。.1自流取水从顶盖取水机泄漏的有压水接到高位水池。.2水泵供水用水泵在电站下游侧河边泵房抽水上高位水池。泵房设两台DN100水泵，H=28m,Q=94m3/h,每台11排水系统根据设备布置各部位高程，制定排水方案如下：a)轴承冷却水排水直接排入下游。b)厂内其他渗漏水排入集水井，用水泵抽往下游。设两台DN100排水泵，H=12.5m,Q=100m3/h,每台c)电站装机两台，每台尾水管1孔，每孔断面尺寸为H*B=2.0×2.9m〔高×宽〕，闸门底板高程为370.3m，在正常发电情况下，尾水为无压流。两台机均预埋门槽，但仅设一块尾水闸门，供机组检修时挡水用。气系统主要用途是，机组及设备吹扫等工业用气。设小型移动式空压机各1台。油系统按常规需设置透平油和绝缘油系统，设置有仓库。考虑到电站到县城、桐木镇交通方便。需要用油时，可到县城或桐木镇石油供给部门解决。因此，本电站油系统采用简化模式，仅设2个53加仑汽油桶，装透平油和绝缘油供设备运行中添加油之用。3.4.6本电站属小型电站，机修设备从简设置。见设备清单。消防厂内设有水消防栓两个，及干粉灭火筒22个。通风电站厂房通风，采用机械通风和自然通风相结合的方式。主厂房上下游两侧墙壁各装设大面积活动玻璃窗，并各装设5台Φ500轴流风机。中控室设置一台5匹立柜分体空调机(3相)。发电机采用机械通风和自然通风冷却。发电机热风沿3台Φ500轴流风机排到厂房外去。4．电气局部4.1概述电气主接线采用四机两变的扩大单元接线，主变压器设两台，选用1600kvA双绕组变压器，型号为S=9\*Arabic9-1600/35，变比为38.5±5%/0.4kv，厂用电源采用一台厂用变压器，接于35kv金和线上。4.2电气设备布置及选型厂房布置主厂房平面尺寸根据机组及附属设备要求，同时考虑桥吊跨度确定，厂房长36m,宽10m，高7.5m，高度考虑通风、采光及检修机组主要部件起吊的需要，定为10.2m。厂内布置四台机组，机组间距为5.0m副厂房副厂房布置在联接主厂房的下游侧，设中控室，地面高程同主厂房地面高程相同，其尺寸为长×宽×高为4.8×7.9×4.0m。4.2.3升压站布置在副厂房的下游侧，尺寸为长×宽25.0m×18.0m。电气主要设备汇总表电气主要设备汇总表序号设备设施名称规格型号单位数量生产厂家投运日期1发电机SFWE-6/900台4重庆赛力盟电机F2005.24F2005.82调速器GKT-300台4武汉汉诺优电控2007.73厂用屏PGL台1广西玉林水电设备厂2007.74发电机控制屏TK-1A台4湖南永洲智达自控设备2005.25励磁屏TZL-1B台4湖南永洲智达自控设备2005.26主变压器S9-1600/35台2湖南永洲竹城变压器2005.27水轮机HL90/D54-WT-60台4重庆发电设备制造2005.2835KV隔离开关GW5-35GJ/630A台3西安高压开关厂2005.2935KV断路器DW8-35/600A台1柳州柳开高压开关2005.210高压计量箱JLS-3535/0.1kv台1江西赣电2005.211厂用变压器S9-50/3550KVA35/0.4KV台1桂林变压器厂2005.21235KV避雷器Y5W-42/134台32005.21335KV油开关保护屏BXB台1广西玉林水电设备厂2008.714单相汽油发电机BYD5.0台1重庆博伊顿动力机械2008.515坝首变压器S9-50/3550KVA35/0.4KV台1桂林变压器厂2005.24.3综合半自动化监控系统设计原那么：根据水利部关于农村水电技术现代化要求并结合本电站特点，电站综合半自动化监控系统，监控系统设计原那么：平安、可靠、结构简易、技术先进、价格适宜。系统功能：机组屏实现机组的保护、测量、计量、断路器控制、自动或手动停机、励磁调节、调速器控制等功能。〔1〕发电机保护：为更好保证平安生产、经济运行状况保持在最正确状态，该工程发电机保护设计采用：复合电压起动的过电流、过负荷、过电压、低电压、定子接地、转子接地、失磁等保护方式。〔2〕变压器保护：变压器保护设复合电压起动的过电流、电流速断、过负荷、温度、瓦斯等。〔3〕励磁保护：发电机的励磁方式采用可控硅静止励