塘坝湖电站增效扩容改造设计工作报告

-1-1工程概况阿勒泰市塘巴湖水电站位于新疆维吾尔自治区阿勒泰市南部，地处阿勒泰市红墩乡境内克兰河下游，阿勒泰市以南30km，有柏油公路相通，项目区交通便利。地理位置东经88°08′,北纬47°38′,海拔高程661～667.84m，该电站为塘巴湖水库的配套工程。阿勒泰市塘巴湖水库是以灌溉、发电、水产养殖及旅游观光的一个综合性水库，兴建于1976—1979年，在2000年经过大坝安全鉴定为三类病险库。工程于2002年6月开工，于2004年完成除险加固。完工后水库库容比加固前增加0.3亿m3，水位抬高0.8m，这为塘巴湖电站的增效扩容提供了有利条件。阿勒泰市塘巴湖水电站始建于1977年，1982年投入运行，设计单机流量4.5m3/s，设计水头8.0m，装机容量3×320kW，为坝后式电站。因建设期间尾水渠渠底没有开挖到位，尾水不畅，发电受到限制，电站最大出力只能达到700kW左右,年发电量约300万kW·h。电站经过近25年的运行，水轮发电机组及励磁、调速器等辅机设备严重老化，控制保护设备部分损坏，水轮机转轮磨损汽蚀严重，电站最大出力只有480kW左右，多年平均发电量220万kW·h。因此为了充分利用塘巴湖水库除险加固后的水力资源优势，工程除险加固完工后增加库容0.3亿m3，水位抬高0.8m，塘巴湖电站技术改造很有必要。-2-阿勒泰市塘巴湖电站于2005年列入阿勒泰市“十一五”水电农村电气化规划建设项目，于2007年11月28新疆维吾尔自治区水电及农村电气化发展局下发（新水电［2007］3号文，批准了阿勒泰市塘巴湖水电站技术改造实施方案，于2014年7月完成改造任务，由自治区水利厅地电局进行了初步验收。阿勒泰市塘巴湖电站于2011年列入增效扩容改造项目，2012年4月完成了《新疆阿勒泰市塘巴湖水电站工程初步设计报告》。-3-2工程设计要点2.1发电引水系统阿勒泰市塘巴湖电站发电引水系统为除险加固中新建。发电引水管位于坝左桩号0+202.185m处，是将原发电引水管部分炸除后重建，由引水渠、进水塔和三条压力管组成。引水渠长15m、底高程635.0m，为贴坡砼，设计指标C20、W10、F200。进水塔长10.74m、宽10.2m、高15.84、塔顶高程667.84m，进口底版高程653.0m，进水塔设3孔，孔口尺寸均为2m×2m，为钢筋混凝土结构，设计指标C20W10F200。塔内设平板检修闸门各一道。压力管段长39.26m（共三条），压力管直径为2.0m。引水流量5m3/s，管内最大流速1.59m/s，管壁厚60cm，为钢筋混凝土结构，设计指标C25W10F200。22电站厂房阿勒泰市塘巴湖电站厂房坐落在水库主坝坝后约100m处，电站厂房分为水轮机层和发电机层两层，厂房平面尺寸为21.9m×10m，1#、2#机组间距为7.2m，2#、3#机组之间的间距为6m。发电用水经尾水渠直接排入克兰河，厂房地基建在黑云斜长片麻岩上，厂房为砖混结构，室内安装3×320kW水轮发电机组及相关的电气设备。电站技术改造时对整个厂房进行了粉刷和密封。2.3尾水渠阿勒泰市塘巴湖电站尾水经1.6km尾水渠排入克兰河，尾水渠落差-4-6.6m，因前700m段尾水渠底未开挖到位，使机组尾水管出口水位高于机组设计最高水位1.5m。尾水回流到转轮室，极大地影响了机组的发电效率，列入本次改造内容。2.4计算机监控系统阿勒泰市塘巴湖电站机组控制、保护、测量最早为老式设备，后期电站技术改造设计时配置了微机测量、控制、保护设备，实现机组控制自动化；配置计算机监控系统上位机，实现数据管理和计算机控制。但是，目前电站实际发电机微机主保护设备未安装到位，还未能达到“少人值班，无人值守”功能。2.5电气主接线发电机电压侧采用一台主变压器单母线接线，主变压器容量为1250kVA，技术改造已将主变压器进行了更新。电站原主接线两回出线方式不变，即10kV出线一回至红墩镇35kV变电所，导线型号LGJ—70；从发电机出口0.4kV母线出线一回至电站附近库区及生活区，导线型号为LGJ—120。2.6电站存在的问题2.6.1水工建筑物方面电站自1982年建成时尾水渠就没有按设计要求开挖到位，部分地段渠底高于设计0.8m～1.2m，当时机组最大出力只有约110kW，1997年电站投入资金对尾水渠进行开挖，机组最大出力由110kW增到250kW，但由于资金不足部分地段渠底仍然高于设计渠底0.5m。2004年水库除险加固-5-后增高水位0.8m，但由于尾水渠渠坡石块滑落阻塞，机组设备老化等原因。目前机组最大出力只有约250kW。通过调查分析，机组出力不足的主要原因有：1、在电站厂房尾水出口600m处，红墩金矿在尾水渠处建一座扬水站及建筑物，由于施工造成近100m段渠坡石落入尾水渠，造成尾水不畅。2、在电站厂房尾水出口900m～1100m处，是红墩八队牧民居住区，尾水渠生活的用水、牲畜饮水均在尾水渠取水。造成渠坡石块落入造成尾水堵塞。3、由于电站尾水渠道开挖不到设计高程，尾水渠道现在底宽为4.0m，造成电站水头偏低，水轮机达不到额定出力，电站尾水涌水现象严重，严重制约电站的正常运行，需对其进行扩宽改造，底宽扩建为6.0m。2.6.2机电设备及电气设备方面1、阿勒泰市塘巴湖水电站于2009年进行了技术改造，对水轮机转轮进行了更换，水轮机效率提高，出力增大，可以达到设计要求。目前水轮机过水部件磨损漏水严重，发电机定、转子绝缘等级低且已老化等问题。2、厂房内1台行车起重机、吊钩等为老式产品，运行不方便，运行比较困难；3、厂房内的动力、控制电缆老化、截面不够；未设计测温装置；缺少自动化元件；4、增加3套自动化元件、消防器材、5、电站制动系统为老式淘汰产品。-6-3工程增效扩容改造内容3.1改造机组参数1）水轮机型号及主要技术参数型号ZDX560a—LH—100叶片转角φ=+100转轮直径D1=1000mm设计水头Hr=8.1m最大水头Hmax=10.1m额定流量：Qr=53m3/s额定功率：Nt=320kW额定转速nr=428.6r/min额定出力点效率：ηt=90.2%气蚀系数σ≤0.18飞逸转速：nr=1030r/min2）发电机型号及主要技术参数型号：SF320—14额定功率：N=320kW额定电压：U=0.4kV-7-额定电流：577A功率因数：cosφ=0.8额定转速：nr=428.5r/min飞逸转速：nR=1028r/min励磁电压：98V励磁电流：74.5A转子绝缘等级：E级定子绝缘等级：B级机组装置形式：立式飞逸转速：np=1028r/min机组台数：Z=3台3.2增效扩容改造内容根据电站的实际运行情况，提出以下增效扩容改造内容：1）三台水轮机主轴密封漏水严重，需对主轴密封进行改造；2）对厂房内1台行车起重机进行改造；3）对三台发电机提高绝缘等级进行改造、补充测温装置；4）增加3套自动化元件；5）厂房内增加一套消防器材；-8-6）对厂房内的动力、控制电缆进行更换；7）改造电站三套制动系统；8）本次改造设计对电站1.6km长尾水渠挖深和拓宽，降低尾水位，以增加电站的有效工作水头，提高出力。改造拓宽电站尾水渠的左岸（2m），挖深整个尾水渠（平均下挖1.0m）。改造后尾水渠纵坡为1/320，尾水渠底宽6m，渠道边坡为1:0.6,下泄流量为15.0m3/s，加大流量20.0m3/s。渠道为岩石山体直接开挖。土方开挖925m3，清淤445m3，石方开挖7698.0m3。3.3工程规模改造前电站总装机960kW，机组出力700kW，年发电量300万kW·h，改造后电站总装机960kW，机组出力960kW，年平均发电量428万kW·h，其中扩容增效128万kW·h。3.4工程投资本工程总投资275.0万元，其中：建筑工程投资87.99万元；机电设备及安装工程投资132.68万元；施工临时工程投资2.00万元；独立费用39.24万元；预备费13.10万元。-9-4工程设计审查意见落实2012年01月，我院受新疆塘巴湖旅游开发有限公司的委托，组织相关设计人员对电站实地踏勘与调查，我院于2012年编制完成了阿勒泰市塘巴湖水电站增效扩容改造工程初步设计报告。2012年4月21日，新疆阿勒泰地区水利局组织有关专家，对《新疆阿勒泰市塘巴湖水电站增效扩容改造工程初步设计报告》进行了审查。在审查会后，我院项目组人员对初设报告按照专家组的审查意见进行了修改和完善，最终形成了《关于对新疆阿勒泰市塘巴湖水电站水电站增效扩容改造工程初步设计报告的批复》（阿地水电字[2012]31号）。-10-5工程标准5.1工程等别新疆阿勒泰市塘巴湖水电站增效扩容改造后的总装机容量为3×320kW，为坝后式水电站，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)规范规定，水电站工程等别为V等，工程规模为小（2）型。次要建筑物按5级建筑物设计。本次水工建筑物为尾水渠道部分改造，防洪标准仍按原设计标准。5.2设计洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）和《防洪标准》（GB50201—94）的规定，初步确定塘巴湖水电站洪水标准如下：进水塔、压力管道、厂房、尾水渠道为5级建筑物，设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准50年一遇。5.3工程设计依据的主要规程规范（1）《小型水电站技术改造规范》GB/T50700—2011（2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000（3）《小水电站水能设计规程》SL76—94（4）《小型水力发电站设计规范》GB50071—2002（5）《水电站进水口设计规范》DL/TS5398—2007（6）《水利工程水利计算规范》SL104-1995（7）《水电站厂房设计规范》SL266—2001-11-（8）《渠道防渗工程技术规范》SL18—91（9）《水闸设计规范》SL265—2001（10）《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74—95（11）《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057—96（12）《水电站动力渠道及前池设计规范》SL/T205—97（13）《水工建筑物抗震设计规范》SL203—97（14）《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211—98（15）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002（16）《建筑抗震设计规范》GB50011—2001（17）《砌体结构设计规范》GB50003—2001（18）《小型水力发电站自动化设计规范》SL229—2011；（19）《水利水电工程环境影响评价规范》SDJ—302—88（20）《水利经济计算规范》SD—139—85（21）《小水电建设项目经济评价规程》SL—16—92（22）《水利水电工程施工组织设计规范》DL/T5397—2007（23）《水电站基本建设建设工程验收规程》DL/T5123—2000（24）《中小水电站增效扩容技术改造工作大纲》（25）《农村水电技术现代化指导意见》水利部水电[2003]170文件。-12-6设计变更6.1重大设计变更目前无重大设计变更。-13-7设计文件质量管理7.1质量管理体系设计质量管理体系主要包括设计院内下设的对工程设计进行全面质量管理的总工程师办公室，工程设计项目负责人及在工程现场服务的设计代表和工程实施过程中负责工程建设的业主方、监理方等对设计文件进行审查监督的两个部分。健全内部设计质量管理体系是提高设计质量的重要保证。为此，我院针对目前建设市场的需要，建立对阿勒泰市塘巴湖电站技术改造建设工程的设计质量管理体系如下：7.2质量管理的内容设计质量管理贯穿于工程设计各个阶段的全过程中。主要包括工程院长管理者代表副院长院办总工办质检办档案室规规划划室划室设设设计室室地地地质队质队测测测量队队经经经评室室水水水保室室办办水电室室-14-项目建议书阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段、技施设计阶段、招标设计阶段、施工期设计及贯穿于施工过程中部分设计项目的设计变更等。对于每个阶段设计质量管理的内容都有所不同，在设计质量管理的全过程中，每个环节的质量管理都是搞好设计质量管理