6水力機械、電氣及金屬結(jié)構(gòu)

6水力機械、電氣及金屬結(jié)構(gòu)6.1水力機械6.1.1觀音峽電站參數(shù)(1)水庫水位100年一遇洪水位50年一遇洪水位正常蓄水位 發(fā)電死水位(2)電站尾水位校核洪水位(P=1%)設計洪水位(P=2%)正常尾水位(Q=2×7.16m3/s)設計尾水位(Q=3.58m3/s)最低尾水位(Q=0m3/s)(3)水輪機水頭(凈水頭)最大水頭(機組空載Hmax)最小水頭(Hmin)加權平均水頭(4)水庫性能調(diào)節(jié)庫容死庫容總庫容(6)其它參數(shù)裝機容量保證出力(P=85%)多年平均發(fā)電量1225.92m1225.42m 1225.0m1210.0m1008.59m1003.35m1003.0m222m209.05m439萬m3186萬m3700萬m32×13MW4435kW年利用小時數(shù)3625h引水系統(tǒng)水力損失系數(shù)0.060536.1.2機組機型選擇電站水頭范圍為193.0~222m，采用混流式水輪發(fā)電機組。適合于本電站的模型轉(zhuǎn)輪有：A339-50、HL120、A41-38、A351-53、A542-50等。其中A339-50、HL120、A41-38屬250m水頭段轉(zhuǎn)輪，該水頭段轉(zhuǎn)輪臨界氣蝕系數(shù)較大，機組最小允許吸出高度均在-6m左右。由于本電站裝機容量較小，如果采用250m水頭段的模型轉(zhuǎn)輪，真機額定轉(zhuǎn)速為750r/min或1000r/min，采用高一擋水頭段的模型轉(zhuǎn)輪，適當加大了水輪機轉(zhuǎn)輪直徑，但可以將真機額定轉(zhuǎn)速降為600r/min或750r/min，還可以提高機組允許吸出高度，從而減少廠房開挖。因此本階段采用A351-53、A542-50模型轉(zhuǎn)輪作為真機參數(shù)比選的計算依據(jù)。模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)見表6-1。表6-1水輪機模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表轉(zhuǎn)輪推薦使用水頭(m)模型轉(zhuǎn)輪直徑D1(cm)最優(yōu)工況限制工況單位飛逸轉(zhuǎn)速’(r/min)’(r/min)η0(%)(m3/s)Q’1(m3/s)η(%)ns(m.kw)σA351~400~92.90.2090.32387.70.055106.5A542~400~92.50.0150.29785.297.60.04298.3各轉(zhuǎn)輪的機型比較，詳見表6-2方案一水輪機轉(zhuǎn)輪直徑小，因此水輪機造價稍低；方案二機組允許吸出高度值大，可以相對提高機組安裝高程，減少基礎開挖；600、750r/min兩擋轉(zhuǎn)速均為高轉(zhuǎn)速機組，方案二機組額定轉(zhuǎn)速低，對提高機組的穩(wěn)定運行有好處。從機組允許吸出高度、效率、轉(zhuǎn)輪直徑、機組轉(zhuǎn)速、機組造價等各方面比較后本階段選擇方案二。序號方案一1234m5m6r/min7m3/s89水輪機額定工況%%水輪機允許吸出mtt6.1.3初擬定的機組主要參數(shù)(1)水輪機HLA542-LJ-145轉(zhuǎn)輪直徑D1額定出力額定水頭201.0m額定流量7.44m3/s額定轉(zhuǎn)速600r/min飛逸轉(zhuǎn)速1022r/min額定點效率允許吸出高度+0.44m(2)發(fā)電機SF13-10/2840額定容量16.25MVA額定電壓額定電流859.2A額定頻率50HZ功率因數(shù)0.8(滯后)額定轉(zhuǎn)速600r/min飛逸轉(zhuǎn)速1022r/min飛輪力矩50t.m26.1.4調(diào)節(jié)保證計算經(jīng)計算，取導水機構(gòu)直線關閉時間為6.0秒。最大速率上升發(fā)生在額定水頭下，兩臺機組同時甩額定負荷時，引水系統(tǒng)∑LV值為1675.8m/s（算至調(diào)壓井），其最大速率上升率為β=52.9%。最大水錘壓力發(fā)生在最大水頭下，兩臺機同時甩額定負荷時，引水系統(tǒng)∑LV值為1603.2m/s（算至調(diào)壓井其最大壓力上升率ξ=24.3%，蝸殼末端最大絕對壓力值為282m水柱。6.1.5輔助設備(1)調(diào)速器電站在系統(tǒng)中擔任調(diào)峰任務，要求調(diào)速器有較高的靈敏度，良好的運行穩(wěn)定性和過渡過程調(diào)節(jié)品質(zhì)，選用具有PID調(diào)節(jié)規(guī)律的微機電液調(diào)速器。經(jīng)計算，調(diào)速功約為2950Kg·m，每臺機組配GYT-3000型高油壓免充氣微機調(diào)速器一臺，工作油壓為16.0MPa，調(diào)速功為3000(2)進水閥根據(jù)計算，每臺機組進口前裝設一臺重錘球閥，型號為QF-230-WT-110，公稱直徑φ1.10m，液壓操作，操作油壓為16.0MPa，球閥設計壓力為3.0MPa。(3)橋式起重機在主變不進場檢修的情況下，主廠房內(nèi)最重吊運件為發(fā)電機轉(zhuǎn)子，帶軸重量初估為36t，本階段選用一臺50/10t電動雙梁慢速橋式起重機供機組安裝，檢修時使用。起重機跨度為12.5m。6.1.6輔助系統(tǒng)(1)技術供水系統(tǒng)技術供水系統(tǒng)主要用于發(fā)電機空氣冷卻器、軸承冷卻器、水輪機主軸密封、廠內(nèi)生活等用水。初步估算，每臺機組用水總量為160m3/h。電站水頭范圍為190-222m，對技術供水方式比較了水泵供水、水泵加中間水池、頂蓋供水等方案，剖析每個方案的優(yōu)缺點，結(jié)合本電站特點，最終選定了水泵供水作為主供水方式，頂蓋供水作為備用供水方水泵供水采用單元供水方式，水泵從電站尾水取水。本電站共設3臺技術供水泵（Q=180m3/h，H=32m），其中2臺工作，1臺備用。(2)排水系統(tǒng)廠內(nèi)排水系統(tǒng)由滲漏排水和檢修排水系統(tǒng)組成。滲漏排水系統(tǒng)：將各滲漏水源匯集至滲漏排水集水井，用二臺自吸離心泵（流量Q=88m3/h，揚程H=16m）將水排至下游尾水，集水井有效容積約為40m3。水泵的啟動由纜式液位信號器自動控制，兩臺水泵互為備用。檢修排水為機組檢修時排除尾水管內(nèi)的積水。由于本電站水頭較高，尾水閘門孔口尺寸（2500mm×2300mm）不大，考慮尾水檢修閘門漏水量為2.0l/m.s情況下，尾水閘門漏水量為69.1m3/h；上游采用球閥，漏水量很小，初估為5m3/h；尾水管及蝸殼容積初估為60m3，按5h排干計算，排水泵流量為86.1m3/h。因此采用在尾水管底部埋設排水管至尾水平臺檢修排水集水井中，再用潛水泵(流量Q=100m3/h，揚程H=10m)排除。(3)透平油系統(tǒng)透平油系統(tǒng)主要用于機組潤滑用油，經(jīng)估算，一臺機組最大用油量為2.5m3，按1.1倍一臺機組最大用油量選用1個3m3凈油罐，1個3m3運行油罐。選用1臺壓力濾油機(Q=2.0m3/h)、1臺齒輪油泵(Q=3.0m3/h，H=33m)、1臺透平油濾油機(Q=2.0m3/h)。本電站不設絕緣油系統(tǒng)。(4)低壓壓縮空氣系統(tǒng)本系統(tǒng)主要用于機組的制動用氣、水輪機檢修密封、吹掃和風動工具用氣。制動用氣量按2臺機組同時停機考慮，選用1個2.0m3、0.8MPa儲氣罐和2臺SF-1.2/0.8型空壓機。低壓氣系統(tǒng)額定工作壓力為0.7MPa，壓氣機的起停由儲氣罐或氣管上的壓力信號器自動控制。6.1.7水力機械主要設備布置(1)水輪發(fā)電機組布置尾水管水平中心線與機組中心線成180°布置，尾水錐管進人門φ0.6m，布置在+Y方向。蝸殼進口中心線與機組中心線距離為1.80m，蝸殼平面控制尺寸：+X向為2.32m，-X向為1.89m，+Y向為1.65m，-Y向為2.07m。蝸殼進人門φ0.6m，布置在水輪機進水閥下游。水輪機機坑內(nèi)徑為3.0m，機坑進人門為1個，門寬1.0m，高2.0m，進人門位于-Y方向。機組采用定子埋入、上機架埋入式布置，風罩內(nèi)徑為5.6m。(2)進水閥布置在每臺機組進口設置進水閥，閥門中心至機組中心的距離為5.5m。(3)調(diào)速器布置調(diào)速器(整體式)布置在發(fā)電機層，位于+Y偏-X45°方向。推拉桿布置在水輪機層。6.1.8主廠房主要尺寸的確定(1)機組中心距的確定經(jīng)對發(fā)電機風罩、蝸殼、尾水管最大外形尺寸的比較，其中發(fā)電機風罩最大，考慮機組附屬設備及主要通道，吊物孔等的布置，以及蝸殼、尾水管混凝土保護層厚度，確定機組中心距為9.0m。(2)廠房寬度的確定廠房上游側(cè)受進水閥吊運控制，下游側(cè)受風罩、蝸殼等尺寸控制，考慮到設備管道布置及通道樓梯等確定廠房寬度為12.5m，橋機跨度為12.5m。(3)安裝場安裝場設在廠房左端，長7.5m，廠房寬12.5m，由于發(fā)電機層與安裝場等高，利用部分機組段空間，可滿足發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機上機架、水輪機轉(zhuǎn)輪、水輪機頂蓋等安裝檢修要求。外有公路直接至安裝場，可供設備裝卸。(4)邊機組段附加長度的確定與安裝場相鄰的機組段附加長度為6.2m，另一端機組段附加長度為6.7m。(5)主廠房總長度主廠房總長度為30.6m。(6)廠房各層高程的確定a.機組安裝高程水輪機允許吸出高度Hs值根據(jù)額定水頭計算，并用最大、最小水頭校核。經(jīng)計算水輪機允許吸出高度Hs=+0.44m。參考了類似電站的裝置氣蝕系數(shù)情況，并考慮尾水管出口淹沒深度、地質(zhì)條件及電站總體布置等情況確定電站安裝高程(機組中心線高程)為1001.0m。b.尾水管底板高程尾水管高度為2.54D1，導葉相對高度為0.12D1，因此，尾水管肘管底板高程為997.23m。c.水輪機層地面高程水輪機層地面高程由安裝高程，蝸殼進口段半徑0.5m和蝸殼上部混凝土厚度1.2m等綜合分析確定，經(jīng)計算電站的水輪機層地面高程為1002.7m。d.發(fā)電機層地面高程根據(jù)水輪發(fā)電機組的尺寸、水輪機機坑進人門高度，確定發(fā)電機層地面高程為1009.5m。e.橋機軌道頂高程橋機軌道頂高程按起吊轉(zhuǎn)子高度為4.5m、吊具總高度為1.0m、吊鉤至軌頂?shù)臉O限距離為0.915m，初定軌頂高程為1017.5m。f.廠房頂部高程的確定橋機本體最大高度為2.8m，橋機頂部與廠房頂部之間0.4m留出檢修空間，則廠房頂部梁系下部高程為1020.7m。g.安裝場高程電站校核洪水位為1009.15m，考慮安全超高及與發(fā)電機層、廠區(qū)、公路等的連接，初定安裝場高程為1009.5m。6.1.9采暖，通風發(fā)電廠為地面式廠房，全廠通風以自然通風為主，輔以機械排風和局部空調(diào)。其中發(fā)電機層及以上均為自然通風，水輪機層下游側(cè)開設防水窗，平時開啟，可通風，采光，洪水期間關閉。水輪機層利用設置在上游側(cè)的排風機排風，使氣流由樓梯口進入通過水輪機層，排至廠房上游側(cè)墻外。對布置電氣設備的勵磁變室，廠用變室，高壓開關間采用軸流通風機通風。為了滿足電氣設備的安全運行及改善運行條件，在中央控制室裝設冷暖型柜式空調(diào)。6.1.10主要機械設備表6-3水力機械主要設備匯總表序號規(guī)格單位數(shù)量1水輪機HLA542-LJ-145臺22發(fā)電機SF13-10/2840臺23調(diào)速器GYT-3000臺24壓站)16.0MPa臺25橋式起重機50/10tLK=12.5m臺16.1.11黑峽子水電站水力機械(1)電站參數(shù)水庫水位50年一遇洪水位20年一遇洪水位正常蓄水位發(fā)電死水位電站尾水位校核洪水位(P=2%)設計洪水位(P=5%)正常尾水位最大靜水頭最小水頭加權平均水頭921.98m 914.0m913.0m911.53m909.68m902.5m9.0m10.5m水庫性能調(diào)節(jié)庫容1.4萬m3死庫容3.7萬m3總庫容52萬m3其它參數(shù)裝機容量2×1.0MW多年平均發(fā)電量年利用小時數(shù)3410h(2)初擬機組參數(shù)水輪機葉片安裝角度轉(zhuǎn)輪直徑額定出力額定水頭額定流量額定轉(zhuǎn)速額定點效率發(fā)電機額定容量額定電壓額定電流功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)速調(diào)速器調(diào)速功額定油壓GD006-WZ-150+20°1.08MW9.5m13.2m3/s300r/min≥88.0%SFW1000-20/17301.25MVA6.3KV0.8(滯后)300r/minGYT-18001800Kg.m16.0MPa6.2.1接入系統(tǒng)方式太白縣地處陜南山區(qū)，東臨眉縣、周至，南接佛坪、洋縣，西鄰鳳縣，北與渭濱區(qū)接壤，水力資源豐富，位于縣境內(nèi)的石頭河、湑水河、太白河、紅巖河等5大河流及其59條支流，水能理論蘊藏量41萬kw，可開發(fā)利用7.4萬kw，占理論蘊藏量的18%；截止目前，石頭河段已得到基本的開發(fā)，總裝機1.653萬kw，加上太白河的金鳳電站（2000kw湑水河上的金龍電站（4×2000kw），原有電站755kw，全縣裝機已達2.272萬kw，占可開發(fā)量的30.7%，但仍有5萬kw有待開發(fā)利用，其中主要集中在湑水河中游段?？h110kV變電所以33.6km的110kV輸電線路接入寶雞市馬營110kV變電根據(jù)縣電力部門總體規(guī)劃，黃柏塬鄉(xiāng)用電負荷不會有大幅度增加，因此梯級電站不考慮向近區(qū)供電，電能全部外送。由于電站離負荷中心白變，選用LGJ-120輸電導線。然后接入相距33.6km的寶雞市馬營110kV下游黑峽子電站以一回35kV出線接入觀音峽水電站升壓站，選用6.2.2觀音峽水電站電氣主接線35kV出線，110kV側(cè)采用單母線接方案一主接線簡圖110kV35kVkV110kV35kV優(yōu)點1、接線簡單、清晰，運行維護方便；2、升壓站布置場地小、設備投資省；3、110kV側(cè)接線簡單。運行靈活可靠；缺點主變故障或檢修時全廠機組停運增加布置場地、增加設備投資可比設備投資設備數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）主變1290發(fā)電機斷路器柜33922635kV斷路器柜460575路器3247242496合計321377考慮本電站出線為一回35kV線路和一回110kV線路，方案一投資節(jié)省，接線簡單清晰，維護運行方便，因電站裝機利用小時不大，電站主變檢修可安排在枯水期進行，因主變檢修造成的全廠停運基本可以避免,就經(jīng)濟技術比較而言，方案一明顯優(yōu)于方案二。因此電站初選方案一作為保證廠用電供電可靠性，設置兩臺0.5MVA廠用變。#1廠用變接在由于大壩離開廠房有一定距離，因此壩區(qū)用電由附近的10kV線路供6.2.3觀音峽水電站電工二次（2）發(fā)電機、變壓器、110kV線路的繼電保護和測量表計按照規(guī)程（3）直流系統(tǒng)選用GZDW-180/220型免維護酸性蓄電池（5）發(fā)電機開關、主變各側(cè)開關，35kV線路開關、110kV線路開關設置同期點，同期系統(tǒng)采用自動準同期為主用方式，手動準同期為備6.2.4觀音峽水電站通訊電站與電力系統(tǒng)的聯(lián)絡采用光纖通信為主，載波通訊為輔方式，電站的行政和生產(chǎn)調(diào)度采用自動程控交換機通訊，其“中繼線”與縣話局6.2.5觀音峽水電站電氣設備布置主廠房發(fā)電機層上游側(cè)布置水機LCU屏、測溫制動屏、勵磁屏等。發(fā)電機采用共箱封閉母線出線，水機層上游側(cè)設置電纜母線廊道，廊道直通副廠房電纜層。副廠房布置在主廠房右側(cè)，內(nèi)設中控室、通訊室、10kV開關室、電試室、儀表室、值休室等。中控室內(nèi)布置有集控臺、保護屏、直流成套屏等設備。主廠房上游側(cè)布置#1、#2廠變、#1、#2勵磁6.2.6黑峽子水電站電氣黑峽子電站距觀音峽電站約7km。黑峽子電站以一回35kV出線接入觀音峽水電站升壓站，選用LGJ-50輸電導線。主變型序號單位1臺22套23臺14臺15臺16面7面58套29套1套5面1套1面5套1臺3臺7臺9臺5面1只2只6只2只1套1套1套1ZR-YJV22-10-米米米米套1臺1套1面2米套1套16.3.1觀音峽水電站閘門及啟閉設備啟閉機進行啟閉，啟閉機數(shù)量共4臺，單臺電動機孔口尺寸為3×3m，進口設平板檢修閘門和工作閘門各一扇。閘門孔口尺寸（寬×高）3m×3m。平板檢修閘門門門，動水啟閉，門估重16t，埋件估重6t,啟閉設備選用QPQ630kN型卷考慮發(fā)電洞檢修及隧洞發(fā)生事故的可能性，在發(fā)電洞進口攔污柵的下游側(cè)設置事故檢修閘門1扇，水庫校核洪水位（P=0.51226.66m，門孔口尺寸（寬×高）3.5m×3.5m，門型為潛孔式平面滾輪鋼閘門，動閉靜啟，門估重13.5t，埋件估重5t,啟閉設備選用QPQ閉機進行啟閉，電動機功率20kW，閘門檢修平臺高程1225.0m，啟閉機在進口設活動式攔污柵1扇,孔口尺寸（寬×垂直高）4.5m×5.5m,埋件估重6t,啟閉設備選用QPQ100kN型斜拉式啟閉機進行提柵清污，電扇，單套埋件估重0.9t，啟閉設備手拉葫蘆配單軌小車，型號HS-1.5A配大箭溝水堰處設沖砂閘1扇，閘門孔口尺寸（寬×高）均為1.0m×6.3.2黑峽子水電站閘門及啟閉設備（1）黑峽子擋水堰沖砂孔閘門及啟閉設備黑峽子擋水堰處設沖砂閘1扇，閘門孔口尺寸（寬×高）均為1.0m頭部設直立式攔污柵1扇，攔污柵孔口尺寸為4m×3m，攔污柵重1.5t；進水塔內(nèi)設平面鋼閘門，閘門孔口尺寸3m×2m，重2t，配備2A-150KN6.4.1消防設計原