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机电及金属结构6水力机械
6.
16.
1.1电站基本资料表
6.1-1电站基本资料表项目参数水库正常高水位m
458.0水位水库死水位m
426.0电站正常尾水位m
237.38加权平均水头Ham
192.66最大水头Hmaxm
206.73水头最小水头Hrninm
171.77设计水头Hpm
180.0装机电站装机容量Nkw2x7500保证出力kw
2168.0其它年利用小时h3735年平均发电量万kw.h5602机型选择根据以上基本资料,结合水轮机转轮系列型谱,适合本电站的机型主要有HLD
46、HL
120、HL100三种转轮,模型转轮参数如表
6.1-2转轮模型参数表
6.1-2最大单位最优工况限制工况使用水头转轮型飞逸转速Hmin〜号Hmax mn^rpm4/S小%000M/s4%0n orpm】HLD46135〜
20067.
50.
54891.
60.
0390.
63989.
40.
045122.3HL120180〜
24062.
50.
3290.
50.
050.
3888.
40.
0625100.4HL100125〜
32061.
50.
22590.
60.
0150.
2888.
50.
04599.2器任一元件事故或检修时,整个单元均需停止工作方案ni采用两台发电机和一台20000KVA变压器组成的扩大单元接线,升高35KV后,35KV侧仍采用单母线结线,近区变压器接入
6.3KV母线电压侧接线简单清晰,变压器台数和相应高压设备最少,缩小了布置场地但主变压器故障或检修时,两台机组容量不能送出,供电可靠性相对较差从经济比较角度,虽然方案I较方案H、方案HI投资分别高
55.5万元和
9.6万元,年运行费用高
7.8万元和
1.2万元,但考虑到本电站具有良好的调节性能,为了更好地发挥xx水库的发电效益,本着投资相对较少,接线相对简单、清晰,运行相对灵活、可靠的原则,经充分征求业主和运行部门意见的情况下,本阶段推荐采用电气主接线方案I o厂用电源分别取自发电机电压母线两段上,厂变容量按总装机容量的2%左右考虑单台容量为200KVA厂用母线电压400/230V,单母线分段接线,两台厂变互为备用,并采用在低压侧空气开关分断及备用电源自动投入方式,重要负荷分接两段母线上,当一台厂用变压器退出运行时,应能满足全厂重要负荷或短时全厂最大负荷需要
2、主要电气设备1水轮发电机SF7500-8/26007500KW
6.3KVcos6=
0.85I=
808.6ANSF9-10000/3510000KVA
38.5±2X
2.5%/
6.3KV2主变压器UK%=
7.5YN,du3近变SF-2000/102000KVA
10.5±2X
2.5%/
6.3KV9%=
5.5Y,diiUK4厂区变压器S-200/10200KVA
6.3±5%/
0.4KV9%=4D,YniiUK
56.3KV装置采用满足“五防”要求的XGN-12型箱式固定金属封闭开关柜,断路器采用真空开关610KV装置采用XGN-12型箱式固定金属封闭开关柜,断路器采用少油断路器735KV配电装置采用符合GB3906和IEC298标准,并满足“五防”要求,达到IPZX防护等级的JYNi-35型户内移开式交流金属封闭间隔开关柜断路器采用真空断路器8厂用配电屏采用符合IEC
439、GB7251标准的,达到IP30防护等级的GGD型户内低压配电屏
6.
2.3电气设备布置本电站主厂房位于大坝下游小溪河畔原先锋电站地址处,紧靠主厂房靠山侧设有付厂房付厂房外侧
250.97M高程设有变压器平台,主变压器户外布置于该平台上在主厂房发电机层紧靠机组侧的付厂房内
244.3M高程上设置一机旁屏室,其内布置机组自动化屏、机组监控屏及机组励磁屏付厂房共四层,底层
240.14M高程为电缆出线层,布置机组励磁变压器发电机组引出线经风罩引出,通过电力电缆,经电缆廊道至
6.3KV高压配电室再通过铝排引至主变压器升压至35KV侧,通过电力电缆经近区变压器升压10KV侧付厂房发电机层
244.3M高程布置
6.3KV开关室、厂用配电室、厂用变压器室、近区变压器室发电机出口测量电压互感器、励磁电压互感器及励磁变压器开关柜也置于
6.3KV开关室内付厂房
252.74M高程布置35KV开关室、10KV开关室和中控室主变35KV侧采用电力电缆连至35KV开关室35KV出线经开关柜引出后架空至镇泉和文峰近变10KV侧也采用电力电缆连至10KV开关室,10KV近区出线全部采用电力电缆引出微机综合自动化系统、直流系统和通讯设备均布置在中控室内
6.
2.4电气二次
1、微机综合自动化本电站按集中控制设计,设中央控制室根据国家现行政策,为了提高水电站自动化程度、生产效率及相应管理水平,拟采用一套全微机综合自动化系统对发电机组、变压器及线路等主要电气设备进行监测、控制、保护本电站微机综合自动化系统,拟采用基本单元面向单一对象的分层分布式系统,一个设备对应一个独立的现地控制、保护单元系统分两层,站级主机及现地控制单元级该系统应按部颁《水力发电厂计算机监控系统基本技术条件》、《水力发电厂计算机监控系统设计规定》等规定设计,并符合实时性、可靠性、电气特性、环境条件等要求机组及附属设备自动化设计按SDJ337-89《小型水力发电站自动化设计规定》要求进行机组按单元自动化设计,正常开停机均能以一个命令完成全部操作机组自动化部分由微机系统实现进水闸门采用就地手动控制及引入机组自动化系统控制相结合机组励磁及机组调速器系统采用微机控制,直接与机组自动化系统通信励磁采用自并激方式,拟推荐能满足自动化调节、无功自动调节、各种同期、零起升压和监控需要,且具有频率自适应、全数字滤波的交流采样等技术、免维护、高可靠、多功能的LSW全数字工控机型多功能励磁装置本电站通过载波上传机组、主变、35KV线路运行状态、参数、信号并接收调度中心调度命令、实现遥测、遥信、遥控,预留遥调功能本电站同期装置建议采用精确、快速、高可靠性的SID智能型微机自动同期装置,此装置具备高品质的自动均频及均压控制功能及确保第一次出现的并网时机非同步闭锁的手动准同步装置作为备用本电站继电保护和安全自动装置根据GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》的有关规定配置电气监测遵照GBJ63-90《电力装置的测量仪表装置设计规范》中相应要求进行35KV线路及10KV有源线中均装设一套检同期和检无压三相重合闸装置,10KV无源线路设三相一次重合闸装置厂用电源低压分段处装一套厂电源自动投入装置继电保护及自动装置均由微机保护单元和监控单元实现本站的声、光信号均通过微机来实现设有中央复归可重复动作的音响系统信号回路设有事故信号和预告信号发生事故时,微机保护动作,推出事故画面,指示事故点及原因,电笛鸣叫提示运行人员,发生故障时,相应地推出故障画面,指示故障点及原因,电铃响声提醒运行人员监测处理音响可手动和自动复归
2、直流系统本电站综合自动化系统及常规控制,合闸和事故照明等电源,拟采用体积小、无污染、无需维护、使用寿命较长、技术上较为先进的免维护铅酸蓄电池微机控制直流屏成套装置电压确定为直流220Vo
3、电工试验室xx水库电站隶属巫溪县水利局,根据《水电站电气试验室仪表设备配置标准》,并参考《四川省地方电力企业试验仪表设备配置定额》的规定,本电站设独立电气试验室,按4级试验室配置试验仪表设备
4、通讯为了保证电站安全可靠运行,便于系统调度合理,拟在本电站装设系统调度通信和站内通信系统调度通信采用电力载波通信方式至镇泉变电站,中继至调度中心实现邮电部门的有线通信为备用方式电站与其他变电站之间通信仍以电力载波方式进行站内通信包括生产调度通信和行政通信,全站设一台PDS-40程控调度总机兼作行政总机调度总机和载波通信、当地邮局间采取用户小交换机中继方式相联通信电源以厂用交流电为主供工作电源事故停电时,备用工作电源由直流系统通过稳压电源装置获得金属结构
6.3xx水利枢纽推荐方案金属结构设备包括泄洪系统、水库放空系统、引水灌溉发电系统、渠系工程四部分泄洪系统包括一扇泄洪闸及相应启闭设施,水库放空系统金属结构包括放空洞工作闸门、检修闸门及相应的启闭设备水库引水发电系统金属结构包括放水洞拦污栅、工作闸门、检修闸门、电站尾水闸门及相应的启闭设备XX水利枢纽金属结构共有闸门共6扇,拦污栅1扇,启闭机8台,金属结构总重
108.933其中闸门重
103.8t,埋设件重
17.43启闭机重
23.13to金属结构按《水利水电钢闸门设计规范》SL74-95进行设计1泄洪系统闸门及启闭机溢洪道堰顶高程
448.0m,正常蓄水位为
458.0m闸门结合水工布置进行了单孔及三孔
8.0x
7.0m的方案比较;单孔
12.0x
10.5-
10.0m,闸门重量
63.0t,三孔
8.
07.0-
6.5m方案门共重
69.3t结合水工布置需要,选定为单孔的弧形闸门方案,启闭机选用液压启闭机方案,不另设启闭机层交通桥为设在溢洪道顶的单跨拱桥溢洪道上闸门采用比平面闸门门重轻,启闭灵活的弧形闸门孔口尺寸
12.0xl
0.5m(宽义高),为斜支臂园柱较弧形闸门,面板曲率半径
13.0m,闸门为露顶式,启闭方式为动水启闭,门重
63.03埋件重
6.5t启闭机选用液压启闭机,控制设备安置在溢洪道边墩上,高程m,启闭机型号为QHLY-2,容量2X320KN,吊点距
10.4m,扬程
13.0m,启闭机重
5.7to
(2)水库放空系统闸门及启闭机放空系统闸门包括放空洞工作闸门及检修闸门,两闸门均设置在同一闸门井内,底板高程
400.55m闸门按正常蓄水位
458.0m设计,孔口尺寸均为
1.0x
1.0m(宽X高),上游方为检修闸门,上游止水,门上设充水阀充水平压,静水启闭,门重
3.03埋件重
1.5t启闭机选用QPQ-80,扬程56m,机重
1.26t,启闭机安装高程
466.3m工作闸门设在检修闸门下游侧,为下游止水,利用门顶水柱及吊杆重下门,门及吊杆重
5.53埋件重
1.53启闭机采用QPQ-250,机重30
(3)引水发电系统闸门及启闭机
①进口拦污栅及启闭设备引水隧洞进口设拦污栅一道,底板高程
421.5m,为便于提升拦污栅倾斜布置,倾角70°,孔口尺寸为
3.5x
4.66m(宽X高),用矩形断面栅条,栅体为平面焊接,重
2.53埋件重
1.5t启闭机选用卷扬式QPQ50启闭机,扬程
35.0m,启闭机布置在高程
460.0m的启闭机室内,机重
1.5to
②检修闸门布置在拦污栅后的闸门井内,底坎高程
421.5m,按水库正常蓄水位
458.0m设计,孔口尺寸
2.2x
2.2m(宽X高)止水位于上游面,门上设充水阀充水平压,静水启闭门重
4.23埋件重
2.7t启闭机布置在高程
466.3m的启闭机室内,型号QPQ150,机重
2.53扬程
42.0m o
③工作闸门布置在闸门井下游方,孔口尺寸
2.2x
2.2m(宽x高),止水设在下游面,利用水柱重及吊杆重量下门,门重
6.73埋件重
2.7t工作闸门启闭机与检修闸门启闭机布置在同一启闭机室内,工作闸门启闭机型号QPQ-800KN,机重
8.81to
④电站尾水闸门电站装机2X7500KW,两条尾水道共用一扇检修闸门,底板高程
235.15m,最高洪水位
242.16m孔口尺寸
3.0x
1.2m(宽X高),闸门为平面滑动焊接钢闸门,门重
1.5t,埋件重l.Ot,由2台CD11-12D电动葫芦启闭,电动葫芦悬挂在轨道上运行每台电动葫芦重
0.1双xx水库工程金属结构设备特性表见表
6.3-lo枢纽水库工程金属结构设备特性表XX表
6.3-1闸门部分重量t启闭机孔口尺寸m宽X闸门主孔口闸门数名称支承型式支承材料门叶埋件备注高-水头体材料数量量启门力扬程数量型号吊点距m单重0总重0KN m台单重总重单重总重一.泄洪系统
1.泄洪闸门斜支臂弧门Q
2351163636.
56.5QHLY-22X
32010.
41315.
75.7
二、水库放空系统
①工作闸门滚轮ZG45Q
235115.
55.
51.515QPQ25O25056133
②检修闸门滑块四氟Q
23511331.515QPQ
80805611.
261.26
三、引水发电系统
①拦污栅滑块四赋Q
235112.
52.
51.515QPQ
5053511.
51.5
②工作闸门滚轮ZG45Q
235116.
76.
72.
72.7QPQ8X
8018.
818.81
③检修闸门滑块四氟Q
235114.
24.
22.
72.7QPQ
1501504212.
52.5
④电站尾水闸门
3.0X
1.25-8滑块四氟Q
23511151.51i CD11-12D
11.
8122.
180.36合计
86.
417.
423.13为便于进一步分析比较,现将计算后的上述各转轮的真机工作情况各转轮真机工作情况项目单位HLD46HL120HL100设计水头m
180.
0180.
0180.0设计出力kw785078507850转轮直径m
0.
751.
001.156额定转速r/min1000750750单位转速r/min
54.
0354.
0362.14额定流量m3/s
5.
235.
145.10单位流量m3/s
0.
6930.
3830.287设计效率%
80.
285.
088.2最高效率%
87.
588.
590.设计点模型汽蚀系数
0.
080.
0560.05吸出高度m-
4.67-
0.
350.73表
6.1-3列于表
6.1-3从以上表3的真机参数计算结果可看出,HLD46虽然转轮直径相对较小,机组尺寸较小,但转速较高,且其运行区域已偏离最优工况区,效率较低,吸出高度较深,所以,该型号不适应本电站,予以排除剩下HL120和HL100两种转轮,这两种转轮的真机参数比较接近,而HL100转轮的效率指标相对较高,且吸出高度为正值,所以,xx电站本阶段设计推荐转轮型号为HLlOOo其主要参数及配套设备如下:1水轮机型号HL100-LJ-115设计水头
180.0m额定出力
7850.0kw设计流量:
5.10m3/s额定转速
750.0r/min飞逸转速
1425.0r/min设计效率
88.2%吸出高度:
0.73m数量2台
(2)发电机型号SF7500-8/2600额定容量
7500.0kw额定电压
6300.0v功率因素
0.85额定转速
750.0r/min飞逸转速:
1425.0r/min额定频率;50Hz数量2台
(3)调速器型号BWT-3000额定工作油压
2.5MPa操作电压;De220v数量2台
(4)进水线装置型号JZH-OO/e1200x
2.5名称手电两用闸阀阀门直径1200mm公称压力
2.50MPa台数2台
6.
1.3厂内起重设备机组安装和检修时的最重起吊件为水轮发电机转子根据初步估2算,发电机的总重量[G=K』)约为
47.0T,发电机转子重量一般约为n总重量的1/2,其重量约为
23.5T考虑起吊工具重量,选用一台30/5t电动双钩桥式起重机,其主要参数如下型号30/5t主钩起吊重量30t付钩起吊重量5t主钩起升高度
12.0m付钩起升高度
15.0m跨度
10.5m
1.
1.4调保计算本电站发电引水从水库出来经一条压力隧洞(L=3185m)至调压井,由调压井引一钢管(L=
366.5m,4)=1800mm)至厂前分岔(岔管L=
12.0m,“二1200mm),供厂内两台机组发电每台机组配一台BWT-3000型调速器及配套油压装置,操作油压
2.5MPa0经计算,过水系统ELV^2220m2/s设计工况下,2台机同时甩负荷,调速器关闭时间为6秒,蜗壳末端压力升高值为
22.5%,机组转速上升率为
37.0%所以调节保证满足要求
1.
1.5机电设备消防1消防水源发电机、主厂房和主变压器的消防水,直接在厂内冷却水干管上取水2水轮发电机组消防采用水喷雾灭火装置,在发电机风洞设置有感光、感温、感烟报警装置失火时,手动操作消火栓阀门、喷雾灭火3主厂房消防在发电机层各机组段及安装间分别设置消火栓4主变压器消防采用固定式水喷雾灭火装置,设置有感光、感温、感烟报警装置,手动灭火5透平油库、绝缘油库及油处理室消防采用“1211”灭火器作为灭火措施6消防电气消防用水设备采用单独的供电回路以确保供电安全,其配电设备有明显的标志厂房各主要疏散通道、楼梯间、安全出口处,均设置灭火事故照明及疏散指示标志在中央控制室、继电保护盘室、通信室、水轮发电机风罩内、主变压器处、开关室、电缆室(道)、油库等处设灭火自动报警装置电气设备有关房间配置砂箱和手提式灭火器等灭火器材电缆道内配置一定数量的灭火器,所有电缆按要求涂刷防火涂料,每层电缆架之间设防火隔板凡穿越电缆的孔洞,电缆敷设完后均用防火堵料进行封堵
6.
1.6采暖通风根据厂房布置型式及所处位置气象条件,厂房发电机层、上游付厂房以自然通风为主,厂用变室设轴流风机排风,油库、油处理室共用一台轴流风机排风,兼作事故排烟系统,水轮机层、蝶阀层设排风系统进行通风换气中控室、计算机室、继电保护室设空调机进行空调全厂冬季靠发电机及其它电气设备发热供暖,不另设采暖设备
7.
1.7水力机械设备布置本电站两台7500kw机组为立式布置,根据机电设备布置及吊运的需要,确定主厂房主要尺寸及厂房各层的高程
(1)主厂房主要尺寸主厂房内布置了两台单机容量为7500kw的水轮发电机组以及30/5t桥式起重机一台厂房总长度为
31.5m,其中安装间长度为
11.0m,机组间距为
9.0m,厂房宽度
12.0m
(2)厂房各层高程发电机层地板高程为
244.34m,水轮机层地板高程为
239.24m,进水阀层地板高程
235.59m另外,桥机大车轨顶高程为
251.54m,尾水管底板高程为
235.17mo主要水力机械设备表序号名称型号规格单位数量HP=180m,Qp=
5.lm3/sNt=7850kw,Di=
1.15m1水轮机HL100-LJ-115台2n=750r/minN=7500kw,n=750r/min2发电机SF7500-8/2600台2V=6300v,cos@=
0.85P3调速器BWJ-3000操作油压PN=
2.5MPH台2手电两用闸阀DN=1200mm4进水阀JZH-OO/41200x
2.5台2公称压力
2.5MPaLK-
10.5m主钩30T,12M5桥式起重机30/5t台1付钩5T,15M
6.2电气
6.
2.1水电站与电力系统的连接根据建设单位提供的相关资料,并在征求其意见的基础上,结合现时电力系统情况及发展需要,经多方案研讨,确定XX水库电站出线电压等级为35KV,出线回路数为三回XX水库电站拟定建立在原先锋电站(装机1150KW)处,届时先锋电站将不复存在孔梁电站双阳电站XX水库电站至镇泉HOKV枢纽变电站35KV输电线路2回(2X LGJ-15O),输电距离11KM o以上两回35KV输电线路将把xx电站12000-15000KW左右功率通过镇泉llOkv枢纽变电站送入系统或就地部分平衡保留原先锋电站至文峰35KV变电站输电线路一回(LGJ-95),输电距离27KM鉴于尖山、文峰地区已成电站,装机6000KW左右,正建电站3000KW左右,已大大超过该两地区需求量该地区已与邻县云阳达成协议,将多余功率从云阳上网输出因而,近远期只有在枯水期才有可能与xx水库电站交换功率,预测不会超过2000〜3000KW需求量鉴于先锋电站现存在10KV近区供电负荷及菱角(装机500KW)、石龙(装机800KW)两电站在此以10KV上网,故xx水库电站仍需保留10KV近区出线据有关资料表明,10KV侧供需缺口较小,由xx水库电站统一调度调节经研究,拟定本电站10KV出线共计4回,以满足近区发供电需要详见“附图机电(可)-6-01图”(电力系统地理接线图)电气主接线及主要电气设备选择
1、电气主接线根据水力动能计算推荐,本电站装机2台,单机容量7500KW,保证出力2168KW,年利用小时数3735h,发电机额定电压
6.3KV,功率因数
0.85枯水期在系统中主要担任峰荷,丰水期以腰荷为主,兼带峰、基荷O考虑到该站站址处地形狭窄,布置相对困难这一因素的实际情况,该电站
6.3KV、10KV、35KV配电均采用屋内配电装置根据该电站在系统中的作用以及接入电力系统情况,经分析比较后,拟定三个电气主接线方案进行技术经济比较,电气主接线方案及经济比较详见“附图机电(可)602图”(电气主接线方案比较图)方案I
6.3KV发电机侧采用单母线隔离开关分段,两台发电机分别接入两段母线上,然后通过2台10000KVA主变压器升压至35KV,35KV侧采用单母线接线,一台2000KVA近区变压器接在其中一段
6.3KV母线上此接线简单明了,运行维护方便,并可由汇流母线集中与分配电站全部出力,即使一台主变故障或检修,仍可送出57%的电站发电容量当一段母线及所接隔离开关故障或检修时,只需短时全部停机,将分段隔离开关拉开,仍可保留一段母线所接机组送电方案H采用发变组单元接线,主变压器容量选取10000KVA各一台,35KV侧仍为单母线接线,近区变压器的电源从一组单元接线
6.3KV侧引出发电机与主变压器容量接近,接线最简单清晰,故障影响范围最小,运行可靠、灵活,继电保护简单但单元接线中当发电机或变压。