电站改造可行性研究报告.docx

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电站改造可行性研究报告

河北省XX县XXX水电站改造项目

可行性研究报告

附表：

1、工程估算表

附图：

1、XX县XX水力发电站位置图

2、XXX水电站主接线图

3、XXX水电站设备布置图

1综合说明

1.1基本情况

XX县XXX水力发电站是XX县水务局下属单位，位于XX乡XX村XX灌渠的六级跌水位上，为梯级开发的第四级电站，是XX县第一个建成投产的水电站，也是县水电建设的重点工程。

XXX水电站于1975年6月1日开工建设，1976年10月1日正式投产运行，属引水式电站，设计水头17.7m，流量5m3/s，总装机320KW×2台，设计发电量为128万kW·h，年利用小时数为2000小时。

建站初期，为充分利用设备，在有水时发有功，无水时投入调相运行，改善电网供电质量，为XX县的社会经济发展做出了突出贡献。

1.2项目建设的依据

《XX县XXX水电站初步设计说明书》

《XX县XX水力发电站技施设计资料》

《小型水电站技术改造规程》SL193-97

国家发改委、西部开发办、财政厅、林业局、农业部、水利部等部委联合下发的《关于做好巩固退耕还林成果专项规划编制工作的通知》（发改农经【2007】3636）

河北省发展和改革委员会、财政厅、林业厅、农业厅、农业厅、水利厅联合下发的《关于引发河北省巩固退耕还林成果专项规划建设项目管理办法的通知》（冀发改农经[2010]1924号）

《XX县水务局关于XXX水电站技改工程项目的情况说明》

1.3工程概况

XXX水电站属灌溉渠道引水式电站于1976年10月1日正式投产运行，总装机320KW×2台，设计发电量为128万kW·h，年利用小时数为2000小时，设计水头17.7m，引用流量5m3/s。

电站为联网运行方式，并网电压10KV，约4.5km专线并入野草湾变电站。

发电电压0.4KV，主接线为“两机一变”扩大单元接线。

电站主要机电设备：

水轮机型号：

HL300-WJ-71广东陆丰机械厂

出力范围：

365KW转速范围：

428.6rpm

水头范围：

18m流量范围：

2.87m3/s；

调速器：

AN-300手、电动调速器；

发电机型号：

TZ116/33-14广东陆丰电机厂

额定功率：

320KW额定电压：

380V

额定转速：

428.6rpm与水轮机联接型式：

直联；

励磁方式及型号：

励磁机ΠH-290

励磁电流：

194A励磁电压：

35.9V

主变压器为：

SJL-1000/10，容量1000KVA；

厂用变为：

SJL-30/10容量：

30KVA。

机组控制方式：

手动启动

手动同期

手动调节

手动停机

电站为灌溉渠道上引水，开敞式前池，压力管道为直径1.4米钢筋混凝土管，管道长度为2×42米。

主阀为直径1.4米蝶阀，手动操作。

主厂房为普通地面厂房，两台机组并列一字布置。

副厂房位于主厂房上游侧，为两大间，一间布置有控制盘、配电盘，另一间为检修间。

主变位于主厂房上游左侧，与副厂房齐平。

避雷针位于厂房上游山坡上。

尾水渠为浆砌石，矩形断面。

电站主厂房左侧山坡上有职工宿舍，食堂，仓库等。

1.4项目建设的必要性

XXX水电站于上世纪七十年代中期建设，属“有机找窝”的情况，具有时代特色，投产运行至今，已有35年。

设备的备品、备件已无处购买。

主变为上世纪六、七十年代铜资源匮乏时的铝芯变压器，能耗大，且漏油。

电气设备老化陈旧、破损，绝缘不合格，安全隐患很大，危机安全运行。

且电站运行均为手动，无任何自动化操作。

在电站运行期间，由于缺乏资金维护，电站机电设备各部件磨损、锈蚀严重；水轮机转轮锈蚀、空化相当严重；座环、导叶等过流部件锈蚀严重；导叶关闭不严，漏水严重，以致于能将机组开至空载。

机组冷却水管路破损，轴承漏油，瓦温过高；尾水渠淤积甚厚，影响电站出力。

电站无刹车装置。

电站接地网系统由于锈蚀，断裂，接地电阻不满足要求，已经完全不能运用。

上述系列问题，使得电站无法正常运行，近几年的年发电量仅为十几万千瓦·时，年利用小时数仅为几百小时，远远低于设计值，几近报废。

XX县地处河北省西南部，太行山中段东麓，总面积1210km2，水能资源理论蕴藏量为11500KW，可开发量7000KW，现已开发2130KW。

为了巩固退耕还林成果，更好的利用水能资源，保护生态环境，促进农村经济社会发展。

进一步推进XX县农村电气化水平，减少群众对森林、树木、植被的依赖性，涵养生态环境，加快新农村建设步伐，维护生态环境良好发展。

同时为了避免水电设备因长期不良运行而报废，造成国有资产损失。

依据国家发改委、西部开发办、财政厅、林业局、农业部、水利部等部委联合下发的《关于做好巩固退耕还林成果专项规划编制工作的通知》（发改农经【2007】3636）和河北省发展和改革委员会、财政厅、林业厅、农业厅、农业厅、水利厅联合下发的《关于引发河北省巩固退耕还林成果专项规划建设项目管理办法的通知》（冀发改农经[2010]1924号），对XX电站进行技术改造。

希望通过本次改造，XX电站能够恢复到较高的运行效率，实现水资源的充分利用，增加效益，促进当地社会经济的发展；为巩固退耕还林成果，加快新农村建设步伐，维护生态环境良好发展做出贡献。

1.5项目建设的任务

根据原来电站的装机规模2×320KW水轮发电机组，设计水头17.7米，设计流量5m3/S，设计年保证率50%，设计年发电量128万KWH。

电站为引水式电站且位于XX干渠上，已经运行将近35年，水头不变，流量基本稳定，故对水电站的出力不做变动。

本次XXXX水电站技术改造拟对下面项目进行改造：

1、更换水轮机转轮、导叶、前后盖板、控制环；

2、更换水轮机调速器为自动化微机调速器；

3、对机组轴承进行大修或更换，解决漏油，油温过高的问题；

4、更换励磁设备；

5、更换主变压器、厂用变压器；

6、更换高压出线断路器、高压跌落保险；

7、更换机组控制保护为微机控制保护自动化设备；

8、更换前池节制闸；

9、重做电站防雷接地系统；

10、修缮厂房屋顶，厂房外墙粉刷，更换门窗。

XXXX水电站工程特性表

表1-1

序号及名称

单位

数量

备注

一、水文

1.流域面积

XXX水库坝址以上

km2

230

2.利用的水文系列年限

年

---

3.多年平均实测径流量

亿m3

0.2255

水库坝址

4.代表性流量

设计洪水标准及流量（P=1%）

m3/s

3284

校核洪水标准及流量（P=0.1%）

m3/s

6130

二、工程规模

1.XXX水库

校核洪水位

m

296.16

设计洪水位

m

293.84

正常蓄水位（汛期限制水位）

m

288

总库容（校核洪水位以下库容）

亿m3

0.4492

调节库容（正常蓄水位至发电水位）

亿m3

0.2387

死库容（死水位以下）

亿m3

0.012

设计洪水位时最大泄量（P=1%）

m3/s

3284

2.XX水力发电站

装机容量

kW

2×320

设计年利用小时数

h

2000

水库调节性能

年

引水式电站

设计引水位

m

239.8

设计水头

m

17.7

发电引水流量

m3/s

5.0

三、工程永久占地

亩

10

其中:

亩

四、主要建筑物及设备

1.溢流堰

型式

浆砌石实用堰

堰顶高程

m

239.8

XXXX水电站工程特性表

续表1-1

序号及名称

单位

数量

备注

堰顶宽度

m

0.5

溢流段长度

m3/s

5

2.引水建筑物

设计引用流量

m3/s

5.0

进水室底板高程

m

234.1

压力管道型式

钢筋混凝土管

压力管道长度/内径

m

42/1.3

3.厂房

主厂房尺寸（长×宽）

m×m

24×7.2

水轮机安装高程

m

224.57

4.主要机电设备

水轮机台数

台

2

型号

HL300-WJ-71

额定出力

kW

365

发电机台数

台

2

型号

TZ116/33-14

单机容量

kW

320

5.输电线

输电电压

kV

10

输电距离

m

450

五、施工

开工日期

1975年6月1日

投产日期

1976年10月1日

总工期

1年零4个月

六、概算总投资

万元

47.4

七、业主单位

XX县小水电管理处

八、设计单位

石家庄地区小水电公司

九、监理单位

无

十、施工单位

XX县

2建设条件

2.1流域概况

槐河是海河流域子牙河水系滏阳河的主要支流，发源于XX县的嶂石岩槐泉寺。

流经XX县、XX县南部、XX县北部、XX西南部，进入XX县汇洨河后在艾辛庄附近入滏阳河。

流域面积978km2，全长100余公里。

一般年份多干涸，上游建有XXX中型水库一座，小水库41座，塘坝65座。

流域内径流大部分集中在7~8月，洪峰过程一般是峰高量大，水流湍急。

遇突发性洪水，极易行成洪灾。

区间汇入的主要支流有许亭川、苏阳河。

流域内山区海拔最高达1450m，一般在700m左右，山脉连绵，群峰交错，河流蜿蜒，冲沟发育。

中游丘陵区地形起伏不平，海拔约在200~80m之间。

中下游平原区位于京广铁路两侧，海拔约在80~30m之间；流域内植被山区山坡以杂草为主，兼有灌木，山谷果树较多，滩地以草甸植被为主。

丘陵区多生杂草，有极少量树木，大部分坡地已垦为农田，植被度较低。

土壤山丘区以山区草甸土及各类褐土为主，平原区以潮土为主，土壤质地从上游到下游逐渐变细。

许亭川发源于XX县白城口，东南流经尖山、三阵、许亭折南流，至田村折东流，经红土湾、都户入槐河，流域面积125km2，河长18km，河床平均纵坡12.86‰，河源高程1181m，河口高程160m；苏阳河发源于XX县南洼，东流经张楞、杜庄、葛沟、徐乐村、北苏阳、郭北村折东南流，经沟北村至元氏纸屯汇入槐河，流域面积100km2，河长25.7km，河道平均纵坡5.29‰，河源高程458m，河口高程65m。

XXX水库坝址位于XX县野草湾以上2km处，其控制流域面积230km2，主河道长度35km，河道平均纵坡18.7‰。

2.2气象水文

流域地处暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明；春季干燥、多风少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗湿润，冬季寒冷少雪。

多年平均气温13.3℃，最高月气温在7月份，平均26.2℃，极端最高气温42.8℃，最低月气温在1月份，平均-2.6℃，极端最低气温-19.5℃。

≥0℃积温4768℃，持续天数283天；≥10℃积温4356.8℃，持续天数212天。

境内初霜期多在10月下旬，终霜多在翌年4月上旬，无霜期200天左右。

流域地处太行山中段中低山区，由于海洋性气候每年进退不一，往往形成久旱不雨或大雨成灾。

多年平均降水量519mm，多年平均径流量为0.50亿m3。

2.3地质概况

槐河在地貌单元上属冀中冲积平原，地处海河流域槐河洪冲积扇轴心部位，以京广铁路为界，西部属太行山山前倾斜平原，境内地形起伏较大，在水文地质单元上主要属“太行山东麓山前倾斜平原”（一级单元）中的“槐河冲积扇”亚区（二级单元）。

地下水类型为孔隙潜水，含水层主要为厚层砂卵石，含水量丰富。

东部属华北平原，境内地势平坦，地下水类型以承压水为主。

沿河道范围内，地层岩性主要为第四系全新统冲洪积物（Q4al+pl）。

京广铁路以西，河漫滩、阶地覆盖层岩性以粉土、粉砂为主；河床岩性主要为厚层砂卵石。

京广铁路以东，覆盖层岩性以粉细砂及粉土、粉质粘土等粘性土为主。

槐河所处区域在大地构造上，属新华夏构造体系。

处于渤海、华北平原、华中平原沉降带与大兴安岭、太行山隆起带之间，属山西中台隆，与华北断拗相连。

3工程规模

3.1XX电站现状

XXXX水电站于1975年6月1日开工建设，1976年10月1日正式投产运行，属引水式电站，设计水头17.7m，流量5m3/s，总装机320KW×2台，设计发电量为128万kW·h，设计年利用小时数为2000小时。

建站初期，为充分利用设备，在有水时发有功，无水时投入调相运行，改善电网供电质量，为XX县的社会经济发展做出了突出贡献。

XXXX水电站于70年代中期建造，属“有机找窝”的情况。

自XXXX水电站投入运行至今，已经35年。

主要机电设备如励磁、调速器等属于手动操作，控制保护为电磁式。

目前，设备的备品、备件已无处购买。

主变为上世纪六、七十年代铜资源匮乏时的铝芯变压器，能耗大，且漏油。

电气设备老化陈旧、破损，绝缘不合格，安全隐患很大，危机安全运行。

且电站运行时，各种操作均为手动，无任何自动化操作。

在电站运行期间，由于缺乏资金维护，电站机电设备各部件磨损、锈蚀严重；水轮机转轮锈蚀、空化相当严重；座环、导叶等过流部件锈蚀严重；导叶关闭不严，漏水严重，以致于能将机组开至空载。

电站无刹车装置。

机组冷却水管路破损，轴承漏油，瓦温过高；厂房漏水，门窗损坏，虫鼠出没，影响电气设备安全运行。

3.2工程规模

XX电站发电引用水量为灌溉用水量与XXX水库的弃水量。

即灌溉期利用XXX水库配给XX渠干渠的灌溉用水发电，电站发电后，尾水注入XX渠，继续向下游农田灌溉提供用水；平水年、丰水年利用水库的弃水发电。

根据《小水电水能设计规程》，以灌溉为主的水库电站，装机容量应以灌溉流量过程为主要依据，选择若干装机方案，通过进行技术经济比较确定。

由于电站引用水量基本上是灌溉用水量，且电站运行35年来，渠道、压力管道等过流能力确定，无法增大流量。

本次XXXX水电站的改造项目主要以机电设备为主，过水建筑物、厂房维护为辅。

故不再进行水能计算，电站装机容量不变。

3.3电站技术改造方案

3.3.1水轮机组

根据电站现有情况，机组出力达不到要求，导水机构漏水严重，导叶关闭不严，漏水量可以使机组达到空载。

原有的HL300转轮效率较低且已经不生产，更换水轮机转轮、导叶、前后盖板及控制环。

通过对转轮进行计算比较，初步确定水电站更新的转轮型号及参数：

型号：

HL240-WJ-71设计水头：

H=17.7m

设计流量：

Q=2.3立方米/秒额定出力：

N=350KW

额定转速：

n=428.6rpm水轮机安装高程：

▽=224.57m

3.3.2调速器部分

电站现调速器为手、电两用的AN-300型，属手动调节，电动关机，不符合机组自动化要求。

由于时间较久，调速器出现一定程度的锈蚀，基座漏油严重。

更换后的调速器应满足电站自动化运行的要求，同时能够为机组自动刹车提供可靠的压力油源。

拟采用BYWT-300型调速器。

3.3.3机组轴承及制动装置

由于机组使用年限较久，且机组技术供水管路损毁，轴承出现漏油，油温过高等系列问题。

但是轴承总体情况尚好，本次对机组轴承进行大修或更换部件，减少漏油，恢复技术供水，避免油温过高。

电站原有刹车装置已经废弃。

新增机组刹车装置，通过调速器供给压力油。

3.3.4励磁部分

原电站励磁为直流励磁机，型号为：

ΠH-290，励磁电流：

194A，励磁电压：

35.9V，励磁机陈旧，且无自动化。

更换为自并激静止励磁方式。

3.3.5变配电系统

电站的主变压器型号为：

SJL-1000/10容量1000KVA；厂用变压器型号为：

SJL-30/10容量：

30KVA。

变压器为上世纪六七十年代，铜资源匮乏，以铝代铜时生产的油浸式配电变压器，型号老旧，体积大，能耗高，绝缘下降。

上世纪八十年代中期曾经进行改造，增加绕组为升压变压器。

从现场看，变压器有相当程度的漏油，在变压器上面、侧面、下面形成较多的油污；散热片有不同程度的锈蚀，为了固定散热片，沿变压器四周用一圈钢筋与散热片焊接在一起，破坏了散热片的表面；变压器周围的测量、计量线路零乱，电线老化，影响主变的安全运行。

厂用变压器与主变属同类产品，存在能耗突出、绝缘下降等同样问题。

柱上油开关由于时间较久，操作机构灵敏度下降，有误动、拒动的情况发生；且漏油严重。

开关柜及机组保护柜布置在副厂房内，自电站投产一直运行，现在的问题是设备老化，绝缘下降，自动化水平低，缺少维护，开关柜背面挡板缺失。

改造方案：

主变更换为节能型全密封变压器S11-M-系列变压器。

特点是高效、低耗，节能。

开关柜通过本次技术改造，换成新型安全、节能、环保电气产品，盘柜须通过3C认证。

重做接地网，保障操作人员及电气设备安全。

更换高压油开关为真空断路器。

3.3.6发电机组

最近的大修中对与发电机绝缘及各方面进行检测，基本达到要求，暂不作为本次改造项目，对其进行维护保养。

3.3.7自动化部分

XX电站建于70年代中期，期间没有经过更新，基本上无什么自动化的设备。

本次改造增加电站中央控制系统及机组自动化系统，提高电站的自动化水平，使机组实现自动发电，自动并网，事故追忆，电站运行数据随时可查、可打印。

完善电站继电保护，确保电站安全稳定运行。

3.3.8建筑物部分

由于电站建设年代早，前池无进水闸，只有两面节制闸供放水用。

节制闸为水泥闸板，启闭机手动操作，费力费时，且因时间比较长，启闭机构有一定程度的生锈，水泥闸板也有破损，关闭不严。

压力前池上游端有一高约0.5米的拦沙墙，顶高程为235.9米，渠道底部高程为236.4米，沉砂池底与节制闸底板位于同一高程235.4米，前池底高程234.1米。

故不增设电站进水闸，当出现故障停机时，节制闸开启，水流进入下游渠道。

由于厂房缺少维护，在厂房下游屋顶出现渗漏，影响电站设备安全和运行安全。

厂房、宿舍窗户为木框窗户，有不同程度的破损，缺少玻璃，刮风的时候会有大量灰尘进入，受潮后降低电气设备的绝缘度；厂房大门为简易推拉门，上部悬挂用的钢筋已经弯曲生锈，不利于大门的开启。

改造方案：

拆除原节制闸，更换为手电两用的螺杆式启闭机，节省时间和人力。

下游尾水渠进行清淤，降低尾水位，恢复机组出力。

修缮厂房屋顶，更换门窗，粉刷厂房外墙，改善电站工作条件和生活条件。

4工程管理

XX电站为全民所有制电站，隶属XX县小水电管理处，电站定编10人，其中运行人员8人，管理服务人员2人。

水电站的财务由小水电管理处统一管理。

工程主要是设备改造及建筑物维修，在电站已有土地范围内进行，不存在占地问题。

水电站的运行要遵循以下原则：

（1）发电服从于防汛需要，以河道行洪安全为重；

（2）灌溉用水优先于发电用水；（3）做好水电站与电网的协调事项。

电站与电网的联络，配备程控电话一部，通过通讯网直接与调度联系，行政通讯配备一部电话通过通讯网与外部联系。

5节能

根据《中国节能技术政策大纲》，遵循“开发与节约并举、节约优先”和“节能与发展相互促进”的方针，本着优先采用高效、节能的设备和施工工艺，提高能源利用效率和效益，减少对环境的影响的原则进行项目改造。

XX电站改造项目主要为机电设备更新及建筑物的维修，机电设备更新包括水轮机转轮、励磁、变配电系统等等。

均采用新型高效节能产品，水轮机效率较原机提高近10%。

主变及厂变均采用新型节能全密封变压器，电气设备也选择高效节能产品，采用合适的电缆截面，减少电能输送损失。

建筑屋维修严格执行有关设计规范，进行多方案比较，采用先进理论和计算方法，选取经济合理的结构尺寸，充分利用拆除旧料，尽量降低能源损耗和对环境的影响。

工程管理车辆应严格节能管理，尽量采购小排量、低油耗、低排放的车辆，淘汰环保不达标、油耗高的车辆，做好能源量化管理、油耗统计，建立长效节能机制。

6工程施工

6.1施工条件

XX电站位于XX县XX乡XX村，距离郑昔公路约700米，交通便利。

厂区内水、电条件完善。

6.2材料与施工

机电设备均为厂家成套提供，分别在主、副厂房内进行安装。

水泥、石子、砖、砂子、钢材、木材、石灰等可由当地市场采购。

灰土选用开挖出的较好粘土配石灰粉。

混凝土及砂浆的拌合利用搅拌机完成;机组、主变等大件吊装可临时租用完成。

6.3施工工期

施工工期尽量安排在非灌溉期和汛期，在农田灌溉前完成机组改造，农灌时期投入运行，可检验机组安装质量，同时创造发电效益。

6.4其他

电站原有宿舍5间，仓库1间。

施工人员可暂时居住于宿舍内，水泥、钢材等材料可放置与仓库内，沙子、石料等可露天堆放于厂区合适地方。

7水土保持及环境影响

7.1水土保持

XX电站技术改造，主要为设备更新改造及建筑物维修，尾水渠道的清淤。

其中尾水渠清淤部分，闸门拆除及建筑物修缮产生弃渣。

由于槐河河道有大量的采砂形成的沙坑，可将其回填入沙坑内，可恢复河道地貌，有利于行洪及百姓人身安全。

7.2环境影响

XX电站的建设利用XX渠灌溉用水发电，不产生废水、废气等污染物。

电站投入运行后，增加水力发电量，属于清洁能源，可以替代火力发电引起的资源损耗，降低空气中有害气体和粉尘。

电站达到设计标准后，年发电量可达近百万千瓦时，相当于代替401.1吨标准煤，减少污染排放916.8吨二氧化碳（C02）、13.29吨二氧化硫（S02）、15.2吨氮氧化物（NOX）。

同时，由于大力推广以电代柴，减少了农民对薪柴的依赖，减少薪柴消耗量1000余吨，保护森林植被100余亩，有效的巩固退耕还林成果。

对推进XX县农村电气化水平，减去群众对森林、树木、植被的依赖性，涵养生态环境，加快新农村建设步伐起到积极的作用，社会经济效益显著，维护生态环境良好发展。

8投资估算

8.1概况

XX县XX水力发电站是XX县水务局下属单位，位于XX乡XX村XX灌渠的六级跌水位上，为梯级开发的第四级电站，是XX县第一个建成投产的水电站，也是县水电建设的重点工程。

XXXX水电站于1975年6月1日开工建设，1976年10月1日正式投产运行，属引水式电站，设计水头17.7m，流量5m3/s，总装机320KW×2台，设计发电量为128万kW·h，年利用小时数为2000小时。

8.2编制依据

水利部水总[2002]116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》、《水利水电设备安装工程概算定额》、《水利工程施工机械时费定额》、《水利工程设计概（估）算编制规定》；冀水规计字[2004]71号文颁发的《河北省水利建筑工程、设备安装工程补充预算定额》、《河北省水利工程设计概（估）算编制补充规定》。

8.3基础单价

⑴人工预算单价:

工长4.91元/工时；高级工4.56元/工时；中级工3.87元/工时；初级工2.11元/工时。

⑵材料预算价格:

主要材料（水泥、钢材、砂石料、柴油、汽油）按当地价格，次要材料价格采用石家庄市《工程造价信息》价格。

8.4工程单价编制

⑴其他直接费:

建筑工程费率按3.5%。

⑵现场经费及间接费:

按枢纽工程取费。

⑶企业利润:

企业利润按直接工程费、间接费两项之和的7%计算。

⑷税金:

税金按按直接工程费、间接费、企业利润三项3.22%计算。

8.5施工临时工程

办公、生活及文化福利建筑按建安工程投资的1.0%计算；其他临时工程