導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇水電站設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1.1.1取水口攔污柵及啟閉設備

1)優化選型布置設計。發電引水隧洞喇叭口底檻678.50mm處設置1孔攔污柵，單孔孔口尺寸為7.5m×10.0m，檢修平臺高程717.00m，設計水頭4.0m，最大引用流量為42.58m3/s，平均過柵流速為0.811m/s，攔污柵重量為26.0t，柵槽埋件重17.0t，型式為平面滑動式攔污柵。選用1臺QPG2×250kN－38m高揚程卷揚式啟閉機，安裝高程726.20m，操作運行條件為靜水啟閉。2)蓄水安全復核計算。攔污柵主支承是增強四氟NL150CHI型滑塊，最大線荷載為25kN/cm，反向支承是鋼滑塊。柵條間距50mm，柵體主材為Q235B，內力分析計算［2］成果為:主梁最大壓應力為105.35N/mm2，發生在跨中處;最大剪力為21.01N/mm2，發生在支座處;最大撓度為9.5mm，發生在跨中處;柵條彎應力為53.1N/mm2，發生在跨中處。攔污柵重量為247kN，提柵清污時考慮污物重量為100kN，攔污柵啟閉力為450.1kN，啟閉機容量為2×250kN。

1.1.2取水口事故閘門及啟閉設備

1)優化選型布置設計。在攔污柵的下游設置1扇事故閘門，孔口尺寸為4.5m×4.8m，底檻高程680.00m，檢修平臺高程717.00m，設計水頭37.0m，閘門型式為平面定輪鋼閘門。選用1臺安裝高程為726.20m上的QPG2×800kN－38m高揚程卷揚機控制閘門，操作運行條件為動閉靜啟。2)蓄水安全復核計算。閘門由門葉結構、水封裝置、4個簡支輪主支承(同時兼做反向支承)、4個側向限位裝置和充水閥裝置等組成。受力計算采用假設平面體系，按照實際可能發生的最不利荷載組合情況，進行強度、剛度和穩定性驗算。閘門在設計水頭下動水操作會受到不同程度的動力荷載，動力系數取1.1。門體材料為Q235B，內力分析計算結果為:閘門承受的靜水壓力為7713.7kN，動水壓力為8485.1kN;面板折算應力為157.03N/mm2;主梁最大壓應力為128.1N/mm2，位于跨中處。最大剪力為49.2，位于支座處。最大撓度為2.71mm，位于跨中處;主輪與軌道的接觸應力為844.06N/mm2;主軌頸部局部承壓應力為173.36N/mm2;閘門閉門力為－659.1kN，啟門力為479.6kN，持住力為1394.4kN;啟閉機容量為2×800kN。

1.2泄水系統閘門及啟閉設備

1.2.1溢洪道弧形工作閘門

1)優化選型布置設計。該閘門設置在溢洪道上，底檻設置在堰頂下游側704.80m處，堰頂高程為717.00m，共設置3孔閘門，啟閉機安裝高程為719.50m。閘門運行方式為動水啟閉，主要承擔水庫的泄洪任務。閘門的孔口尺寸為12.0m×8.5m(寬×高)，設計水頭為8.2m。型式為露頂式弧形閘門，其面板曲率半徑為10.0m，支鉸高度為5.5m，其結構布置見圖1。2)蓄水安全復核計算。閘門由門葉結構(焊接件)、水封裝置、支臂、支鉸和側輪等所組成，支承為斜支臂。受力計算采用假設平面體系，并按照實際可能發生的最不利荷載組合情況，對閘門的設計條件和校核條件進行強度、剛度和穩定性驗算。閘門在動水操作條件下各部件尚需承受的不同程度的動力荷載，故將設計水頭作用在閘門部件上的靜水壓力乘以動力系數，考慮為最不利的荷載組合，動力系數取1.1。門體材料為Q235B，內力分析計算結果表明:閘門承受的靜水壓力為4218.0kN，動水壓力為4639.8kN;面板折算應力為181.8N/mm2;主梁最大壓應力為106.3N/mm2，位于跨中處。最大剪力為69.2，位于支座處。最大撓度為4.36mm，位于跨中處;支臂平面內應力為76.2N/mm2;主支臂平面外應力為66.3N/mm2;閘門啟門力為441.7kN，閉門力為246.3kN;啟閉機容量為2×250kN。

1.2.2放空底孔進口事故閘門

1)優化選型布置設計。在放空底孔進口設置一道事故閘門，孔口尺寸為2.5m×2.6m(寬×高)，設計水頭52.0m。底檻高程為665.00m，檢修平臺高程為717.00m，啟閉機安裝平臺高程為723.50m。閘門運行方式為動閉靜啟，由1套QPG800kN－53m高揚程卷揚機控制。當水庫需要放空時小開度提門充水平壓，待前后水壓差小于4m時，再開啟事故閘門。2)蓄水安全復核計算。閘門由門葉結構(焊接件)、水封裝置、4個懸臂輪主支承(同時兼做反向支承)、4個側向限位裝置等所組成。受力計算采用假設平面體系，按照實際可能發生的最不利荷載組合情況，進行強度、剛度和穩定性驗算。閘門在設計水頭下動水操作會受到不同程度的動力荷載，動力系數取1.1。門體主材為Q235B，內力分析計算結果表明:閘門承受的靜水壓力為3491.5kN，淤沙壓力為619.6kN，總壓力為4111.1kN;面板折算應力為187.9N/mm2;主梁最大壓應力為101.27N/mm2，位于跨中處。最大剪力為65.4，位于支座處。最大撓度為0.76mm，位于跨中處;主輪與軌道的接觸應力為663.1N/mm2;閘門啟門力為769.1kN，閉門力為－22.0kN，持住力為206.3kN;啟閉機容量為800kN。

1.2.3放空底孔出口弧形工作閘門

1)優化選型布置設計。在放空底孔出口設置一道弧形工作閘門，孔口尺寸為2.5m×2.2m(寬×高)，承壓水頭為52.0m，型式為潛孔式弧形鋼閘門，底檻高程為665.00m，檢修平臺高程為668.70m，啟閉機安裝平臺高程為674.60m。閘門運行方式為動水啟閉，選用1套QH-SY－500/150kN－4.0m弧門潛孔液壓啟閉機控制閘門，閘門長期處于閉門擋水狀態。當水庫需要放空時，動水開啟該閘門鎖定于檢修平臺上，待放空完畢，放下工作閘門封閉孔口蓄水。2)蓄水安全復核計算。閘門由門葉結構(焊接件)、水封裝置、2個支鉸支承和4個側向限位裝置等所組成。受力計算采用假設平面體系，按照實際可能發生的最不利荷載組合情況，進行強度、剛度和穩定性驗算。閘門在實際操作中會受到不同程度的動力荷載，動力系數取1.1。門體主材為Q235B，內力分析計算結果為:閘門承受的靜水壓力為3329.7kN，動水壓力為3662.7kN;面板折算應力為183.9N/mm2;主梁最大壓應力為33.2N/mm2，位于跨中處。最大剪力為24.4，位于支座處。最大撓度為0.12mm，位于跨中處;支臂平面內應力為98.4N/mm2;閘門啟門力為248.8kN，閉門力為122.7kN;啟閉機容量為500/150kN。

1.2.4導流隧洞封堵閘門

1)優化選型布置設計。導流隧洞進口設置封堵工作閘門一扇，孔口尺寸為5.0m×6.5m(寬×高)，承壓水頭為44.3m，閉門水頭:20m，型式為潛孔式平面鋼閘門，底檻高程為647.70m，檢修平臺高程為659.00m，啟閉機安裝平臺高程為667.50m。閘門運行方式為動水啟閉，選用1套QPQ630kN－13m卷揚式啟閉機控制閘門，閘門僅用于導流隧洞封堵時使用，導流隧洞在枯水季節封堵下閘門。因受啟閉機平臺高程的限制(啟閉機平臺高程為667.50m)，閉門時最不利水頭工況為啟閉高程，即水頭為20m，因此整個閘門啟閉按最不利的情況下水頭20m計算。2)蓄水安全復核計算。閘門由門葉結構(焊接件)、水封裝置、12個主滑塊和8個反向滑塊裝置等所組成。受力計算采用假設平面體系，按照實際可能發生的最不利荷載組合情況，進行強度、剛度和穩定性驗算。門體主材為Q235B，內力分析計算結果為:閘門承受的靜水壓力為13501.9kN，發生在設計水頭44.3m處;材料容許應力(抗拉、抗壓和抗彎)為142.5kN，容許應力(抗剪)為85.5kN;面板折算應力為138N/mm2;主梁最大壓應力為84.6N/mm2，位于跨中處。最大剪力為71.92，位于支座處。最大撓度為3.78mm，位于跨中處;閘門閉門力為145kN;水柱壓力為898.60kN;啟閉機容量為630kN。

篇2

1水輪機的選擇

水輪機是水電站一個十分重要的設備，水流的動能和勢能轉換成機械能就是通過水輪機來實現的。水輪機選擇合理與否，直接影響到機組的效率和運行的安全性、經濟性。

1.1機組臺數的選擇

農村小水電站機組臺數與電站的投資、運行維護費用、發電效益以及運行人員的組織管理等有著密切的關系。通過多年設計和運行經驗表明：農村小水電站機組臺數一般為1～4臺，且型號應盡量相同，以利于零部件通用和維修管理方便，其中每座電站2臺機組居多。

1.2水輪機型號的選擇

水輪機型號的選擇合理與否，直接影響到水輪機的運行效率、汽蝕和振動等。選擇型號時，既要考慮水輪機生產廠家的技術水平和運輸的方便程度，又要確保水輪機常處于較優的運行工況，即盡量處于水輪機運轉特性曲線圖的高效區。尤其是機組運行時，水頭的變化不要超過水輪機性能表的水頭范圍，否則會加劇水輪機汽蝕和振動，降低水輪機效率。

1.3機組安裝高程的確定

水輪機的安裝高程不能超過水輪機允許的最大吸出高度，否則會引起水輪機轉輪的汽蝕、振動等不良現象，因而縮短機組的運行壽命。

（1）臥式機組：安=Z下+hs-/900-D/2

（2）立式機組：安=Z下+hs-/900

式中Z下——尾水渠最低水位（m）；

hs——水輪機理論吸出高度（m），查水輪機應用

范圍圖及hs=f(H)曲線；

D——水輪機轉輪直徑（m）；

——水電站廠房所在地的海拔高程（m）。

為了消除或減輕水輪機汽蝕，可將計算出的安降低0.2～0.3m確定安裝高程。

2電氣主接線的擬定

小水電站的電氣主接線是運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據之一。農村小水電站裝機容量往往有限，一般裝機臺數不超過4臺，相應電站的電壓等級和回路數以及主變的臺數都應較少。考慮到小水電站（尤其是單機100kW以下的微型電站）的機電設備供應比較困難，運行和管理人員的文化、業務素質普遍較差，從進站到熟練掌握操作、檢修、處理故障及優化運行等也有一個過程。因此，農村小水電站的電氣主接線在滿足基本要求的前提下，應力求采用簡單、清晰而又符合實際需要的接線形式。

對于1臺機組，宜采用發電機—變壓器組單元接線；對于2～3臺機組，宜采用單母線不分段接線，共用1臺主變；對于4臺機組，宜采用2臺主變用隔離開關進行單母線分段，以提高運行的靈活性。

3電氣測量及同期裝置

并入電網運行的小水電站電氣測量應包括：三相交流電流、三相交流電壓（使用換相斷路器和1只電壓表測量三相電壓）、有功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能、勵磁電流和勵磁電壓等的監視和測量。發電機的測量、監視表計、斷路器、互感器及保護裝置等裝在控制屏上（發電機控制屏）；電網的表計、斷路器、同期裝置等裝在同期屏上（總屏）。

4保護裝置

農村小水電站主保護裝置的配置應在滿足繼電保護基本要求的前提下，力求簡單可行、維護檢修方便、造價低及運行人員容易掌握等。

4.1過電流保護

單機750kW以下的機組，可以采用自動空氣斷路器的過電流脫扣器作為過流及短路保護，其動作整定值可以通過調整銜鐵彈簧拉力來整定，整定值一般為發電機額定電流的1.35～1.7倍。為了提高保護的可靠性，還可采用過流繼電器配合空氣斷路器欠壓脫扣器作過流及短路保護，繼電器線圈電源取自發電機中性點的1組（3只）電流互感器，繼電器動作值亦按發電機額定電流的1.35～1.7倍整定。

原理：當發電機出現短路故障時，通過過流繼電器線圈的電流超過其動作值，過流繼電器常閉接點斷開，空氣斷路器失壓線圈失電而釋放，跳開空氣斷路器主觸頭，切除故障元件——發電機。

4.2欠壓保護

當電網停電時，由于線路上的用電負荷大于發電機容量，此時電壓大幅度降低，空氣斷路器欠壓線圈欠壓而釋放，跳開空氣斷路器，以防電網來電造成非同期并列。

4.3水阻保護

當發電機因某種原因(如短路、長期過載、電網停電等)突然甩負荷后，機組轉速會迅速升高，這種現象叫飛逸。如果不及時關閉調速器和勵磁，可能造成事故。一般未采用電動調速的農村小水電站可利用三相水阻器作為該保護的負荷。

水阻器容量按被保護機組額定功率的70%～80%左右考慮。如果水阻容量過大，機組甩負荷瞬間，將對機組產生較大的沖擊電流和制動力，影響機組的穩定，嚴重時可能造成機組基礎松動。反之，如果水阻容量過小，達不到抑制機組飛逸轉速的目的。水阻器采用角鋼或鋼板制成三相星型、三角型均可。

對于單機125kW及以下的電站，水阻池內空，以長為機組臺數×（0.7～1）m，寬為（0.7～1）m，深為0.6～0.8m為宜，同時考慮機組容量大小，應在短時間內（如3～5min）不致于將池中的水煮沸。

在調試水阻負荷大小時，應在水中逐漸施加水阻劑，調試水阻負荷，直到達到要求為止。

4.4變壓器過載、短路保護

變壓器高壓側采用跌落式熔斷器（或SN10-10型少油斷路器）作過載、短路保護。運行經驗表明，額定電壓為6～10kV的跌落式熔斷器只能用在560kVA及以下的變壓器,額定電壓為10kV的跌落式熔斷器只能用在750kVA及以下的變壓器。當變壓器容量超過750kVA時，應采用油斷路器。跌落式熔斷器熔絲按下列公式選擇：

篇3

2、對小型水電站引水系統進行優化設計的必要性

小型水電站工程在實際開發展具有良好的經濟價值與應用前景，是水利水電工程領域中一種較為先進的流域開發方式，可以作為未來水利水電工程建設的成功案例進行參考。由于該小型水電站工程需要引用上級電站的發電尾水，上級發電站的發電尾水為14．76m3/s則基本可以達到其設計引用流量的87%左右，如果在該小型水電站設計階段可以將這一部分尾水直接引入引水隧洞，由于這一部分尾水的清潔度較高則不需要設置底格柵欄壩引水廊道和沉砂池，這對降低該小型水電站首部的工程量與成本投入有著重要作用。

本文認為梯級水電站中上一級水電站與次一級水電站不僅存在電力聯系，水力聯系也是梯級水電站設計過程中不能忽略的一個主要因素，雖然電網負荷的平衡、機組躲避振動區、機組出力限制等方面會對其產生約束，同時也要滿足防洪、灌溉、航運、生活及工業用水等多個社會方面的需求。因此，該小型水電站引水系統優化設計過程中，設計人員應充分考慮電離平衡、水量平衡、區間徑流以及尾水銜接等多項問題，該梯級流域中上下2級水電站在設計中均設置了帶有調壓室的長隧洞，所以在引水系統優化設計中要充分考慮其缺少一個穩定的無壓過渡段，再加上優化設計中由于要涉及到上下2級水電站不同的運行方式，所以要實現水力過渡這一過程是一個相對復雜的內容。

該小型水電站在運行過程中由于其引用流量的87%都是來自上級水電站，所以兩所水電站的負荷變化容易對彼此之間產生影響，上級水電站在正常運行中如果突然丟棄全部負荷，則會導致該小型水電站在運行中的發電引用流量隨之不斷降低，這會導致該小型水電站需要通過立即關閉全部機組來避免其受到影響。如果導葉或調速系統在該種情況下發生故障，則要立即采取關系碟閥的措施來及時完成停機處理，才能避免該小型水電站的壓力隧洞進水口不會因進氣對系統產生影響，所以在充分考慮上下游兩級水電站平順連接和該小型水電站調節性能的要求，本文認為應該采用無壓隧洞的優化設計方案來做為兩級水電站的過渡段，避免該小型水電站在聯合運行過程中因引水隧洞進氣或水壓過大而發生一些安全事故。

3、小型水電站引水系統的優化設計方案

3．1首部樞紐的優化設計

該小型水電站上級水電站尾水池后利用有壓引水箱涵將尾水引入到左岸取水口處，引水箱涵在設計階段以地下室暗涵的方式作為主要結構形式，其設計標準為長32m、寬7．1m、高3．4m的鋼筋混凝土地下室暗涵，并通過分為2孔的方式進行布置，單孔的設計標準為寬2．3m、高2．4m。鋼筋混凝土引水箱涵主要布置于沉沙池下游干砌石海漫段，在施工過程中要采用砂卵石對其進行分層碾壓確保其密實度，底部需要通過合理設置盲溝排水來滿足其運行要求，過水表層通過澆筑埋石混凝土來確保其整體性能可以滿足運行要求。弼石溝來水需要經過沉沙池后才能進入到左岸取水口，這樣便可以與上級水電站尾水會合后流入到該小型水電站的引水隧洞。

3．2 引水隧洞的優化設計

該小型水電站引水系統優化設計過程中需要對引水隧道的局部構造形式進行調整，將引水隧洞結構形式由原設計方案的馬蹄形有壓隧洞調整為城門洞形的無壓隧洞，同時也要將城門洞形無壓隧洞的設計標準調整為底寬3．1m、直墻高3．4m、最大凈高4．41m，并且要將整個隧洞的進口底板高程控制在2292．8m，隧洞在施工過程中需要采用混凝土或鋼筋混凝土襯砌，并要通過加固圍巖來確保其整體穩定性，利用錨桿與固結灌漿來確保整個引水隧洞的結構強度可以滿足運行要求。本文在優化設計中充分考慮到無壓與有壓隧洞之間連接的平順，避免小型水電站運行中因上級水電站丟失負荷而出現無壓隧洞封頂的事件，則要在有壓隧洞與無壓隧洞結合處通過設置側堰溢流建筑物和溢洪道，并要通過將施工支洞改為泄洪洞來滿足其整體運行要求。

3．3泄水隧洞的優化設計

為了滿足該小型水電站運行需求則要將施工支洞改為泄水隧洞，泄洪隧洞在設計過程中要以垂直引水隧道方向進行布置，這樣便可以溢流下泄的多余水量通過其排放到沖溝，然后匯入到主河中避免其對該小型水電站的整體運行狀況產生影響。溢流側堰與泄水隧洞在設計過程中要按照機組全甩負荷工況下的泄流量為標準，為了在設計過程中可以對洞室橫向寬度進行適當的調整，進一步降低整個洞室在開挖施工中的施工難度，并要充分考慮側堰只需要在小型水電站甩負荷時發揮泄流作用，所以在優化設計階段采用薄壁堰作為主要的結構形式，將堰頂高程要控制在高出正常水位近0．1m左右，這樣才能滿足該小型水電站甩負荷時的整體運行要求。同時也要對與溢流堰后泄水陡槽相連接的泄水隧道形式進行優化設計，本文認為其可以采用城門洞形來滿足整個系統運行要求，其設計標準為底寬1．7m、縱坡8．2%，這樣便可以確保其泄流量達到16．88m3/s時泄洪隧洞的水深可以控制在1．174m左右，完全可以滿足整個小型水電站引水系統的運行性能要求。

4、小型水電站引水系統優化設計結果分析

該小型水電站在優化設計中將有壓隧洞前設置底坡為12．4%的無壓過渡段，則可以作為上下兩級水電站在運行過程中的無壓引水與有壓引水的連接過渡，其設計標準為長101.34m、底坡12．4%、前81．34m，其后20m部位則要作為一個平段，斷面尺寸在設計過程中要與有壓隧洞的斷面尺寸保持高度一致。該小型水電站引水系統經過優化設計后，其底部柵欄壩的底寬優化為6．0m，沉沙池的凈寬也優化為7．5m，其平均工作水深也優化為5m。進過對該小型水電站引水系統的整體優化設計，有效降低了施工單位在該小型水電站施工過程中的首部整體工程量，同時技術人員經過計算可以確定該小型水電站在采用無壓隧洞后，上級水電站丟棄負荷后可以確保其有壓隧洞在12min以內不會進入空氣，這一段的時間完全可以做為該小型水電站在上級水電站故障后的應急事故處理時間，與原方案相比該優化后的方案設計不僅可以有效降低工程量，同時也對加強該小型水電站的管理與機組運行效率有著重要作用。

篇4

甘溪是天目溪的一條支流，上游建有甘溪一級水電站和甘溪二級水電站。甘溪一級水電站裝機容量2×160kW，壩址控制流域面積19．6km2，水庫總庫容214萬m3。甘溪二級水電站裝機容量3×500kW，利用集雨面積33．5km2。甘溪流域內雨量充沛，多年平均降雨量1625mm。多年平均氣溫15．6℃，極端最高氣溫41．6℃，極端最低氣溫－13．2℃。

甘溪三級水電站渠首樞紐位于甘溪二級水電站尾水出口下游20m處，壩址控制流域面積40．3km2，區間引水集雨面積2km2。多年平均流量1．18m3/s，年徑流量3721萬m3。壩址設計洪水流量386m3/s（P＝10％），校核洪水流量522m3/s（P＝3．33％）。工程區地質條件簡單，出露基巖為奧陶系上統於潛組頁巖和砂巖，河床處砂礫石覆蓋層厚1～3m，山坡處覆蓋層厚0．5～2m，兩岸臺地覆蓋層較厚。河道中水質清澈，泥沙含量很少。

2方案選擇

2．1壩址選擇

甘溪三級水電站是甘溪二級水電站的下一個梯級電站，壩址選擇的原則為：1）滿足與上級電站尾水位的銜接；2）滿足進水閘和溢流堰的布置要求；3）不淹沒耕地和房屋；4）使渠首樞紐工程造價最低。根據地形地質條件，壩址選定在甘溪二級水電站尾水出口下游20m處，該段河床寬約35m，壩型采用漿砌石溢流壩。

2．2廠址選擇

廠址位于潘家村烏浪口，電站尾水排入支流烏浪溪中。設計中對上廠址方案和下廠址方案進行比選，下廠址方案與上廠址方案相比，水頭增加3．6m，電能增加23萬kW·h，效益增加9萬元，投資增加25．2萬元，差額投資經濟內部收益率35．5％，故選用下廠址方案。

2．3無壓輸水系統方案選擇

無壓輸水系統有隧洞方案和明渠結合隧洞方案兩種布置形式，兩方案的軸線長度基本相同。明渠結合隧洞方案是進水閘后接長度為425m的漿砌石明渠，其后仍為隧洞。經過比較，隧洞方案較明渠結合隧洞方案減少投資6．2萬元，隧洞方案日常維護工作量少，且不占林地，故無壓輸水系統選用隧洞方案。

3主要建筑物

3．1渠首樞紐

渠首樞紐由攔河堰、進水閘和攔沙坎組成。攔河堰為折線型漿砌塊石實用堰，溢流段長31．1m，堰頂高程224．63m，最大堰高2．23m，堰頂寬1．5m，上游面垂直，下游面坡度1∶2。堰體采用M7．5漿砌塊石砌筑，外包30cm厚C20混凝土。由于上下游水位差小，溢流堰僅設置4m長的漿砌塊石護坦來消能，堰體防滲采用混凝土防滲墻。

進水閘位于甘溪的左岸，緊鄰甘溪二級水電站的進廠公路，采用側向引水，引水角15°。設置1孔寬2m的閘孔，閘底板高程223．35m，后接無壓隧洞。進水閘為胸墻式結構，閘室長4．46m，設1道攔污柵和1扇鑄鐵工作閘門，手動螺桿啟閉機啟閉，啟閉機平臺高程227．70m。由于河道中泥沙很少，且大部分淤積在上游的水庫中，渠首樞紐不設置排沙設施，進水閘前設有攔沙坎，攔沙坎前考慮人工定期清沙。

3．2無壓輸水隧洞

進水閘至前池之間為無壓隧洞段，長2354．947m。根據地形條件及施工要求，無壓隧洞段由1號隧洞、2號隧洞、3號隧洞和1號鋼筋混凝土埋管、2號鋼筋混凝土埋管組成，1號隧洞長124．100m，2號隧洞長855．485m，3號隧洞長1315．362m。1號隧洞、2號隧洞、3號隧洞之間由鋼筋混凝土埋管連接，1號鋼筋混凝土埋管長50m，2號鋼筋混凝土埋管長10m。隧洞沿線分布的巖性為奧陶系上統於潛組砂巖、頁巖互層，上覆巖體厚度30～90m，整體性較好，屬Ⅱ～Ⅲ類圍巖。隧洞斷面采用城門洞型，開挖斷面寬2．4m，高2．65m（其中直墻高1．45m，矢高1．2m，半徑1．2m），縱坡為1?2000，洞底采用10cm厚的C15素混凝土找平。隧洞進出口及斷層地段采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度30cm。連接段鋼筋混凝土埋管采用箱型結構，凈寬1．8m，高2．05m，壁厚0．3m。

在樁號2＋139．35處設置溢流支洞，把進入隧洞多余的來水排入支流烏浪溪中。溢流支洞長65m，斷面呈城門洞型，開挖斷面開挖寬2．4m，高2．65m。

3．3前池及壓力管道

前池布置在廠房上游的山坡上，采用鋼筋混凝土結構，總長21．2m。正常運行水位223．2m，最低運行水位221．9m，前池工作容積94．1m3，邊墻頂高程224．7m。前池進水口前設攔污柵和事故鋼閘門。

壓力鋼管布置在山坡中開挖出的管槽內，全長52．68m。因設計引用流量不大，壓力鋼管采用一管二機的供水方式，在廠房外45°卜形分岔成兩支管。選定主管管徑1．2m，鋼板壁厚12mm。支管與蝶閥同直徑，管徑0．8m，鋼板壁厚8mm。壓力鋼管在樁號管0＋021．44處設鎮墩，每7米增設支墩，前池壓力墻及鎮墩后各設1個伸縮節。鋼管槽底寬2．6m，左側布置踏步，以便于壓力鋼管的日常維護。

3．4發電廠房

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2二級水電站存在的問題

(1)電站自建成投運以來，引水渠道長4.56km，基本沿山坡布置，臨外坡為懸空狀態，采用填方渠道，其中2.5km渠道滲漏嚴重，每年都要大、小維修多次，維護費用較大，發電效率低。(2)電站壓力鋼管為覆土埋設，內徑1.2m，長186m，受當時技術、工藝水平的制約，防腐處理措施不夠，銹蝕嚴重，經現場實測局部厚度僅為8mm，比原設計12mm銹蝕3～5mm。由于年久失修，在20世紀90年代，3、4號機組壓力管道曾出現過爆管現象，給電站的安全運行帶來了一定的隱患。(3)尾水渠采用T型，長度為300m。由于多年疏于維護，尾水渠產生了淤積，致使電站運行尾水位抬高，降低了有效使用水頭，影響了機組出力。(4)原水輪機型號為HL220—WJ—50，套用定型產品，不能滿足電站水工設計要求，存在機型老化、運行工況嚴重偏離、制造工藝落后等(機組實際出力700kW)一系列問題，造成水輪機氣蝕嚴重、效率低下、振動噪音大、出力不足。(5)由于地域關系，河道泥沙含量較大，水輪機蝸殼、導葉、頂蓋、底環等過流部件磨損嚴重，經測量蝸殼局部厚度僅8～9mm，比原設計少4～5mm。密封結構未考慮多泥沙河流運行的實際情況，漏水量大，無法正常使用。(6)機組制動方式為老式單側人工手動操作，無法滿足安全運行的需求。(7)原電機設計、工藝水平落后，機組絕緣等級為B級，電機絕緣等部件已接近使用年限，存在較大的安全隱患。

3二級水電站技術方案設計的選擇

根據水工建筑目前現狀和河道來水量水文資料以及上、下游流量變化情況，經復核計算，確定對水輪機、發電機等部件進行系統改造，使原機組單機容量從700kW提高到900kW，發電量提高29%左右。

3.1機組參數的選

根據電站實測參數，阿勒泰二級電站毛水頭為52.4m。考慮到本次改造水工部分的改進，水頭與流量均有一定的富余，新機組設計水頭按51m、引用流量按2.5m3/s進行設計計算。改造時充分考慮了電站吸出高度、引用流量、結構尺寸、布置形式、水力參數等各項技術指標的匹配性(見表1)。

3.2水輪機改造

根據電站現有水力參數，適合本次電站改造用的轉輪有D74、A551、D41、A616等。通過對比，A616機組具有效率高、氣蝕性能好、超發能力強、運行范圍大等特點，故推薦采用A616轉輪。(1)電站水工建筑前期改造升級完后，水頭及流量均比以前有所增加，本次新轉輪制造在滿足現有結構尺寸空間的前提下，通過選用性能優良的模型轉輪達到了增容增效的目的;新轉輪在選型上留有較大的余量，沒有過于追求水輪機效率，采用效率修正－2%，可保證增容出力要求。(2)針對電站泥沙含量較大的問題，轉輪葉片及下環采用性能優良的0Cr13Ni5Mo不銹鋼材料制作，并在轉輪上冠處開設減壓孔以減小推力軸承所承擔的水推力。(3)機組尾水部分采用無尾水接管結構，通過變徑尾水彎管直接與尾水錐管進行連接，減少了電站的改造費用。(4)蝸殼、導水機構、密封等部件重新進行制作。頂蓋、底環及導葉配合部位加設不銹鋼抗磨板，提高其抗磨蝕能力。導葉軸承套采用新型高分子材料制作，該軸承使用溫度為－50～110℃之間，老化壽命大于50a，最大靜載荷可達70MPa，具有耐磨程度高、承載能力大、拆裝方便等特點。(5)由于電站泥沙含量較大，密封磨損嚴重，本次改造密封采用間隙、迷宮加盤根的多密封結構，有效地控制了機組漏水量(見圖1)圖1密封改造示意(6)剎車裝置采用油剎方式，通過制動器與調速器之間的管路連接，實現對機組的制動。

3.3發電機改造

(1)更換定、轉子線圈。線圈按F級制作，原B級允許溫升80K，F級為105K。另外，通過更換絕緣材料，提高發電機絕緣耐熱溫度，達到增容改造的目的。(2)定子線圈雙層疊繞組結構，F級絕緣，導線采用單絲雙膜優質薄膜自粘性銅扁線(原機組采用玻璃絲線)，對地絕緣為環氧云母帶連續絕緣，并經熱模壓成型，再經防電暈工藝處理;整體機械強度好，絕緣性能優良，增加了定子線圈匝間可靠性，滿足了電站的使用要求。(3)原發電機型號為SFW118/44—6，通過計算定子線規可放大8%，轉子線規可放大9%，如此一來，可有效降低電機溫度，以達到增加容量的目的。(4)轉子線圈重新制作時，采用F級絕緣材料，線圈用扁銅帶繞制而成，匝間用環氧坯布絕緣，首末匝用云母帶及無堿帶加強絕緣，然后與上下絕緣板熱壓成一個整體。(5)通過更換電機定、轉子線圈后，發電機可在原出力基礎上增加10%～15%左右。

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2大中型水電站電氣防誤系統設計

2.1微機防誤系統

2.1.1微機五防技術原理

隨著計算機技術的發展，微機五防技術開始應用于水電站設備防誤中，在水電站的高壓開關設備上應用比較廣泛，主要用來防止發生電氣誤操作的裝置設備。一般由主機、模擬屏、機械編碼鎖、電氣編碼鎖、電腦鑰匙等元器件所組成。現在的微機防誤閉鎖裝置的設備大概可以分為四個大類：開關、閘刀、地刀、攔截網，這些設備都是通過了機械編碼和電氣編碼來實現的閉鎖，這些設備的閉鎖程序需要專業的編程人員來進行編寫。現代微機五防系統是在計算機以及網絡技術上孕育而生的，它通過軟件以五防為原則來管理在現場采集的大量適時數據，并聯動發出相應的電氣設備動作指令，從而實現數字化的防誤閉鎖，也可以實現從前很難實現甚至是無法實現的防誤能力，這種技術的產生應該說是電氣設備防誤閉鎖技術中的一次革命性的改革。

2.1.2微機設計方案

①對于水電站內所有的開關都置于實遙信，并且微機五防同水電站的監控系統共享一個數據庫，并且可以取消設計電氣回路的閉鎖，所有的防誤功能都讓計算機來完成，這樣就有效的防止了走空程。②對于站內的所有開關都置于虛遙信，并且微機五防同水電站的監控系統共享一個數據庫，并且可以取消設計電氣回路的閉鎖，防止錯誤功能全部由微機五防系統同間隔電氣閉鎖回路來共同完成操作，這就要求微機五防系統必須要有防走空程的措施。

2.2微功耗無線網絡防誤系統

2.2.1系統組成

通過以上分析，微機防誤系統還存在的不足，應用微功耗無線網絡技術很好地彌補了這一點。基于微功耗無線網絡的防誤操作系統由站控層、間隔層、過程層3部分構成，包括防誤閉鎖主機、網絡控制器、鎖具及附件、通信接口等部分。整個系統以性能可靠的無線網絡作為通信方式，網絡控制器為防誤閉鎖主機、無線電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置在水電站內搭建了一個實時在線網絡系統。

2.2.2基本原理

在微機防誤閉鎖系統的基礎上，引入一種新技術，即微功耗無線傳輸模式，形成一種新的防誤系統，其將無線電腦鑰匙與五防主機實時連接起來，防誤閉鎖主機與無線電腦鑰匙以及現場鎖具之間可以實時通信，實現了操作任務執行狀態的在線傳輸及跟蹤監控，特別是實現了在線方式下的實時閉鎖邏輯判斷功能，即系統跟蹤設備狀態及遙測等信息的變化，實時進行閉鎖邏輯判斷，根據判斷結果，實時控制無線電腦鑰匙的操作過程，有效提高運行人員的工作準確性及效率。離線、在線2種運行模式互為冗余，系統更加安全可靠。整個系統具有定時自檢和手動巡檢功能，隨時發現潛在的故障隱患而發出報警，便于工作人員快速處理，消除隱患。

2.2.3具體設計方案

微機防誤閉鎖系統是一種非常有效的防誤系統，其具體設計方案如下：當操作時，無線電腦鑰匙通過無線網絡接收主機下達的操作指令，按照預演正確的順序顯示當前操作項，運行人員依照無線電腦鑰匙提示的設備號依次解鎖：對于遙控閉鎖繼電器，無線電腦鑰匙通過無線網絡發送解鎖申請給五防主機，五防主機通過系統總線直接解鎖相應的遙控閉鎖繼電器，遙控閉鎖就地解鎖，運行人員可直接進行操作；對于編碼鎖，將無線電腦鑰匙插入相應的編碼鎖內，若實時閉鎖邏輯正確，則開放其閉鎖機構，運行人員可就地操作設備的倒閘操作；若鎖碼錯誤，系統禁止操作，并在主機界面彈出報警窗口，給出禁止操作的原因，同時通知無線電腦鑰匙相關信息。若有控制室和現場交替操作時，運行人員無須返回控制室，在現場用無線電腦鑰匙通過無線局域網回傳給五防主機，五防主機自動將已經操作過的設備狀態進行刷新，然后按原模擬順序解鎖下一步操作。運行人員在主控室操作完成后，五防主機再通過無線網絡傳輸下一步的操作給現場的無線電腦鑰匙，由等在現場的運行人員繼續進行手動設備的操作。如此反復，避免了運行人員的來回跑動，同時控制室對現場手動操作設備的狀態的實時性得到及時掌握。

2.3基于藍牙技術的無線網絡化防誤系統

為了完成防誤系統與監控系統的資源共享，實現網絡化遠程解鎖監控操作，完善防誤系統解鎖監督機制，需設計獨立的防誤系統藍牙無線網絡，并與水電站原有監控系統實現連接，達到資源共享目的。一方面可以防誤系統從保護測控獲得系統，另一方面，保護測控也可由藍牙防誤系統獲得信息量。

2.3.1匹克網的應用

①間隔層設備匹克網應用。為了實現藍牙無線網絡建立，為防誤系統提供獨立的可靠的信息通道，先在間隔層利用藍牙技術進行無線通信。各藍牙設備必須先組成匹克網，再由匹克網組成散射網。本系統設計為主變測控保護、母聯測控保護、饋線測控保護、公用測控裝置4個匹克網，以此類推，并補保護測控單元、動力變保護測控單元以及通用測控單元和交直流單元分別各自組成匹克網，然后這幾個匹克網再組成散射網，與藍牙主機控制器接口（HC）I進行通信。②藍牙執行器的匹克網應用。對于現場執行單元，它是防誤系統原始開關量（開關、刀閘位置）的采集端口，是現場實際設備解鎖與閉鎖操作的執行單元，同樣需要有可靠的信息通道，因此，對本系統設計為開關、母線刀閘、線路刀閘、母線刀閘與開關間接地刀閘、線路刀閘與開關間接地刀閘5個匹克網（若設備較多，則還可擴充匹克網），這5個匹克網再組成一個大的散射網。

2.3.2硬件設計

藍牙模塊硬件結構：藍牙技術中，主要有藍牙芯片組和藍牙模塊兩種形式，但最終都能實現藍牙的無線通信和鏈路管理功能；藍牙模塊將射頻、基帶、鏈路管理器和HCI層集成到了一塊芯片上，通過RS232、USB等總線接口實現HCI（主機控制器接口）指令交換。無論是藍牙基帶控制器還是藍牙模塊，都集成了HCI層，作為控制藍牙芯片各種功能的唯一手段，高層應用也需要使用HCI層與藍牙芯片進行通信。另外，水電站一個間隔內的各個防誤鎖具進行實時的控制（解鎖或閉鎖），是要用弱電控制強電，設計可采用（MOC3051M）可控硅來實現弱電對強電的控制，可靠性好、壽命長而且方便實用。

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2.水文地質條件

壩址河谷較寬呈“U”型。巖性為侏羅統南圓組第三段流紋質晶屑凝灰熔巖。兩岸山坡殘積土夾碎石厚約2～5m。左岸風化程度較右岸深，尤其左岸河邊一帶風化較深。河床及漫灘階地有卵石覆蓋，厚約7～10m。

壩址控制流域面積為1701km2，壩區氣候溫和。壩址多年年平均流量59.9m3/s，10月～4月為枯水期。施工洪水特性如下表。

時段

P(%)

10～12

11～1

10～3

10～4

11～4

全年

5

245

151

265

280

238

4900

10

197

133

242

244

213

3990

20

153

115

224

204

187

3360

33.3

123

103

155

179

167

2240

50

103

94

132

156

149

2180

3.導流標準、流量及導流方式

工程壩址處河床天然常水位為23.5m，相應的水面寬為90m。河道右側有近60m寬的大片灘地，兩岸岸邊較緩，故具備分期導流條件。控制工期的關鍵項目為廠房工程，同時大部分施工輔助企業設在左岸，因此一期導流先圍左岸2孔水閘和發電廠房，洪水由右岸明渠通過；二期圍右岸2孔水閘及重力壩，洪水由已建的左側2孔水閘通過。壩址處河床洪枯流量比約為10，汛期洪水較大，而上游山仔水電站系季調節水庫，調節性能好，為減少施工難度，降低導流工程造價，施工導流時段采用枯水期10～4月。工程屬Ⅳ等工程，主要永久建筑物為4級，相應的臨時建筑物為5級。施工洪水導流標準為：洪水重現期10～5年（土石圍堰）或5～3年（混凝土圍堰）。壩址附近有大量的土料可用于圍堰填筑，采用粘土圍堰可降低導流造價，圍堰結構采用土石圍堰。由于廠房工程結構復雜，一期工程量大，施工期長，圍堰過水對工期及經濟都影響較大，故一期導流標準選為洪水重現期10年；二期攔河壩結構相對較為簡單，工程規模小，在一個枯水期可完成，故二期導流標準選為洪水重現期5年。一期導流流量為244m3／s，二期導流流量為204m3／s。一期廠房施工采用攔砂坎加高圍堰或廠房進尾水閘門下閘渡汛。導流平面布置見圖3-1。

4.導流建筑物

4.1導流明渠

導流明渠布置在右岸灘地上，長169.78m，梯形過水斷面，左邊坡為垂直坡，右邊坡為1：1，明渠底寬為20.0m，上游首部底板高程為22.50m，下游尾部底板高程為22.00m。明渠樁號壩上0+020上游段右轉27°后與河道相接，明渠樁號壩上0+020至壩下0+040與壩軸線平行，明渠樁號壩下0+040下游段左轉14°后直線與河道順接。明渠上游首部左側設一長15.7m的竹籠導墻，改善進口水力條件。明渠底板采

用150#竹筋砼，厚300mm，竹筋間距為200X200mm。明渠左側為一期縱向砼圍堰，右側為漿砌塊石護坡擋墻。

4.2一期圍堰

一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側25m處（壩0+095.3），長169.78m，圍堰頂高程從27.0m漸變到26.5m，圍堰頂寬2.0m，最大堰高11m，縱向圍堰樁號壩上0+020以上段兩側邊坡1：0.3，其余段迎水面垂直，背水面1：0.6，采用150#混合料砼。一期縱向圍堰子堰采用土石圍堰，利用縱向圍堰外側原狀砂卵石，在右側增加防滲結構，防滲結構采用粘土心墻結合土工膜形式。一期縱向圍堰及子堰斷面見圖4-1。

一期上游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為27.0m，堰頂寬6.0m，兩側邊坡為1：2.0，最大堰高約為9.0m，圍堰基礎采用粘土心墻結合土工膜防滲，上下游采用填筑石料護面。一期下游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為26.0m，最大堰高約為8.0m，圍堰結構形式同上游圍堰。一期上游圍堰斷面見圖4-2。

4.3二期圍堰

二期縱向圍堰利用攔河閘2#中墩并向上游延伸到壩上0+030.965，向下游延伸至壩下0+073.97。縱向圍堰上游段堰頂高程27.0m，采用75#漿砌石堰身，寬600mm的150#砼心墻防滲結構，堰頂寬2.0m，最大堰高8.0m，迎水面垂直，背水面1：0.6。縱向圍堰下游段堰頂高程26.0m，采用150#砼心墻兩側夯填砂卵石結構，堰頂寬700mm，最大堰高6.4m。砼心墻迎水面上部垂直，下部邊坡1：0.25，背水面成階梯狀，臺階寬700mm，高2.0m。二期縱向圍堰下游斷面見圖4-3。

二期上游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為27.0m，堰頂寬5.5m，迎水面邊坡為1：2.5，背水面邊坡為1：1.5，最大堰高約為4.5m，圍堰基礎采用粘土斜墻結合鋪蓋防滲。二期下游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為26.0m，最大堰高約為4.0m，圍堰結構形式同上游圍堰。

4.4圍堰防滲形式

一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側25m處（壩0+095.3），提高建基面高程，覆蓋層較淺。縱向圍堰基礎開挖和滲水量較小，在縱向圍堰左側填筑子堰,防滲結構采用粘土心墻結合土工膜形式。在縱向子堰的左側依次填筑袋裝砂、土工布、土工膜、土工布和粘土，防滲效果良好。

一期上下游圍堰基礎防滲形式在招標階段選用旋噴砼防滲墻。這種防滲體防滲效果較有保證，基坑滲流小，但施工時間長，且其施工期內要求防滲墻兩側不能形成較大的水位差，導致基坑排水和開挖時間滯后，影響施工工期。在施工圖階段經多方面比較論證，一期上下游橫向圍堰采用粘土心墻結合土工膜復合防滲。這種防滲形式具有施工時段較短，不占用截流后的關鍵線路工期，為主體工程施工爭取較多的施工時間，但需要解決防滲體水中施工的技術問題。通過調查分析，上游的山仔水庫為季調節水庫，冬季庫水位較低，一般不泄流。塘坂壩址來水主要為山仔水庫的發電泄水。因此考慮山仔水庫短時間停機，降低塘坂壩址水位，為堰基防滲體溝槽開挖施工創造條件。防滲體溝槽采用長臂反鏟挖掘機開挖，倒退法施工。長臂反鏟挖掘機挖深可達6～7m，基本能將覆蓋層挖除。粘土填筑采取端進法施工。由于防滲土料系在水中拋填，無法壓實，無法完全達到抗滲要求，故擬在粘土之后鋪設一道土工膜，粘土和土工膜共同防滲,基本解決堰基滲流問題。通過幾個月的觀察和量測，其滲流基本控制在30m3/h之內，達到預期效果。

二期上下游圍堰在導流明渠上，基礎為砼底板，主要是堰體的防滲，由于堰高較小，采用粘土斜墻加鋪蓋的防滲形式。上游部分圍堰和縱向圍堰采用漿砌石加砼心墻結構防滲。

5.截流

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對變電站給水系統進行優化設計時，必須要嚴格遵照給水設計規范中相關技術指標。事實上，給水系統中的主要流量類型包括居民生活運水、工業企業生產用水、消防用水、綠化用水、公共設施用水和未預見水量等，用水來源是市政給水管網或地下水加壓所提供的清潔水資源。為實現綠色智能變電站供水方案，我們可以根據節水性優化設計原則，對生活污水、生產污水進行物理和化學凈化處理，將其用作綠化用水，從根本上降低變電站區情節水資源的綜合使用量。比如本人曾參與某220kV戶外GIS變電站給水系統優化設計工作，其設計用水量主要包括生活用水、綠化用水、未預見用水量等，工業用水、公共設施用水相對較小，此處不作考慮，而消防用水為一次性用水，可不計入設計用水量中，變電站內綠化用水量最大，占總用水量64．39％。為有效減少該變電站區清潔水使用量，經討論決定盡可能降低綠化用水量，除了變電站區內綠化盡可能選擇養護少、耐氣候性的植物，還應釆取合理工藝對生活污水進行處理，經處理后的水用作綠化用水，有效減少清潔水源的使用量。經長時間分析統計可知，站區清潔水使用量已減少到常規用水量的84．3％，在戶內GIS布置變電站，由于站區面積較小、站內綠化面積較小，清潔水使用量還望減少到常規用水量的72％以下。由此可知，對變電站給水系統的優化和實現中水回用對變電站的經濟效益、環境保護來說具有十分重要的意義。

1．2排水系嬈優化設計

變電站排放的廢水主要是含油廢水和生活污水，含油廢水常產生于重大事故中，如主變電站發生火災等，但由于變電站重大事故較少發生，且我國目前許多變電站都會設有事故油地實現油水分離，盡可能減少對環境的污染，因此含油廢水對變電站區環境污染影響較小。目前，變電站排放出的廢水主要是生活廢水，生活污水的排水方向主要有2處，即城市污水管網和變電站外附近自然水體，一般變電站會選擇近期排至站外自然水體、遠期排至城市污水管網的排水方式。變電站在選址時，為盡量少占經濟效益較高的地段，常常會選擇設置城市周邊或偏遠地區，這些地方一般欠缺完善的市政污水管網，因此，變電站內污水一般是與雨水合流排至附近自然水體，在一定程度上污染了周邊環境。立足于節能減排理念，綠色變電站排水工程設計可以摒棄傳統的污水外排形式，對站內生活污水進行合理凈化，使之在變電站內實現有效循環。由于生活污水中含有大量有機物，具有較好可生活性，我們可以對其進行生物降解，以凈化水質。除此以外，為實現綠色智能變電站的排水系統優化設計，設計變電站排水系統時應盡量占用較少空間、提高水處理質量、注重養護管理方便，若選用傳統的傳統鋼筋混凝土構筑物進行污水處理，必然無法滿足處理要求。因此，在設計該變電站排水系統時采用技術成熟的地埋式一體化生活污水處理工藝處理生活污水。該一體化生活污水處理設備能將氧化池、沉淀池、污泥消化池、消毒池集于一身，只需在實際工程中配套設計相應的污水調節池、集水井和控制系統則可實現生活污水在變電站內的有效循環。經地埋式一體化生活污水處理設備處理后的水質能達到生活雜用水水質標準，可用作綠化用水’這樣一來，不僅可以有效減少清潔水使用量，還可以盡量避免生活污水排至變電站外對環境造成污染，真正實現綠色智能變電站的節能減排目的。

1．3管材合理性優化選擇

綠色變電站給排水系統管道管材必須遵循合理性、適宜性原則，我國當前對變電站給排水系統管材的選擇欠缺統一的標準，給排水設計人員在選擇管道管材時隨意性較大，像鑄鐵管、混凝土管等耐腐蝕性差、自重大的管道仍被廣泛應用于設計中。對此，綠色智能變電站給排水系統對管道管材提出更髙要求，不僅要求給排水系統管材要符合安全衛生標準，還必須考慮管道管材是否安裝使用方便、是否環保經濟。近年來，人們的環保意識不斷增強，已研制出環保經濟、安裝方便的環保型管材，如硬聚氯乙烯管材、交聯聚乙烯管材、鋁塑復合管材、無規共聚聚丙烯管材等新型環保型管材，因此，我們在設計綠色智能變電站給排水系統時應根據工程實際狀況合理選擇管道管材，實現變電站的節能降耗、綠色環保，為我國社會經濟提供可靠保障》另一方面，我們要不斷探索綠色智能變電站給排水系統優化設計方案，在給排水系統設計中積極引入先進的科學技術、機械設備和設計理念，探索更多節能降耗、綠色環保、經濟可靠的給排水系統設計方案，促進綠色智能變電站給排水系統設計朝著可持續方向蓬勃發展，保證工程建設項目能順利保質保量地完成，確保我國今后能安全穩定地發展。

1．4合理選擇衛生器具

綠色變電站以節能環保、高效和諧為管理目標，所以給排水系統要體現節水節能，不僅要做到給排水系統的合理規劃，還應合理選擇節水節能器具，如節水型沖洗水箱、太陽能熱水器等，真正實現綠色變電站的節能降耗。

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2研究方法

在上述電源發展規劃和電力需求水平基礎上，運用電力系統電源擴展優化的方法研究分析2025年廣西抽水蓄能電站的經濟建設規模。即擬定不同規模抽水蓄能電站與其他形式電源組合的電源建設方案，在同等滿足系統電力電量平衡和調峰平衡的條件下，進行電力系統仿真模擬運行，計算統計各方案系統長期運行的主要技術指標和經濟指標進行比較和分析，并以電力系統總費用現值最小為原則優選方案，確定系統抽水蓄能電站的經濟建設規模。

3抽水蓄能電站的經濟建設規模

3.1電源擴展方案擬定

抽水蓄能電站的主要作用是調峰，因此本文研究考慮2025年廣西電力系統擴展一定規模調峰性能較好，在滿足系統電力電量平衡的同時可以改善系統調峰的擴展電源組合方案分別進行系統仿真模擬運行。在表1的電源方案基礎上，擬定廣西電力系統2025年不同擴展電源組合比較方案見表3。

3.2主要電源技術經濟參數

3.2.1燃煤火電技術經濟參數廣西區內各類火電機組主要技術經濟參數見表5。3.2.2抽水蓄能電站技術經濟參數根據廣西抽水蓄能電站前期工作成果，建設條件較好的幾個抽水蓄能電站的單位千瓦投資在3820～4400元/kW之間。廣西抽水蓄能電站主要技術經濟參數見表6。3.2.3氣電技術經濟參數燃氣機組主要技術經濟參數見表7。3.2.4各類電源年運行費（1）火電機組年運行費取項目建設投資的3.5%（不含燃料費）。（2）抽水蓄能電站年運行費取項目建設投資的2%。（3）燃氣輪機年運行費率取項目建設投資的3.0%（不含燃氣費）。

3.3系統模擬運行和計算原則

（1）全網負荷備用取最大負荷的3%，旋轉、停機事故備用分別取最大負荷的5%、4%。（2）根據負荷特性，盡量將電源裝機安排在電網負荷較輕時檢修，并盡量做到檢修安排均衡，使系統有充足的備用容量。原則上按照豐水期檢修火電、枯水期檢修水電來安排機組檢修。（3）根據廣西電力系統特點，按枯、平、豐三個水文代表年分別進行仿真模擬，枯水年控制電力平衡，平水年控制電量平衡，豐水年控制調峰平衡。在豐水期負荷低谷時段，允許系統通過棄水調峰的措施達到調峰平衡。（4）模擬運行周期按50年，系統總費用現值按照社會折現率8%，逐年費用均折現至第1年年初計算，計算期內根據設備的壽命期考慮重置投資。

3.4電源擴展優化結果及分析

根據前述原則和參數，對擬定的2025年不同電源擴展方案進行電力系統模擬運行，并計算統計主要技術經濟指標，結果詳見表8。根據表8的模擬運行計算統計成果，對各電源擴展方案進行初步的技術經濟分析比較。（1）在同等滿足系統電力電量平衡的情況下，方案Ⅱ~方案Ⅴ的系統總裝機容量均比方案Ⅰ小，其中以方案Ⅳ的系統總裝機容量最小。說明系統配置一定規模調峰性能好的燃氣或抽水蓄能電站，具有較好的容量替代效益。（2）以平水年為例，方案Ⅱ~方案Ⅴ與方案Ⅰ相比，系統水電調峰棄水由6.06億kW•h分別減少至3.65億kW•h和0，火電在汛期的平均調峰深度由43.1%分別降至42.4%～24.4%，火電裝機年利用小時由4226h分別提高至4304～4768h。說明系統配置一定規模的燃氣或抽水蓄能電站，可以有效緩解系統的調峰壓力，減少水電棄水并減輕火電調峰深度和提高火電的利用小時。（3）根據電源擴展方案Ⅰ~方案Ⅴ的電源建設投資、運行費（包括燃料費）以及計算周期內所需的設備重置費等，計算各方案50年運行期系統總費用現值。方案Ⅱ（擴展燃氣輪機1200MW+燃煤火電）的系統總費用現值最高，可見，以廣西的經濟發展水平和資源條件，發展燃氣電站調峰并不經濟。方案Ⅲ~Ⅳ（擴展抽水蓄能電站+燃煤火電）的系統總費用現值均較方案Ⅰ（擴展燃煤火電）省，即廣西建設一定規模的抽水蓄能電站可以緩解電網的調峰需求與提高電網運行的經濟性。依據電力系統總費用現值最小為優選方案的原則，電源擴展方案Ⅳ相對最優，即廣西電網2025年抽水蓄能電站的經濟建設規模約為3000MW。綜上分析：廣西建設一定規模的抽水蓄能電站可以緩解電網的調峰需求，并顯著提高電網運行的經濟性；在基于廣西電力工業發展“十二五”及中長期規劃研究提出的電力需求水平、負荷特性和電源發展規劃方案基礎上，廣西電網2025年抽水蓄能電站的經濟建設規模約為3000MW。

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2電氣系統設計組成

根據污水泵站污水處理過程的流程和現場設備的要求，整個污水泵站污水處理站控制部分由電氣部分、PLC控制系統以及監控系統。系統為集散型計算機控制系統。系統采用以太網和現場總線混合型結構，PLC作為現場總線中的一個站，又作為以太網上的一個站點，而監控中心不作為現場總線網絡中的站點，只作為以太網中的節點，此網上的各站點相互之間的數據交換通過以太網進行，而現場的信息也通過以太網從PLC的寄存器中讀取，控制現場的參數也由以太網送到主站PLC的寄存器中，再通過主/從協議傳送到現場總線中的各從站。從而實現污水站的遠程監視控制。

2.1電氣部分設計。

由于污水處理是一個連續的非常重要的項目，如果在正常生產中有電源中斷，那樣會引起工藝狀態混亂，需要很長時間才能恢復。所以供電負荷要求為二級，供電電源采用雙回線路。泵站的主要用電負荷為一臺90kW的潛水泵。電機實現手動/自動兩種控制方式，手動方式下實現就地控制，正常運行情況下PLC控制為主。電機采用軟啟動方式啟動。另外還要給軸流風機和泵站的一些正常用電配電。

2.2PLC控制系統設計。

在整個控制系統中，自動控制部分主要有集水池的液位控制、潛水泵本身的溫度、漏油控制。下面仍以泵站中有兩臺潛水泵（一用一備）為例，具體的說明集水池的液位控制流程及程序設計。集水內安裝2個浮球液位計和1個投入式液位變送器。投入式液位變送器預先設定啟泵（-3.0m）和停泵（-5.95m）的數值（可更改的）。污水不斷的注入集水池內，當集水池內水位升至-3.0m時，一臺泵啟動，水位下降至-5.95m時，泵自動停止工作。當集水池再次充滿水時，起動另外一臺水泵，直至停止工作。兩臺水泵可由程序控制自動切換使用，以保證各臺泵平均使用；泵出口電動閥門與相應泵聯鎖。開泵過程為：先啟泵后開閥；停泵過程為：先關閥后停泵。2個浮球液位計分別設在高低液位的兩個值，當達到這兩個值時，通過PLC與報警呼叫裝置連接，通過通信網絡傳到監控中心。

2.3監控及安防系統設計。

污水站，除了有遠程監控系統外，還必須有遠程視頻監控及防盜等的安防系統。

2.3.1周界防范報警系統。

周界防范報警系統通過在泵站的四周圍墻上安置主動紅外對射探測器，對周界分段警戒，防范閑雜人員翻越圍墻進入泵站，當圍墻上有人翻越時，泵站報警主機上會出現聲光報警，同時報警信號自動傳輸到監控中心，并自動記錄報警時間與保存報警信息。

2.3.2防盜系統。

在泵站的室內安裝了幕簾式被動紅外入侵探測器，用于防止他人未經許可進入房間實施破壞。

2.3.3遠程視頻圖象監控系統。

遠程視頻圖象監控系統是在污水泵站配電間、污水泵站院內等設置前端攝像機，將圖象傳送到監控中心，由監控中心對整個泵站進行實時監控和記錄，使管理人員充分了解泵站的動態。該系統與泵站室內防盜報警、周界報警等系統聯動，通過數字硬盤錄像機，完成監視、報警、設防和監視圖象的存儲和檢索。

3設計時應該注意的一些問題

這幾年做污水提升泵站的電氣系統設計，設計時出現過一些問題，值得大家以后在設計中應該注意的。

3.1電源的問題。

污水站屬于二級負荷。在水專業的規范中有說明，在電氣規范中沒有說明，說以在設計時，我們都查了規范，可以沒有看到是二級負荷，就沒有按照二級負荷考慮電源的問題。根據民用建筑電氣設計規范（JGJ16-2008）3.2.10，二級負荷的供電系統，宜采用兩回線路供電。一定要跟高壓部門結合好引電源的位置，是不是可以增容。

3.2配電柜內設備的問題。

從現場的實際來看，進線柜若是雙電源切換柜，1000mm寬的柜子還是比較小，排的滿滿的，電纜在后面都沒有多余的空間，所以柜體寬度最好為1200mm。

3.3自控設備的問題。

設計中采用了超聲波液位計和浮球液位計，以后的設計中可以考慮雷達液位計、激光液位計等。設計時，可根據每個物業的情況選擇相應的液位計。

3.4加裝雨棚燈、院內照明的問題。

在做擁軍污水泵站設計時給我們的圖紙就沒有雨棚，也沒有道路規劃，所以電氣設計時就沒有安裝雨棚燈，也沒有設計道路照明。在以后的設計中，細節的地方最好溝通一下，解決方法有很多：可以安裝聲光控雨棚燈；污水泵房頂四周增設投光燈；有磚圍欄的，也可在圍欄柱上安裝燈具；站內道路也可以增設路燈。另外一定要注意的是：污水池內的照明燈具要選用防爆燈。從人性化的考慮，可以在大門處增加門鈴，以便來訪人員。