孙家洞电站初步设计报告

'2水文2.1流域概况2.1.1河流基本情况孙家洞电站所在流域属湘江流域一级支流沩水水系，沩水是湘江下游左岸一级支流，发源于宁乡县扶王山，流向大致自西向东，流经宁乡县北龙潭、莲花桥、黄材、横市、双凫铺、宁乡县城、双江口，于望城县靖港注入湘江。控制流域面积2430km2,河长144km,平均坡降1.16%。。沩水流域发育不对称，流域面积右岸大于左岸，较大的支流有：楚江（控制流域面积416km2）、乌江（控制流域面积587km2）均位于沩水右岸。沩水流域形状东西长、西北窄，地势西南高，东北低，双凫铺以上为上游，双凫铺至宁乡县城为中游，宁乡县城以下为下游，整个沩水流域处在由丘岗向滨湖平原过渡的地带。流域内修建了黄材水库、洞庭桥水库、田坪水库、太阳坝等大中型水利工程，对沩水中、不游的洪水和径流有一定的影响。2.1.2工程概况孙家洞电站位于宁乡县巷子口镇扶峰村，其拦河枢纽为小型水库一一孙家洞水库，水库位于电站上游2km处，水库集雨面积5.2km2,设计灌溉面积1000亩。孙家洞电站为引水式电站，水库涵洞出来的水通过孙家洞电站后用于灌溉农田。电站于1980年建成发电，现状装机容量为175kw（2台机组），设计流量0.22n?/s,设计水头102m。2.2气象 本流域处于亚热带季风气候区，湿热多雨冬冷夏热，冬干夏湿，热量充足，雨量充沛，四季分明。据宁乡县气象站资料：多年平均降雨量1418mm,1972年最少为1029.7mm,1969年最多为1942.5mm,年内降雨主要集中在4〜8月，多年平均850mm，约占全年雨量的59.9%,多年平均蒸发量为1374.1mm，多年平均气温16.5°C,历年最高气温40.6°C,历年最低气温-12°C，全年平均日照1736.7h,日照总辐射为109.61千卡/cm2,夏季以东南风为主,秋冬季多西北风，历年最大风速20m/so2.3水文基本资料因孙家洞电站地处黄材水库库区内，丼集雨面积为黄材水库集雨面积的一部分，故可将黄材站（控制集雨面积240.8km2）的径流深作为本电站的径流深，再换算为历年（1984年〜2015年）各月平均流量，以此作为本次孙家洞电站设计中水文和水能计算的依据。2.4径流2.4.1坝址径流孙家洞电站地处黄材水库库区内，其集雨面积为黄材水库集雨面积的一部分，故可引用黄材站（控制集雨面积240.8km2）的水文资料。资料系列包括了丰、平、枯年份，具有较好的代表性，资料可靠、可信，径流计算以黄材站资料为依据。将黄材站（控制集雨面积240.8km2）的径流深作-/?FxlO3Q=为电站的径流深，采用径流换算公式：由径流深换算平均流量。式中：S—一月平均流量（m3/s）R一一历年逐月径流深（mm） F——集雨面积(km2)t——月平均秒数(2626560秒)根据上述公式计算出电站1984〜2015各月平均流量成果见表2-1。 年份一月二月三月冈月五月六月七月八月九月十月十一十二全年19840.0380.0300.0610.3060.2620.2730.0020.0030.0450.1060.0450.0780.10419850.0410.1290.2250.1560.0730.1810.0030.0070.0330.0310.0330.0380.07919860.0280.0530.0480.1290.0730.1760.0120.0030.0580.0600.0660.0300.06119870.0450.0460.0730.1610.5050.0830.0150.0050.0480.1820.0680.0180.10419880.0260.1040.0910.0510.1590.2770.0020.0220.3580.0650.0410.0080.10019890.0600.0910.1040.3460.1610.1840.012()•0050.1010.0530.0530.0130.09919900.0360.0830.1210.1720.1280.8000.0080.0080.0650.0610.2050.0680.14619910.2070.1310.3380.1460.2290.2270.0050.0030.0180.0450.0260.0280.11719920.0350.0310.3660.1660.2570.2880.0120.0020.0410.0230.0150.0310.10619930.0580.0630.1260.1260.2070.2220.0400.0100.0280.0330.1010.0460.08819940.0680.0790.0650.2800.2520.2040.0200.0250.1870.1640.0660.0810.12419950.0940.1370.0730.2290.2720.4670.0130.0070.0380.1140.0280.0350.12619960.0730.0380.0980.1340.0730.1970.0260.0120.0700.0460.0260.0310.06919970.0310.0780.0960.2430.1090.2800.0100.0070.0980.1280.1180.1390.11119980.2020.1740.1950.1890.2421.1330.0220.0030.0910.0400.0300.0280.19619990.0380.0350.0400.3250.2780.1920.0310.0150.3510.0550.0500.0180.11920000.0550.0560.1510.1130.1160.2630.0030.0180.1090.1230.0600.0760.09520010.1080.0710.1140.2780.2250.3030.0050.0050.0350.0480.0630.0410.10820020.0460.0300.1310.2850.3250.2980.0180.0280.0560.0650.0880.1180.12420030.1060.1240.1710.1740.2900.1990.0050.0020.0410.0230.0200.0330.09920040.0330.0630.1110.1310.2100.1230.0150.0070.0530.0250.0650.0400.07320050.0750.2770.1010.0660.3890.4010.0050.0050.0810.0330.0880.0430.13020060.0700.1390.1340.3280.1360.3050.0220.0070.0510.0510.0430.0400.11020070.0610.0730.1590.1240.0600.1660.0080.0080.1690.0310.0170.0360.07620080.0310.0430.0960.1080.0350.0650.0070.0130.0610.0300.2950.0360.06820090.0250.0560.2090.1940.1230.1490.0120.0100.0680.0600.0280.0510.08220100.0310.0360.0930.2370.3060.3430.0170.0070.0790.0940.0250.0530.110 20110.0170.0580.0460.0460.0150.1970.0020.0030.0560.0330.0200.0220.043 0.010.0520120.0290.0530.0920.1100.1760.1030.0140.0060.0430.0210.0530.0340.06120130.0490.0620.1340.1050.0480.1430.0070.0070.1450.0280.0140.0320.06420140.0590.2130.0910.0530.3290.3380.0040.0040.0670.0280.0730.0390.10820150.0310.0290.0340.2740.2260.1640.0270.0150.2960.0460.0450.0150.100平均0.0600.0840.1250.1810.1960.2730.0130.0090.0950.0610.0610.0440.100根据平均流量作出经验频率曲线，经适线分析，得出平均流量Q=O.lm3/s,00.29，CS=CV。计算成果见表2-2。表2-2电站坝址断面各频率年平均流量成果表统计参数各频率设计值（m3/s）均值CvCsP=10%P=15%P=25%P=50%P=75%P=85%P二90%P=95%P=97%0.10.29Cs=Cv0.1300.1240.1170.1040.0790.0680.0640.0640.0430.220.210.20.190.180.170.160.150.140.130.120.110.10.090.080.070.060.050.040.030.020.0100.512510203040506070809095989999.599.999.99频率(%) 根据计算求得月平均径流量，以月平均径流量与年平均径流量的比值作为各月的分配系数。表2-3坝址径流年内分配表月份123456789101112年流量0.0220.0290.0440.0660.0680.0970.0050.0020.0320.0220.0220.0170.426%5.066.7710.5615.2216.0123.211.020.737.245.295.183.73100从上表可知，径流的年内分配变化明显，汛期4-9月的径流量约占年径流量的63.4%，其中4、5、6月水量最丰，占年径流量的54.4%，8月最枯仅占0.73%。2.4.2代表性及合理性分析黄材水文站原为国家基本水文站，其资料精度高，且右连续31年观测资料，系列具有较好的代表性。坝址位于黄材水文站上游，下垫面条件基木一致。坝址断而径流成果可靠。经计算坝址多年平均径流深725mm，查湖南省径流等值线图该流域多年平均径流深740mm，可见，坝址断面径流成果可靠。2.5洪水根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及孙家洞电站装机容量，孙家洞水库属V等工程，主要建筑物为V级，次要建筑物为V级，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。电站属五等工程，主要、次要建筑物均为V级，本工程主、次建筑物的设计洪水标准为20年一遇(P=5%),校核洪水为50年一遇(P=2%)。本次设计属技改项H，以机电技改为主，大坝及厂房均在原右高程上未做改造，新厂房沿用原老厂房防洪标准。 2.5.1用实测资料推求洪水电站设计洪水由黄材水文站1984年至2015年31年洪水资料，通过水文比拟按下式计算求得，设计洪水成果见表2.4-5。水文比拟法公式如下：Qm现址=Qm流X（F姗/F流）0.667式中：Qm胃坝址处年最大流量；Fw.坝址流域面积5.2km2F流——黄材水文站以上流域面积240.8km2Qma——黄材水文站年最大流量。表2.4-5坝址设计月洪峰流量各频率设计值（m3/s）P=10%P=15%P=25%P=50%P=75%P=85%P=90%P=95%P=97%0.1370.1280.1180.0980.0770.0710.0660.0560.0512.6电站下游水位流量关系闸下无实测水位流景关系曲线，本次复核采用水力计算公式进行计算：12iQ=-R,^2Amn式中：i一计算河段平均水面坡降，i=37%。（由于地处下游峡谷段，坡降较大）；Am—计算河段平均水面积；Rni—计算河段平均水力半径; n一计算河段平均糙率，根据河床情况，参考《湖南省河道糙率手册》，取n=0.03o经计算，成果见表2.6-1。下游水位、流量关系表180.000160.000140.000120.000:滿100.00080.000■咖60.|〕0040.00020.0000.000327328329330331水位(m)332333334335表2-5水位Z流量Q水位Z流量Q水位Z流量Q水位Z流量Q(m)(m3/s)(m)(m3/s)(m)(m3/s)(m)(m3/s)3300.000330.815.394332.264.138333.6121.004330.050.18433121.373332.471.959333.8129.430330.10.576331.227.798332.679.904334137.908330.151.116331.434.578332.887.956334.2146.433330.21.777331.641.64733396.103334.4155.001330.45.343331.848.955333.2104.333330.69.98733256.462333.4112.6362.4-2下游水位流量关系曲线2.7泥沙电站流域河流所夹带的泥沙主要来自降水（特别是暴雨）对表土的侵 蚀，故泥沙大都集中在汛期。电站流域内植被较好，水土流失较小，泥沙主要为悬移质，采用推移质占悬移质的15%估算。输沙景主要集中在较大的洪水过程中，历时短，非洪水期的泥沙含量很小，根据关闸蓄水，开闸泄洪排沙的原理，上游来沙景大部分随水流排走了，能在库区沉积的只是极少的一部分，所以只要合理调节，水库泥沙淤积不会很严重。3工程地质3.1工程概况2015年5月，对孙家洞电站扩容增效初步设计阶段工程地质调查工作，主要任务是对电站各建筑物进行工程地质调查、对可能存在的工程地质问题提出评价和处理措施建议，为电站增效扩容设计提供岩土物理力学参数。3.2区域地质概况工程区地处低山区，总的地势西高东低，地形受构造和岩性控制，山脊走向与构造线基本一致——呈近南北向。河流总体流向自西北向南东流经工程区，地貌形态主要为浅切割的低山区。区内山顶标高（黄海）一般在400〜600m，附近最高峰970m。地形切割较深，相对高差一般在 50〜200m。区内水系较发育。区内出露地层古老，除沩山花岗岩侵入体外，尚广泛分布元古界板溪群以及震旦系、寒武系、奥陶系、志留系的地层。第四系零星分布残坡积物和冲洪积层。区域上位于雪峰弧形构造北段向东偏转的部位，沩山花岗岩体边缘，工程区附近构造形迹较简单。主要构造形迹是呈东西向延伸的龙田-高明断裂带。据历史地震记载，区内无破坏性地震的记录，亦无活动性断裂通过，属相对稳定地块。根据GB18306—2001版1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，该区地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s。对应的地震基本烈度为VI度区。3.3电站工程地质条件评价3.3.1概况孙家洞电站位于宁乡县巷子口镇扶峰村，距离巷子口镇约8km，距离宁乡县城约87km，有乡村公路连通黄-巷(黄材一巷子口)公路，交通较方便。电站修建于1979年，为引水发电式电站，包括引水渠道、前池、压力引水管、电站厂房等，电站装机容量175Kw。3.3.2工程区基本地质条件工程区属于低山地貌单元，地面高程330〜580m,引水渠道和前池位于山顶，压力管位于山坡，电站厂房位于山脚较平缓开阔地带。工程区出露的地层岩性主要为燕山晚期第二次(Y53)侵入体的二云母 花岗岩，岩石较坚硬，弱风化，完整性较好。山坡表部零星发育厚度0.5m〜3.0左右的残坡积层；白花水溪沟内有冲洪积堆积的卵石、漂石等。工程区岩石以岩基形式产出，无大的区域断裂通过，岩石节理裂隙较发育，主要有两组：①N50°E，NWZ50〜60%倾向山里，张性，面较平直，微张开，局部含泥，延伸长一般0.5m〜3m，发育频率2〜3条/m。②N40°W，NEZ45〜55%与第一组呈共轭，倾向左侧(溪沟下游)，张性，面较平直，张开宽2〜10mm，局部含泥，延伸长一般0.5m〜2m，发育频率1〜2条/m。地不水类型为第四系孔隙水。赋存于第四系松散堆积体内，接受大气降水补给，以泉的形式向河床排泄，动态随季节变化，枯水期干涸，含水量较贫乏。据区域资料，环境水水化学类型为HCO3-SO4,(K+Na)型，PH=6.4，属弱酸性，侵蚀性CO2含量小于15mg/L,HCO3-含量大于1.07mmol/Lo环境水对混凝土无腐蚀性。工程区边坡稳定，未见滑坡、崩塌、泥石流、风化等不良地质作用，场地现状稳定。3.3.3各建筑物工程地质条件(1)引水渠道引水渠道地基及边坡岩土为二云母花岗岩、残坡积的粘土质砂等，地基强度满足要求。渠道两侧边坡岩土为弱风化的二云母花岗岩以及粘土质砂，边坡坡度一般35〜45%节理裂隙发育一般，岩石完整性较好，大多为切向坡，边坡整体稳定。(2)前池前池位于山顶，形状近似为矩形，尺寸16.5mx4.0m，地基岩石为弱 风化的二云母花岗岩，地基强度高，边坡稳定。四周己混凝土衬砌，不存在渗漏和渗透稳定问题。工程地质条件良好。（3）压力管压力管连接前池和电站厂房，为DN350砼管，长度194m。位于坡度约42°的山坡，山坡坡向193°（南南西向）。边坡岩石发育两组共轭节理裂隙，均与坡向斜切，对边坡稳定无大的不利影响。砼管置于镇墩之上，镇墩为混凝土砌块石。镇墩地基为弱风化的二云母花聞岩，地基经人工开挖平整，强度高。混凝土砌块石风化、破碎严重。综上所述，压力管的镇墩地基强度高，边坡稳定，工程地质条件良好。但镇墩本身砌块石风化、破碎严重。（4）厂房厂房位于山坡前缘，溪水右岸。地基为弱风化的二云母花岗岩，地基强度满足要求。厂房后侧为山坡，基岩大多裸露，岩石弱风化，边坡稳定。3.4电站物理力学参数根据野外调查实际情况，结合工程经验类比，本阶段推荐岩土物理力学参数见表3-1。 孙家洞电站主要岩土物理力学指标推荐值表表3.1石称岩名层号岩代饱和抗压强度化数软系度强剪抗度强断剪抗Is餅2比挖幵数透渗岩S/齢岩3mg/caPMff/fpa)(MPfcism/c二云母花岗岩麵375452.520~255•O250.85♦O80•O52•o6553♦o♦♦57♦o♦•/化风弱•.62-O~87090•O26•O60•O90參O500.2853會:05參o•眷/砂质土粘Qcdl8.9sOKPa承20/42•O521-o2.••11-3o"11ox5. 3.5结论(1)工程区位于沩山花岗岩体西南边缘，地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,对应的地震基本烈度为VI度区。属相对稳定地块。(2)工程区地质条件中等复杂，地形变化较大，岩石弱风化，岩性坚硬，节理裂隙发育一般，岩体完整性较好。无不良物理地质现象发育。(3)各建筑物工程地质条件良好，无不良工程地质问题。(4)在施工阶段加强施工地质编录，及时发现和处理施工中可能出现的新的水文工程地质问题，必要时补充勘察和试验工作。 4工程任务和规模4.1电站增效扩容的必要性4.1.1现状运行状况孙家洞电站位于宁乡县巷子口镇扶峰村，于1980年建成发电，为引水式电站，电站从孙家洞水库引水，坝址处控制集雨面积5.2Km2；电站装有二台机组，总装机容量为175Kw，设计水头102m,总设计流量0.22m3/s。电站主要巾大坝、引水建筑物、发电厂房、变电站、10kV输电线路及管理设施六大部分组成。电站近年来年发电量统计表如表4.1-1。电站近年来年发电量统计表表4.1-1年度199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011平均年发电量年发电M（万度）18181624261418281627231623611923.13上述实发电量的统计数字说明，多年平均实发电量仅占设计指标的30.53%，因此，电站增效扩容的潜力是很大。4.1.2存在的问题引水渠道为土渠道，现状淤塞特别严重，局部地段巾于为填方渠道，未衬砌，渠道外墙垮塌、漏水特别严重由于缺少维护，压力前池淤塞特别严重，拦污栅锈蚀严重。压力管道为DN350砼管，运行多年，由于缺少维护，现砼剥落、漏筋严重，部分管段已经破碎，接头漏水特別严重。厂房由于缺少维护，屋顶出现了轻微的漏水，墙体为砖砌体实心墙，现状墙体粉蚀脱落严重，由于基础沉陷，导致墙体开裂，需对；*房进行加同改造。水轮机为XJ02-W-32-lx8和XJ13-W-32/lx9各一台，两台机组喷嘴均 汽蚀严重，机组振动大，轴瓦温度过高，经常发生烧瓦事故；调速器均为TT-35型调速器，锈蚀严重；发电机为TSWN50/41-6和TSWN59-6各一台，两台机组定子绕组和转子磁极线圈绝缘严重老化，绝缘降低，励磁不稳定；配电屏为GGD型，电站自动化设备基本为传统的机电电磁技术，这种设备可靠性差，且触点容易烧毁，现已为国家淘汰产品；主变为S7-200/10型油变，为国家淘汰产品；室外10KV跌落保险、避雷器均为老式产品，设备本身安全性、可靠性低，再加上运行年代匕久，现已存在重大安全隐患。没有专用的起吊设备，检修维护极不方便。4.1.3增容扩容的必要性1）电站本身需求电站经过多年运行，水轮机、主阀锈蚀老化，机电设备老化，建筑物也陈旧破烂、漏水严重，同时电站增效扩容是以机组更新为主的工程项目，通过新材料、新工艺、新结构、新设备的采用，使之原本不该费弃的水资源得到重新利用，可使电站发电量达到设计能力，说明通过改造来增加发电量，是提高电站发电效益的有效途径。因此，对电站增容改造是很有必要的。2）电力发展需求宁乡县经济发展非常迅速，工农业生产稳步增长，人民生活水平不断提高，冰箱、彩电、空调、洗衣机等家用电器已基本普及，全县国有企业、乡镇企业基本完成改制，民营企业蓬勃发展，各行各业欣欣向荣。随着社会生产的发展，人民生活水平的提高，社会需电量也越来越大，但从宁乡县供电情况来看，远远不能满足供电需求。据调查，2005年宁乡供电缺口约为1.2亿度，由于供电不足，引起工矿业停工等，给人们的生产生活带来诸多不便，引起更多社会不稳定因素。随着国民经济的进一步发展，电力 供需矛盾将进一步突出，严重制约宁乡经济的发展。根据宁乡县电力局提供的资料，负荷预测基准年2010年，规划达标年2015年，预测2010年至2015年，用电量平均增长率10%，最大用电负荷年均增长率8.1%。负荷设计水平年为2020年，从2015年至2020年，用电量平均增长率8.3%,S大用电负荷平均增长率6.7%。经计算，宁乡县负荷预测成果见表4.1-2。宁乡县负荷预测表表4.1-2年份201020152020年用电景（亿kw.h）9.9814.7219.01最大年用电负荷（MW）210290390经济要发展，电力应先行。因此，经济发展与电力供应是息息相关的，在目前情况下，对胜利电站进行增效扩容改造，充分利用水能资源，增加年发电能力，缓解宁乡县供电紧张局面，促进宁乡县的经济发展，是十分必要的。4.2水能计算4.2.1水工建筑物洪水标准拦水建筑物：根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及孙家洞电站装机容量，孙家洞水库主要建筑物为V级，次要建筑物为V级，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。电站属五等工程，主要、次要建筑物均为V级，本工程主、次建筑物的设计洪水标准为20年一遇（P=5%），校核洪水为50年一遇（P=2%）。水电站厂房：设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。 4.2.2洪水调节方式孙家洞电站利用水库蓄水引水发电。本次改造设计未对水库和大坝进行改造，其洪水流量维持原设计。4.2.3径流资料采用系列计算时段及代表年限根据规范要求选取电站设计保证率为75%。选取与丰、平、枯年平均流量频率相接近的年份作为设计代表年，根据二章电站坝址历年各月平均流量成果表，丰水年25%,平水年50%，枯水年75%三个代表年分别为1995年、1992年和2009年，其月平均流量共有36个。再根据36个月平均流量值排频计算求得各频率下的流量值如下表：表4.2-1电站设计代表年月平均流量统计表单位：m3/s电站名称频率％25（丰水年）50（平水年）75（枯水年）胜利0.17（1992年）0.14（2009年）0.11（1995年）4.2.2电站保证出力计算根据规范要求选取电站设计保证率为75%,查图4-1得相应的月平均流量Q为O.llmVs,按下式计算保证出力。N=9.8xAxQxH净H前池一Z尾水一Hw式中：Q一一流量；0.11m3/sA一一综合效率系数，取0.8;H净净水头（m）;前池正常水位（m）Z尾水位——尾水位高程（m）查水位流量关系曲线得 Hw水头损失（m）算得保证出力N=87.96kw。4.2.3电站装机容量复核计算根据以上计算得到电站保证出力电站装机容量计算采用下列公式:N装=CXN式中：C——倍比系数，2-3.5N保证出力算得电站装机容量为200kw4.2.4水能复核计算结果经水能计算分析，该电站有关动能指标为保证出力87.96kw装机容量200kw前池正常蓄水位437.80m最大水头106.30m最小水头104.90m加权平均水头105.40m多年平均发电量55.16万kwh装机利用小时2758小时 下游设计尾水位331.50m下游最低尾水位331.50m现电站装机为1台75kw和1台100kw的水轮发电机，总装机为175kw，计算平均水头105.40m,总设计流量0.22m3/s。根据装机容量复核计算结果，在75%的保证率下装机容量为87.96kw,故本次设计电站装机容量200kw。（机组选择具体见第六章）。 4.3增效扩容改造内容根据电站的现状情况和存在的问题，本次设计拟定的工程项H内容如下:1）水工部分：引水渠清淤加固、前池清淤、厂房加固及墙面装饰和尾水渠加固。2）机电部分：更换发电机、水轮机及自动化设备。3）金属结构：压力管道更换、进口拦污栅、主阀更新改造。4.4电站改造工程规模电站增效扩容改造工程规模为具体见表4.3-1。表4.3-1电站更新改造项目表编号称名数参基践|勵电备机没S厶门数尨⑽IsiS总装机容量（Kw）■▲110252參OO11*O2O2引水渠清淤加固、前池清淤、厂房加固及墙面装饰和尾水渠加固、动机自各发机3换轮tt更水g污新g拦更fan阀造*t进主改 5工程布置及建筑物5.1设计依据5.1.1主要技术规程规范(1)《防洪标准》(GB50201-94)(2)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)(3)《水利水电工程初步设计报告编制规程》(DL5021-93)(4)《水闸设计规范》(SL265-2001)；(5)《水电站厂房设计规范》(SL266-2001)(6)《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-1996)(7)《水工建筑物抗震设计规范》(DJ5073-2000)。5.1.2工程等级、建筑物级别及洪水标准本次改造工程仅对部分水工建筑物及机电设备作局部改造，所以工程等别与防洪标准仍采用原设计标准不变。(1)工程等级与建筑物级别：孙家洞电站改造后装机容量为200kw，小于10000KW，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，工程等别为V等，主要建筑物为5级建筑物，次要建筑物为5级建筑物。(2)洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及胜利电站装机容量，东风水库：属IV等工程，主要建筑物为IV级，次要建筑物为V级，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。电站属 五等工程，主要、次要建筑物均为V级，本工程主、次建筑物的设计洪水标准为20年一遇(P=5%),校核洪水为50年一遇(P=2%)。电站厂房设计洪水重现期20年一遇，校核洪水重现期50年一遇。(1)地震设防标准孙家洞电站厂房位于宁乡县巷子口镇扶峰村，根据GB18036-2001版1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，本区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,其对应的地震基本烈度为VI度，不考虑地震设防。5.2工程总体布置孙家洞电站厂房位于宁乡县巷子口镇扶峰村，电站通过压力管道从前池引水至厂房发电。总装机容量200kw，设计水头为102m，设计流量为0.25m3/s。5.3主要建筑物改造本次电站增效扩容主建筑物改造的内容包括引水渠、压力前池、压力管道、厂房和尾水渠的改造。5.3.1引水渠孙家洞电站引水渠特性表如表5.3-1o电站引水渠特性表表5.3-1序号名称类型底宽b(m)高h(m)纵坡降长度(m)设计流量(nWs)1孙家洞矩形砼0.61.51/200020000.32(二)引水渠过流能力复核电站引水渠过流能力计算采用明渠均匀流计算公式，引水渠过水深为 渠高减去安全超高0.3m。计算结果如表5.3-2。q=ac4rI式中：Q——计算流量(m3/s)A过水断面面积(m2)C谢才系数，C=-R}/6nn——渠道糙率R——水力半径(m)，R=A/XX湿周(m)b——底宽(m)h水深(m)i——渠底比降经计算得，渠道过流能力为0.31n?/s,电站设计流量0.25m3/s,故引水渠过流能力满足电流设计流量的要求。但引水渠现状淤塞特别严重，局部地段由于为填方渠道，未衬砌，渠道外墙垮塌、漏水特别严重。本次设计拟对引水渠进行淸淤加同。5.3.2前池孙家洞电站前池内部均为浆砌石结构，外衬砼，结构比较完好，本次设计只对前池进行清淤并更换拦污栅。电站前池特性表如表5.3-3o 电站前池特性表表5.3-3序号名称结构形式长1(m)宽b(m)高h(m)备注1孙家洞浆砌石16.54.01.8为矩形状5.3.3压力管道(一)存在的问题及处理方案孙家洞电站压力管道为砼管，目前由于缺少维护，现砼剥落、漏筋严重，部分管段已经破碎，接头漏水特别严重。本次设计对压力管道全部进行更换。电站压力管道特性表如表5.3-4。电站压力管道特性表表5.3-4序号名称管型钢类主管砼管糙率n毛水头H(m)设计流董(m3/s)管径(mm)根数单根长(m)1孙家洞Q235C(5=12mm)35011940.017106.300.25(二)管径复核计算压力管道的经济直径由下式确定:式中:Qmax——压力管道的设计流量，m3/sH设计毛水头，m复核计算结果见表5.3-5。（三）钢管厚度复核计算 本次设计电站属小型水电站，只按布什水压力产生的环向应力设计，可参照小型水电站中的钢材允许应力降低20%进行计算，因此As焊接钢板的允许应力根据《水电站压力钢管设计规范SL281-2003》强度要求可按锅炉公式进行校核。义」HD2（p[o]H设计最大水头D钢管内径焊接缝的坚闹系数，取0.9r水的容重9800N/m3[a]钢材允许应力（o）=Dx80%x235N/mm2复核计算结果见表5-5。（四）管道水头损失计算①沿程水头损失由下式计算：式中：V-平均流速（m/s）,R水力半径，C谢才系数，C=-R 糙率L压力钢管长度(m)②局部水头损失：局部水头损失包括进口、拦污栅、闸门、门槽、渐变段、弯管段等的局部水头损失。由下式计算：式中：——局部水头损失系数③压力管道的总水头损失：Hw0=hfHEhj计算结果见表5.3-5。电站压力管道复核计算表表5.3-5序号名称计算管径(mm)允许应力〔＜7)(N/mm2)计算管壁厚度8(mm)水头失损(m)设计水头⑽1孙家洞32465.85.94.3102从表5.3-5可以看出，电站压力管道管径和管壁厚度(加锈蚀厚2〜3mm)均满足要求。(五)镇墩计算根据《水电站压力管道设计规范》计算作用在镇墩上的轴向力，取钢管自重力A,，弯管上的内水压力A3,温度变化时伸缩节止水填料的摩擦力a6,温度变化时支座对钢管的摩擦力a7,弯管中水的离心力的分力a8同时存在，计入A2,求取上述各力的水平，垂直合力EX;EY。本次设计以1#镇墩为例进行设计，具体参数如下 引用流量Q=0.25m3/s水的重度yw=0.98t/m3钢材的重度ys=7.85t/m3上游钢管内径Do=O.324m下游钢管内径D=0.324m上游钢管外径D!=0.356m下游钢管外径D2=0.356m上游伸缩节处的管内径DOi=O.356m下游伸缩节处的管内径D02=0.356m上游钢管轴线倾角a,=42°下游钢管轴线倾角a2=51°上游钢管计算长度L{=52m下游钢管计算长度L2=2m镇墩与上游相邻支墩的距离l,=4m镇墩与下游相邻支墩的距离l2=5m钢管转弯处的水头Ho上游伸缩节处的水头H,下游伸缩节处的水头H2上游计算管段的水头损失hwl=0.97m下游计算管段的水头损失hw2=0.03m伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数fk=0.7 仲缩节止水填料长度b=0.150m钢管与支墩的摩擦系数f=0.3允许抗滑稳定安全系数［k］:基本组合=1.3,特殊组合=1.1允许抗倾稳定系数［k（）］:设计情况=1.5，校核情况=1.22轴向力计算：a钢管自重的轴向分力计算公式：A!=gt丄.sina式中：gt=(D,2-Do2)3.14Ys/4ysLsinaDoDigtAi上游（Af）7.8552m0.66913060.35m0.356m0.074t/m2.8t下游（AfO7.852m0.77714600.35m0.356m0.074t/m0.115tb钢管转弯处的内水压力计算公式：A2=Do2.yw.Ho.3.14/4DoYwHoa2上游（A/）0.35m0.98t/m340m19.08H下游（a2”）0.35m0.98t/m345m19.473tc伸缩节边缘处的水压力计算公式：A3=（Doi2-Do2）.Yw.H.3.14/4 D（）iDoywHA3上游（a3’）0.356m0.35m0.98t/m32.79m0.04t下游（A，）0.356m0.35m0.98t/m345m0.63td水流对管壁的摩擦力计算公式：A4=Do2.ywhw.3.14/4DoYwhwA4上游（a4’）0.356m0.98t/m30.87m0.433t下游（a4"）0.356m0.98t/m30.03m0.013te温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=Doi.b.fk.Yw.H.3.14D01bfkYwHa5上游（a5，）0.356m0.150m0.70.98t/m340m10.857t下游（a5”）0.356m0.150m0.70.98t/m345m11.079tf温度变化吋钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.（Qp+Qw）cosafQpQwaa6上游（a6’）0.34.180t24.254t42°6.339tg水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.yw.V2.3.14/4gD（）YwVa7上游（Ay）0.35m0.98t/m32.264m/s0.226t下游（A/）0.35m0.98t/m32.264m/s0.226th钢管内径变化的（渐缩管）内水压力 计算公式：A8=(D02-D2)yw.H.3.14/4DoDYwHAs人80.35m0.35m0.98t/m340mO.OOOtS法向力计算a管重产生的法向力Qp计算公式：Qp=gt.L.cosagtLacosaQp上游（Qp1）0.074t/m242°0.7431448O.llOt下游（QPn）0.074t/m2.551°0.62932040.116tb水重产生的法向力Qw计算公式：Qw=gw.L.cosagwLacosaQw上游（Q、v’）0.442t/m242°0.74314480.657t下游(Qw”)0.442t/m2.551°0.62932040.695t4合力计算a轴向合力计算（顺水流方向为+）（垂直向下为+）上游轴向力A/a2*八3’a4，a5’a6’a7’温度上升2.819.0810.040.43310.8576.3390.226温度下降2.819.0810.040.43310.857-6.339•0.226温升上游合力39.776温降上游合力26.646下游轴向力A,na2"A3na4，，A5na7"As 温度上升0.115-19.473-0.630.013-11.079-0.226O.OOOt温度下降0.115-19.473-0.630.01311.079-0.226O.OOOt温升下游合力-31.28温降下游合力-9.122温升I；Y1温升上游合力xsinai26.615温升下游合力xsina2-24.648976351.966温升EX温升上游合力xcosai29.559温升下游合力xcosa2-19.685141839.874温降ZY1温降上游合力xsinai17.830温降卜游合力xsina2-7.18823408910.641温降[X温降上游合力xcosaj19.802温降下游合力xcosa2-5.74066060714.061b法向合力计算(垂直向下为+)ZY2下游合力(Qp，+Qw")xcosai=0.57t1.08t上游合力(Qpn+Qw")xcosa2=0.5It5镇墩抗滑系数Kc计算镇墩尺寸为垂直水流方向为3m，顺水流方向为4.3m，高5.2m，根据拟定的镇墩尺寸进行复核，计算公式：Kc=fz(EY+G)/£X=0.7*(1.08+132.85)/9.87=9.49>[K]经校核镇墩抗滑稳定系数大于规范值。6镇墩抗倾覆稳定计算镇墩抗倾覆稳定应按下式计算：Ko=yo(Iy+G)/xo[x=l.6*(1.08+132.85)/2.1*9.87=10.342[Ko]式中：K0——抗倾覆稳定安全系数； [Ko]——允许的抗倾覆稳定安全系数；yo——作用在镇墩上的垂直合力的作用点距倾覆原点的距离(m);xo——作用在镇墩上的水平合力的作用点距倾覆原点的距离(m)。经校核镇墩倾覆稳定系数大于规范值。5镇墩基底应力应按下式计算：Pmaxmin=(^y+G)/BL(l±6e/B)<[R]式中：Pmaxmin作用在地基上的最大或最小应力(kPa)；B——镇墩沿管轴线方向的底面宽度(m);L——镇墩垂直管轴线方向的底面长度(m);e——合力作用点对镇墩底面形心的偏心距(m);[R]——地基的允许承载力(kPa)。经计算，作用在地基上的最大应力为223.78kpa,最小应力为203.25kpa均小于地基允许承载力3OOkpa，满足要求。5.3.4厂房(一)存在的问题及处理方案电站厂房由于缺少维护，屋顶出现了轻微的漏水，墙体开裂、墙体粉蚀脱落严重，需对房顶、墙体需进行装修和加固。本次增效扩容改造厂房的结构不变，对厂房内外墙面进行装修，并对整个屋顶结构进行防漏处理。电站/*房参数表如表5.3-6。 电站厂房参数表序号名称结构形式长（m）觉（m）地面高程备注1孙家洞砖混10.57.8333.00表5.3-65.3.5主要工程量电站增效扩容主要工程量如表5.3-7。表5.3-7主要工程量汇总表序项目钢筋混凝土浆砌块石砼拆除土方开挖土方填筑号tm3m3砌体方m3m3m3m3实方合计2.2288.5217.4337.7520.10230.6669.29第一部分建筑工程2.2288.5217.4337.7520.10230.6669.29—-进水部分工程0.1869.6417.4337.752.30230.6669.29二发电厂房工程0.967.1011.97三尾水渠工程1.0911.785.82主要材料量汇总表表5.3-7序号目项泥}水G筋}钢GS⑴砂1肺1贴1程g-b建1分部1第891-1.87258-5436-8288-1189♦H1程H分部水进65參■晨511參O9645.8164.288.1165•二程H房厂电发6^1•O810.585.8O•O•矗6^1OE程工渠水尾62•O9•O896.11.5462•O 6.水力机械设备改造6.1改造概述根据业主的要求，考虑到电站现有设备的实际情况以及土建工程等因素，本次改造主要是在保持水工建筑物基本不变的前提下，对机组进行增效扩容改造，更新尾水管外的全套水轮机；更新除基础埋件外的全套发电机及励磁装置；提高监控系统自动化程度，更新或新增机组全套机组自动化元件；更新调速器及油压装置；更新全厂公用辅助设备；保证发电机与水轮机配套，更换所存电气设备以满足机组增容后的要求；要求机组增容后水轮机的性能不变坏并确保机能稳定运行；更新消防给水系统，增设消防应急安全疏散指示系统。6.2机组现状孙家洞电站为引水式电站，总装机容量为175kW,电站统计的实际多年平均发电量为23.13万kW.h，实际水头为102m,装机规模为lxl00kW+lx75kW,设计流量为0.22m3/s。6.2.1.1现右机组主要参数1）水轮机主要参数水轮机型号：XJ02-W-32-lx8台数1台水轮机型号：XJ13-W-32-lx9台数1台 2）发电机主要参数型号TSWN50/41-6台数1台额定电压：0.4Kv型号TSWN59-6台数1台额定电压：0.4Kv3）调速器型号：TT-35主变型号：S7-200/10孙家洞电站于1980年6月正式投产发电，电站机组自投运至今己有35年，机组巾于运行己久，水轮机喷嘴汽蚀严重，机组振动大，轴瓦温度过高，经常发生烧瓦事故。机组调速器锈蚀严重，且为手动开启关闭，电站自动化程度低，发电机组故障跳闸后，调速器不能在规定时间内关闭水轮机导叶，严重威胁了机组的安全运行，存在着较大的安全隐患。电站自动化程度低，发电机定子绕组和转子磁极线圈绝缘严重老化，绝缘降低，经常发生击穿和短路事故；电机和主变均为国家淘汰产品。厂内其它配套附属设施、电气设备均属淘汰产品，因此对机组的调速器、励磁、自动化元件及其它附属设备进行更新改造。 6.3机组改造6.3.1机组选择6.3.1.1基本情况孙家洞水电站是一座高水头引水式电站。根据电站水能计算，主要技术参数如h保证出力87.96kw装机容量200kw前池正常蓄水位437.80m最大水头106.30m最小水头104.90m加权平均水头105.40m多年平均发电量55.16万kwh装机利用小时2758小时下游设计尾水位331.50m下游最低尾水位331.50m6.3.1.2机型选择1）机型的选择根据水头和水轮机型谱范围图，本电站可选择的机型有混流式和冲击式机组。混流式和冲击式相比较： a）混流式水轮机的最高效率比冲击式高，而且在水头变化时效率改变较冲击式少，因而适用于水头变幅大的电站，冲击式水轮机，在负荷变化时效率的改变较混流式小，因而适用于水头变幅小的电站。 b）冲击式水轮机转轮安装在最高尾水位以上，水头的利用率不如混流式水轮机高，但可以减少基础的开挖，取消尾水闸门，减少土建投资。C）冲击式水轮机转轮在大气中运行，汽蚀磨损较轻，而且也多集中在针阀、喷嘴和水斗部位，检修更换零件方便，检修拆装工作量比相应的混流式水轮机少得多。d）冲击式水轮机的单位飞逸转速为混流式水轮机的65-80%,在结构上可用喷嘴将飞逸转速限制在较低数值。e）冲击式水轮机具右双重调节机构，易将压力上升值和转速上升值控制在较低的数值，使机组具有较好的调节保证参数综上所述，因孙家洞电站水头高，安装高程的抬高对水能利用影响小,故本次设计仍选用冲击式水轮机组。2）机组台数的选择根据水头的变化，最小工作水头为104.90m，最大工作水头为106.30m。在水轮机系列型谱表中查出适合的机型有XJ02和XJA两种转轮，但XJ02型水轮机效率相对于XJA低3%,故本次设计选用效率相对较高的XJA型水轮机。3）水轮机转轮的确定a）XJA方案的主耍参数（a）转速n的计算nH1.25%-单个喷嘴的出力、取320尺wns-单个喷嘴的比转速根据平均水头130.3m查得为51 转轮数，取1Zn-每个转轮喷嘴数，取1计算得n=1213rpm，与之相近的同步转速有lOOOrpm，故取n=1000rpm。(b)射流直径d()的计算du=545"9.SHsj7jT7jf%-水轮机设计流量(m3/S)N,-发电机额定功率，320/Cvv%-水轮机效率，取0.845%-发电机效率，取0.935计算得QSJ=0.32m3/SdG=91mm，取90mm(C)转轮直径0,的计算n计算得0^0.45(:111，与其相近的标准转轮直径为50cm,故取50cm。(d)飞逸转速nf的计算nf=求得nf=1604rpm(f)水斗数Zi的估算 15.7取整为16b)XJA水轮机转轮综合运行特性曲线XJa转轮模型综合特性曲线(e)调节保证计算及调速设备的选择调节保证计算：额定水头下，机组甩全负荷时，机组转速升高值pmax=20.3%,小于规范规定值。调束设备的选择：选用CTJ-1调速器f)水轮机、发电机、励磁及调速器的主要参数(a)水轮机主要参数 型号:XJA-W-50/lx9台数：1台转轮直径：50cm喷嘴直径:9cm额定转速：1000r/min额定流量0.32n?/S水机机最高效率84.5%额定出力：342Kw(b)发电机主要参数型号:SFW320-6/850台数：1台额定功率：320Kw额定转速：1000r/min效率93.5%(C)机组励磁采用自并励微机可控硅励磁，励磁变压器采用环氧树脂干式变压器(d)调速器型号：CTJ-1(e)电站机组机组配置一套机组自动化元件，实行微机监控。3)机装安装高程的计算冲击式水轮发电机组的安装高程，满足最高尾水位的要求。(1)安装高程V=Vt/+H/?+Z)/2▽。最高尾水位，379.15mHp为保证水轮机的安全运行，避开负荷时涌浪、保证通风、防止尾水渠中的涡流和水流飞溅而造成能量损失所必须的高度，取1.5DD为转轮直径，0.4mV=379.15+1.5x0.4+0.4/2=379.95m根据以上计算，原电站的安装高程380.2m高于379.95m,故本次设计 安装高程不变仍为380.20m。6.4水力机械辅助设备6.4.1起重设备原厂房内无行车，本次设计增设一台CD1-5的电动单梁电动葫，最大起吊重是为5吨，最大起吊高度为6m，轨道采用28a型工字钢，钢轨长8m。6.4.2油系统和气系统由于电站规模较小，电站的用油景较少，故只设一个0.8m3的透平油箱一个，0.8m3变压器箱一个，设一台25型压力滤油机和一台型齿轮油泵；增设一台V-0.42/7的低压气机用于检修。6.4.3供水系统机组原来技术供水取自压力水管，采用自流方式，改造后技术供水方式不变，仍采用压力钢管取水方式，更换冷却水系统管路及管路的仪表和配件。6.4.4排水系统电站厂房位置较高，发电层高程高与防洪水位，故排水采用自排至下游的方式。6.4.5水力监测系统全厂水力监视系统分为两部分，一是全厂性监测，二是机组段监测。1）全厂性监测项目有压力前池水位，尾水池水位。2）机组段监视机组涵管进口压力，轴承温度、轴承油位、冷却水示流器。 6.4.6采暖通风及照明1）通风采暖由于电站主厂房通风较好，故不另设通风设备。6.5主要设备清单表6-1水力机械设备清单序号设备名称型号单位数量1水轮机XJA-W-50/lx9台12发电机SFW320-6/850台13调速器CJT-1台14励磁装置SCR套15自动化元件套16阀门Z41H-2.5DN300台17电动葫芦CD1-5台18齿轮油泵台19透平汕过滤机台110低压气机V-0.42/7台111透平油桶0.8m3个112变压器油桶0.8m3个1 6.电气工程7.1电气一次7.1.1接入系统柑子电站位于龙田镇，电站以一回lOKv线路与系统相接，与龙田35Kv变电站相距3.5Km,导线截面为LGJ-5O。7.1.2电气主结线1）目前电站发电机电压侧一台机组与一台主变压器采用发电机-变压器组单元接线方式，10kV主变压器高电压侧以一冋线路与系统相接。2）电站改造主接线图因只有一台机，原主接线方式合理可理，故不另作方案比较，仍采用原发电机-变压器组单元接线方式。7.1.3短路电流计算1）短路电流计算短路电流计算按柑子电站接入无限大系统考虑，基准容量为100MVA，基准电压取各电压等级平均值。电站10KV出线至龙田35KV变电站3.5km,发电机次暂态电抗为0.22,设系统内部阻抗为0.3，龙田35KV变电站至柑子电站线路电抗忽略不计。分别对10KV母线及0.4KV发电机电压母线进行短路电流计算。由于本电站为小型电站，未考虑非周期分量的影响，只计及三相短路周期分量。 表5-3一级电站短路电流计算成果表(KA)短路点短路点平均电压(KV)支路分回周期分量起始值1“(KA)t=ls短路电流值I“t(KA)t=2s短路电流值I“t(KA)t=4s短路电流值I“t(KA)短路全电流最大有效值Ich(KA)短路电流冲击值ich(KA)t=4s短路热效应Qdt(KA2.S)<11(0.4kv发电机电压母线)0.4发电机1G0.3850.2460.2260.2192.583.8014.0系统S1.6551.6551.6551.655合计2.041.911.881.87d2(10kv出线侧)10.5发电机1G0.1080.080.0790.0790.20.30.082系统S0.0640.0640.0640.064合计0.1720.1440.1430.1437.1.4主要电气设备选择1)电气设备的选择原则必须满足额定电压、额定电流大于回路最高工作电压和最大持续负荷电流。必须满足使用环境的要求。按系统提供的短路参数所算短路电流进行校验。尽量选用国产的通用型先进产品2)主变压器电站现有一台主变压器，为上世纪九十年代中期的产品，型号为S7-200/10,属国家不推行产品，因此更换主变，改造后选用S11-200/10型主变。主变压器型号选为S11-250/10,容量为250KVA,电压变比为10.5士5%/0.4kV，阻抗电压Uk%=4.0%，联结组别为D，yll。3)厂用电电站厂用电负荷不大，且发电机出口母线电压等级为0.4Kv，且主变 的容量为250KVA，容量不是很大，故不另配厂变，厂用电接自0.4Kv母线。3)10kV高压跌落保险目前电站10kV侧高压通过跌落保险与系统相连，由于运行时问长，跌落保险接触不好，常出现电晕现像，本次改造高压侧10Kv跌落保险更换，选用RW10-10型产品，Ie=40A。4)10kV避雷器因原10Kv避雷器动作可靠性差，经常不动作，造成厂内设备出现雷电过电压被损坏的情况，故本次更换避雷器，选用Y5WS2-16.5/50型产品。5)0.4Kv开关柜的选择0.4Kv低压机组的低压开关柜选用分断能力高、结构合理、防护等级较高的NA1型智能型万能断路器和GGD2型屏。具体见主接线图和工程量表。7.1.5电气布置根据本次增效扩容改造设计共用机组2台，综合自动屏2块，变压器屏1块，厂用屏1块，所有的屏全布置在电站主厂房内。布置基本与改造前一致。7.1.6防雷接地直击雷保护采用避雷针保护，在出线处安装避雷器，在发电机出口端母线各段处安装避雷器。电站主、副厂房采用避雷带作防直击雷保护。电站接地装置除充分利用各种预埋金属构建自然接地体外，为降低工频接地电阻，将主、副厂房等接地网连成一体。7.1.7照明照明系统分工作照明、事故照明。 工作照明电压为交流380/220V,照明光源采用荧光灯、白炽灯、高压气体放电灯等照明灯具。主厂房屋顶采用屋顶高压气体放电灯（广照型）。主厂房采用排架柱上壁灯作为事故照明用，在主厂房、重要通道布置若干事故照明灯，事故照明灯采用充电式应急灯。7.2电气二次7.2.1继电保护1）发电机配置的保护：电流速断复合电压过流保护定子绕组过电压保护失磁保护过负荷保护转子一点接地保护2）主变的保护.•电流速断复合电压过流保护瓦斯保护过负荷保护温度过高3）lOKv线路保护： 采用10Kv跌落保险保护7.2.2调速器配以TT-35型调速器一台，采用手电两用的操作方式。7.2.3励磁系统发电机励磁系统拟改造采用为自并励可控硅静止励磁系统，系统由励磁变压器、功率整流装置（三相全控桥）、火磁装置、转子过电压保护装置、起励装置等组成。7.2.4同期系统电站选择在发电机出口断路器、主变低压侧处设置同期点，采用自同期、自动准同期和手动准同期方式并网，自动准同期作为主要同期方式。7.2.5电测量及信号系统电气测量按《电测仪表装置设计技术规范》DL175137规程配置。所设置的电气测量有三相电流、电压、有功、无功及功率因数、频率，零序电流，多功能电能表。7.3电工试验室电站为技改项目，本次不新增设试验室。7.4通信采用原电站的通信方式，改造后不改变通信方式。7.5电气设备表 序号设备名称型号单位数董1变压器S11-400/10厶12跌落保险RW10-10组33避雷器Y5WS2-16.5/50组34综合自动及主变出线屏GGD2块15厂用屏GGD2块16低压电缆VV22-3X120+1x70米5517控制电缆KVVP-1.5x8米200表7-1电气设备材料表 8金属结构根据电站的总体方案布置，工程金属结构改造主要为进水拦污栅更新改造。电站的具体金属结构改造见表8-1。金属结构件总重约0.68t，主要材料为Q235o为提高设备安全性、经济可靠性及延长设备的检修周期，设计中尽量采用先进技术和新材料；所有闸门及埋件外露面均采用喷锌及涂料封闭防腐；所有埋件与水封接触面均贴焊不锈钢板。编号拦污栅孔口尺寸孔数（孔）数量（张）型式总重量（T）1进口拦污栅1.5*1.822露顶式栏污栅0.682合计0.68表8-1金属工程量表 9.消防设计9.1消防设计依据和设计原则9.1.1消防设计依据(1)《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90(2)《建筑设计防火规范》GB50016—2006(3)《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(2001年版)(4)《火灾自动报警系统设计规范》GB50116—1998(5)《建筑灭火器配置设计规范》GBJ140-90(1997年版)(6)《电力设备典型消防规范》DL5027—93。9.1.2设计原则(1)贯彻“预防为主、防消结合”的方针，严格执行规范及有关政策。(2)建筑结构材料、装饰材料等均采用非燃烧性材料。(3)建筑物的布置、交通道路的组织、厂内的交通满足防火要求。(4)充分利用水利水电工程水源充足的特点。(5)消防设备选用经国家有关产品质量监督监测部门检验合格的产品，并要求安全可靠，使用方便，技术先进，经济合理。 9.2工程消防设计9.2.1主要生产建筑物火灾危险类别及耐火等级根据本枢纽各建筑物内布置的设备和用途，按照《水利水电工程设计防火规范》SDJ278—90、《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)的规定，枢纽内各建筑物的火灾危险类别及耐火等级如表9一1。表9-1主要生产建筑物火灾危险类别及耐火等级表序号建筑物、构筑物名称火灾危险性类别耐火等级备注主要建、构筑物1主、副厂房及安装间丁二2高低压开关室丁二3电缆场所丙二4屮控室丙二5主变压器场丙二6配电装置构架丁二二辅助生产建筑物1工具室丁二三水闸1配电室丁二9.2.2建筑物消防本电站为引水式电站，建筑物布置较为分散，主要由引水坝、引水明渠、压力前池、厂房及升压站等组成。厂房内机电设备密集，生产运行管理人员主要集中在厂区。因此，本工程消防的重点在厂区。电站各永久建筑物为砖混结构，防火等级满足规范耍求，并布置有直通各建筑物的通道。厂区建筑物间距按防火间距要求布置，各建筑物均设有满足防火安全要求的疏散通道。建筑物的消防与机电设备消防统一考虑，埋设消防管路,消防供水取自机组技术供水总管，主厂房设置一个消防栓，消防区域涵盖整个厂房建筑物，并适当配置一定数量的灭火器。消火栓挂于墙上，距地面1.2m，各配有一根20m长消火软管、一个直径为13mm的消火水枪。副厂房外墙采用防火墙，离主变距离4m。发电机母线穿越防火墙时母线周围空隙用非燃烧材料封堵 9.2.3机电设备消防1)水轮发电机组以水灭火方式为主。电站在主厂房除了配置1个消火栓外，沿四周均匀设置4只手提式干粉灭火器、1只手推式灭火器。动力电缆上下层之间装设耐火隔板，其耐火极限不小于0.5h。电缆沟出入口处设置砂箱1个。配电屏、柜之间及其对外的管沟、孔洞，电缆穿越楼板的孔洞，进出开关柜、配电屏、自动装置屏的孔洞，均采用非燃烧性材料堵塞。2)升压站及厂外消防升压站面积较小，消火重点是装油量大的主变。主变设贮油坑，贮油坑容积按主变油量确定。在升压站出入口处附近，配备设砂箱2个。9.2.4消防给水消火水源取自厂内供水管，消防用水与生产、生活用水共用一水池，供水压力约为3kg/cm2,供水量为lOL/s。9.2.5消防电气事故照明，根据《水利水电工程设计防火规范》(SDJ278-90)的规定，事故照明电源采用应急灯。在厂房的疏散通道及安全出口处设置事故照明和疏散指示标志，疏散用的事故照明照度为lLx0疏散指示标志灯采用蓄电池作应急备用电源，连续供电时间为30min。9.3主要消防设备清单主要消防设备清单见下表9-1表9-1主要消防设备清单编号电站名称手提式干粉灭火器推车式灭火器塑性防火堵料1孙家洞电站410.2 '