水电站设计论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇水电站设计论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

1.1.1取水口拦污栅及启闭设备

1)优化选型布置设计。发电引水隧洞喇叭口底槛678.50mm处设置1孔拦污栅，单孔孔口尺寸为7.5m×10.0m，检修平台高程717.00m，设计水头4.0m，最大引用流量为42.58m3/s，平均过栅流速为0.811m/s，拦污栅重量为26.0t，栅槽埋件重17.0t，型式为平面滑动式拦污栅。选用1台QPG2×250kN－38m高扬程卷扬式启闭机，安装高程726.20m，操作运行条件为静水启闭。2)蓄水安全复核计算。拦污栅主支承是增强四氟NL150CHI型滑块，最大线荷载为25kN/cm，反向支承是钢滑块。栅条间距50mm，栅体主材为Q235B，内力分析计算［2］成果为:主梁最大压应力为105.35N/mm2，发生在跨中处;最大剪力为21.01N/mm2，发生在支座处;最大挠度为9.5mm，发生在跨中处;栅条弯应力为53.1N/mm2，发生在跨中处。拦污栅重量为247kN，提栅清污时考虑污物重量为100kN，拦污栅启闭力为450.1kN，启闭机容量为2×250kN。

1.1.2取水口事故闸门及启闭设备

1)优化选型布置设计。在拦污栅的下游设置1扇事故闸门，孔口尺寸为4.5m×4.8m，底槛高程680.00m，检修平台高程717.00m，设计水头37.0m，闸门型式为平面定轮钢闸门。选用1台安装高程为726.20m上的QPG2×800kN－38m高扬程卷扬机控制闸门，操作运行条件为动闭静启。2)蓄水安全复核计算。闸门由门叶结构、水封装置、4个简支轮主支承(同时兼做反向支承)、4个侧向限位装置和充水阀装置等组成。受力计算采用假设平面体系，按照实际可能发生的最不利荷载组合情况，进行强度、刚度和稳定性验算。闸门在设计水头下动水操作会受到不同程度的动力荷载，动力系数取1.1。门体材料为Q235B，内力分析计算结果为:闸门承受的静水压力为7713.7kN，动水压力为8485.1kN;面板折算应力为157.03N/mm2;主梁最大压应力为128.1N/mm2，位于跨中处。最大剪力为49.2，位于支座处。最大挠度为2.71mm，位于跨中处;主轮与轨道的接触应力为844.06N/mm2;主轨颈部局部承压应力为173.36N/mm2;闸门闭门力为－659.1kN，启门力为479.6kN，持住力为1394.4kN;启闭机容量为2×800kN。

1.2泄水系统闸门及启闭设备

1.2.1溢洪道弧形工作闸门

1)优化选型布置设计。该闸门设置在溢洪道上，底槛设置在堰顶下游侧704.80m处，堰顶高程为717.00m，共设置3孔闸门，启闭机安装高程为719.50m。闸门运行方式为动水启闭，主要承担水库的泄洪任务。闸门的孔口尺寸为12.0m×8.5m(宽×高)，设计水头为8.2m。型式为露顶式弧形闸门，其面板曲率半径为10.0m，支铰高度为5.5m，其结构布置见图1。2)蓄水安全复核计算。闸门由门叶结构(焊接件)、水封装置、支臂、支铰和侧轮等所组成，支承为斜支臂。受力计算采用假设平面体系，并按照实际可能发生的最不利荷载组合情况，对闸门的设计条件和校核条件进行强度、刚度和稳定性验算。闸门在动水操作条件下各部件尚需承受的不同程度的动力荷载，故将设计水头作用在闸门部件上的静水压力乘以动力系数，考虑为最不利的荷载组合，动力系数取1.1。门体材料为Q235B，内力分析计算结果表明:闸门承受的静水压力为4218.0kN，动水压力为4639.8kN;面板折算应力为181.8N/mm2;主梁最大压应力为106.3N/mm2，位于跨中处。最大剪力为69.2，位于支座处。最大挠度为4.36mm，位于跨中处;支臂平面内应力为76.2N/mm2;主支臂平面外应力为66.3N/mm2;闸门启门力为441.7kN，闭门力为246.3kN;启闭机容量为2×250kN。

1.2.2放空底孔进口事故闸门

1)优化选型布置设计。在放空底孔进口设置一道事故闸门，孔口尺寸为2.5m×2.6m(宽×高)，设计水头52.0m。底槛高程为665.00m，检修平台高程为717.00m，启闭机安装平台高程为723.50m。闸门运行方式为动闭静启，由1套QPG800kN－53m高扬程卷扬机控制。当水库需要放空时小开度提门充水平压，待前后水压差小于4m时，再开启事故闸门。2)蓄水安全复核计算。闸门由门叶结构(焊接件)、水封装置、4个悬臂轮主支承(同时兼做反向支承)、4个侧向限位装置等所组成。受力计算采用假设平面体系，按照实际可能发生的最不利荷载组合情况，进行强度、刚度和稳定性验算。闸门在设计水头下动水操作会受到不同程度的动力荷载，动力系数取1.1。门体主材为Q235B，内力分析计算结果表明:闸门承受的静水压力为3491.5kN，淤沙压力为619.6kN，总压力为4111.1kN;面板折算应力为187.9N/mm2;主梁最大压应力为101.27N/mm2，位于跨中处。最大剪力为65.4，位于支座处。最大挠度为0.76mm，位于跨中处;主轮与轨道的接触应力为663.1N/mm2;闸门启门力为769.1kN，闭门力为－22.0kN，持住力为206.3kN;启闭机容量为800kN。

1.2.3放空底孔出口弧形工作闸门

1)优化选型布置设计。在放空底孔出口设置一道弧形工作闸门，孔口尺寸为2.5m×2.2m(宽×高)，承压水头为52.0m，型式为潜孔式弧形钢闸门，底槛高程为665.00m，检修平台高程为668.70m，启闭机安装平台高程为674.60m。闸门运行方式为动水启闭，选用1套QH-SY－500/150kN－4.0m弧门潜孔液压启闭机控制闸门，闸门长期处于闭门挡水状态。当水库需要放空时，动水开启该闸门锁定于检修平台上，待放空完毕，放下工作闸门封闭孔口蓄水。2)蓄水安全复核计算。闸门由门叶结构(焊接件)、水封装置、2个支铰支承和4个侧向限位装置等所组成。受力计算采用假设平面体系，按照实际可能发生的最不利荷载组合情况，进行强度、刚度和稳定性验算。闸门在实际操作中会受到不同程度的动力荷载，动力系数取1.1。门体主材为Q235B，内力分析计算结果为:闸门承受的静水压力为3329.7kN，动水压力为3662.7kN;面板折算应力为183.9N/mm2;主梁最大压应力为33.2N/mm2，位于跨中处。最大剪力为24.4，位于支座处。最大挠度为0.12mm，位于跨中处;支臂平面内应力为98.4N/mm2;闸门启门力为248.8kN，闭门力为122.7kN;启闭机容量为500/150kN。

1.2.4导流隧洞封堵闸门

1)优化选型布置设计。导流隧洞进口设置封堵工作闸门一扇，孔口尺寸为5.0m×6.5m(宽×高)，承压水头为44.3m，闭门水头:20m，型式为潜孔式平面钢闸门，底槛高程为647.70m，检修平台高程为659.00m，启闭机安装平台高程为667.50m。闸门运行方式为动水启闭，选用1套QPQ630kN－13m卷扬式启闭机控制闸门，闸门仅用于导流隧洞封堵时使用，导流隧洞在枯水季节封堵下闸门。因受启闭机平台高程的限制(启闭机平台高程为667.50m)，闭门时最不利水头工况为启闭高程，即水头为20m，因此整个闸门启闭按最不利的情况下水头20m计算。2)蓄水安全复核计算。闸门由门叶结构(焊接件)、水封装置、12个主滑块和8个反向滑块装置等所组成。受力计算采用假设平面体系，按照实际可能发生的最不利荷载组合情况，进行强度、刚度和稳定性验算。门体主材为Q235B，内力分析计算结果为:闸门承受的静水压力为13501.9kN，发生在设计水头44.3m处;材料容许应力(抗拉、抗压和抗弯)为142.5kN，容许应力(抗剪)为85.5kN;面板折算应力为138N/mm2;主梁最大压应力为84.6N/mm2，位于跨中处。最大剪力为71.92，位于支座处。最大挠度为3.78mm，位于跨中处;闸门闭门力为145kN;水柱压力为898.60kN;启闭机容量为630kN。

篇2

1水轮机的选择

水轮机是水电站一个十分重要的设备，水流的动能和势能转换成机械能就是通过水轮机来实现的。水轮机选择合理与否，直接影响到机组的效率和运行的安全性、经济性。

1.1机组台数的选择

农村小水电站机组台数与电站的投资、运行维护费用、发电效益以及运行人员的组织管理等有着密切的关系。通过多年设计和运行经验表明：农村小水电站机组台数一般为1～4台，且型号应尽量相同，以利于零部件通用和维修管理方便，其中每座电站2台机组居多。

1.2水轮机型号的选择

水轮机型号的选择合理与否，直接影响到水轮机的运行效率、汽蚀和振动等。选择型号时，既要考虑水轮机生产厂家的技术水平和运输的方便程度，又要确保水轮机常处于较优的运行工况，即尽量处于水轮机运转特性曲线图的高效区。尤其是机组运行时，水头的变化不要超过水轮机性能表的水头范围，否则会加剧水轮机汽蚀和振动，降低水轮机效率。

1.3机组安装高程的确定

水轮机的安装高程不能超过水轮机允许的最大吸出高度，否则会引起水轮机转轮的汽蚀、振动等不良现象，因而缩短机组的运行寿命。

（1）卧式机组：安=Z下+hs-/900-D/2

（2）立式机组：安=Z下+hs-/900

式中Z下——尾水渠最低水位（m）；

hs——水轮机理论吸出高度（m），查水轮机应用

范围图及hs=f(H)曲线；

D——水轮机转轮直径（m）；

——水电站厂房所在地的海拔高程（m）。

为了消除或减轻水轮机汽蚀，可将计算出的安降低0.2～0.3m确定安装高程。

2电气主接线的拟定

小水电站的电气主接线是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据之一。农村小水电站装机容量往往有限，一般装机台数不超过4台，相应电站的电压等级和回路数以及主变的台数都应较少。考虑到小水电站（尤其是单机100kW以下的微型电站）的机电设备供应比较困难，运行和管理人员的文化、业务素质普遍较差，从进站到熟练掌握操作、检修、处理故障及优化运行等也有一个过程。因此，农村小水电站的电气主接线在满足基本要求的前提下，应力求采用简单、清晰而又符合实际需要的接线形式。

对于1台机组，宜采用发电机—变压器组单元接线；对于2～3台机组，宜采用单母线不分段接线，共用1台主变；对于4台机组，宜采用2台主变用隔离开关进行单母线分段，以提高运行的灵活性。

3电气测量及同期装置

并入电网运行的小水电站电气测量应包括：三相交流电流、三相交流电压（使用换相断路器和1只电压表测量三相电压）、有功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能、励磁电流和励磁电压等的监视和测量。发电机的测量、监视表计、断路器、互感器及保护装置等装在控制屏上（发电机控制屏）；电网的表计、断路器、同期装置等装在同期屏上（总屏）。

4保护装置

农村小水电站主保护装置的配置应在满足继电保护基本要求的前提下，力求简单可行、维护检修方便、造价低及运行人员容易掌握等。

4.1过电流保护

单机750kW以下的机组，可以采用自动空气断路器的过电流脱扣器作为过流及短路保护，其动作整定值可以通过调整衔铁弹簧拉力来整定，整定值一般为发电机额定电流的1.35～1.7倍。为了提高保护的可靠性，还可采用过流继电器配合空气断路器欠压脱扣器作过流及短路保护，继电器线圈电源取自发电机中性点的1组（3只）电流互感器，继电器动作值亦按发电机额定电流的1.35～1.7倍整定。

原理：当发电机出现短路故障时，通过过流继电器线圈的电流超过其动作值，过流继电器常闭接点断开，空气断路器失压线圈失电而释放，跳开空气断路器主触头，切除故障元件——发电机。

4.2欠压保护

当电网停电时，由于线路上的用电负荷大于发电机容量，此时电压大幅度降低，空气断路器欠压线圈欠压而释放，跳开空气断路器，以防电网来电造成非同期并列。

4.3水阻保护

当发电机因某种原因(如短路、长期过载、电网停电等)突然甩负荷后，机组转速会迅速升高，这种现象叫飞逸。如果不及时关闭调速器和励磁，可能造成事故。一般未采用电动调速的农村小水电站可利用三相水阻器作为该保护的负荷。

水阻器容量按被保护机组额定功率的70%～80%左右考虑。如果水阻容量过大，机组甩负荷瞬间，将对机组产生较大的冲击电流和制动力，影响机组的稳定，严重时可能造成机组基础松动。反之，如果水阻容量过小，达不到抑制机组飞逸转速的目的。水阻器采用角钢或钢板制成三相星型、三角型均可。

对于单机125kW及以下的电站，水阻池内空，以长为机组台数×（0.7～1）m，宽为（0.7～1）m，深为0.6～0.8m为宜，同时考虑机组容量大小，应在短时间内（如3～5min）不致于将池中的水煮沸。

在调试水阻负荷大小时，应在水中逐渐施加水阻剂，调试水阻负荷，直到达到要求为止。

4.4变压器过载、短路保护

变压器高压侧采用跌落式熔断器（或SN10-10型少油断路器）作过载、短路保护。运行经验表明，额定电压为6～10kV的跌落式熔断器只能用在560kVA及以下的变压器,额定电压为10kV的跌落式熔断器只能用在750kVA及以下的变压器。当变压器容量超过750kVA时，应采用油断路器。跌落式熔断器熔丝按下列公式选择：

篇3

渠道断面的选择非常重要，在实际操作过程中，要根据实际地形状况进行合理的设计。如果地面的坡度相对较大并且起伏比较频繁，则一般选择窄深式的断面，有些该种形式的断面可以添加一定的盖板，这样不仅能够减少砂石降落到渠道中而且能够在很大程度上防止坡面的滚石发生状况。这种渠道的优点比较多，比如:能够在冬季寒冷的条件下减少水热量的散失，从而使得冰盖能够处于稳定的状态。如果渠道处于比较宽敞的地面上，而且具有较强冻胀性能的基面，地下水位较高，则一般选择宽浅式断面。在实际的设计过程中，如果在渠道的沿线有泉水，那么就将相应的泉水引入到水渠之中，可以在很大程度上提高渠道的水流量，使得结冰机率大大降低。

1.2渠道纵坡的设计

在渠道设计过程中，纵坡的设计水平非常关键。渠道纵坡的设计对于水流速度具有决定性的作用。一般来讲，如果纵坡的设计较为平缓，则其很容易堆积淤泥，使得杂草等能够迅速地生长，从而影响渠道的输送水能力。而如果纵坡的设计很陡，则渠道在使用过程中，很容易受到较大冲击，很容易破坏。因此，相关设计人员要合理设计渠道的纵坡。在结冰盖的运行过程中，设计人员要根据水能的具体状况、地形条件以及工程造价的实际情况，对纵坡进行合理的设计。在输排冰运行的过程中，相关工作人员要将全段设计得比较陡些，使得输冰的流速达到相关的标准，而后段施工则需要在排冰闸前30m的缓流段进行，以此满足相关排冰速度的要求。

2引水式水电站压力前池的设计

在渠道的设计过程中，相关工作人员要加大压力前池的设计力度，这对于提高渠道的整体质量具有重要的影响。

2.1前池布置

在压力前池位置的选择过程中，为了提高水电站的实际运行效果，前池不要选择填方或者是地基不稳的部位，而应该尽量选择在天然地基比较好的地基上。这种设置能够在很大程度上避开顺坡的裂隙发育地段以及滑坡的出现。在前池的设计过程中，要对水文地质条件进行认真勘查，尽量减少甚至消除前池建设之后对于高边坡以及相关建筑物造成的负面影响。这样就能够避免滑坡以及沉陷情况的发生，确保下游的厂房以及前池的安全。为保障渠道水流平稳地进入前池，应考虑尽量使前池进水室的中心线与引水渠道中心线平行或接行，使水流顺畅，减少水头损失；还能使其引导和控制水流向压力管道平稳过渡和均匀配水。前池与引水渠道末端的连接段，在平面上应两边对称，其扩展角一般限制在10°以内；底边纵坡适宜选用1∶3～1∶5的斜坡，与前室底板连接。前室宽度约为进水室宽度的1.5倍左右，前室长度可取前室宽度的2.5～3.1倍。引水渠道末端应尽量避免弯道，如难以避免时，则宜在弯道终点与前池入口间设直线调整段，或加设分流导向设施。前池中的水流流速要求一般≤0.8m/s，以便泥沙沉积下来，通过排沙孔排走，阻止冰块、冰凌进入压力水管。为提高前池的排冰效果，可在进水室前设一道挡冰板，挡冰板底部应伸入到前池冬季最低运行水位以下50cm，能够有效防止冰凌进入进水室。

2.2前池水位

在中小型水电站前室正常水位的确定过程中，可以将引水渠道设计流量时的渠末水位作为其正常水位。而水电站在运行过程中，如果其突然甩开全部负荷，那么此时的最高涌波就作为前池的最高水位。而前池的最低水位指的是，在枯水期最小引水位发电流量时相对应的水位。在实际水位确定的过程中，相关工作人员要经过多次试验，并且按照严谨的操作步骤进行操作，以期获得最佳的水位数据，从而为引水式水电站的设计施工提供科学严谨的数据支撑。

3水电站装机容量选择

3.1无调节水电站最大工作容量的确定

在水电站装机容量确定的过程中，需要对无调节水电站最大工作容量进行确定，N水，工=N保、无=9.81ηQ设H设，其中：N水、工=保证出力（按历史设计保证率）;N保、无=9.81ηQ设H设；Q设—设计枯水日平均流量（m3/s）；H设—相应的日平均净水头。

3.2日调节水电站最大工作容量的确定

当水电站担任日负荷图峰荷部分时，在作图日电能累积曲线上a点向左取ab，由b向下作垂线交日电能累积曲线于c点。由c作水平线与日负荷图相交，求出日电站的工作位置，如图1所示。其中，ab＝E保、日，bc＝N水、工。

篇4

甘溪是天目溪的一条支流，上游建有甘溪一级水电站和甘溪二级水电站。甘溪一级水电站装机容量2×160kW，坝址控制流域面积19．6km2，水库总库容214万m3。甘溪二级水电站装机容量3×500kW，利用集雨面积33．5km2。甘溪流域内雨量充沛，多年平均降雨量1625mm。多年平均气温15．6℃，极端最高气温41．6℃，极端最低气温－13．2℃。

甘溪三级水电站渠首枢纽位于甘溪二级水电站尾水出口下游20m处，坝址控制流域面积40．3km2，区间引水集雨面积2km2。多年平均流量1．18m3/s，年径流量3721万m3。坝址设计洪水流量386m3/s（P＝10％），校核洪水流量522m3/s（P＝3．33％）。工程区地质条件简单，出露基岩为奥陶系上统於潜组页岩和砂岩，河床处砂砾石覆盖层厚1～3m，山坡处覆盖层厚0．5～2m，两岸台地覆盖层较厚。河道中水质清澈，泥沙含量很少。

2方案选择

2．1坝址选择

甘溪三级水电站是甘溪二级水电站的下一个梯级电站，坝址选择的原则为：1）满足与上级电站尾水位的衔接；2）满足进水闸和溢流堰的布置要求；3）不淹没耕地和房屋；4）使渠首枢纽工程造价最低。根据地形地质条件，坝址选定在甘溪二级水电站尾水出口下游20m处，该段河床宽约35m，坝型采用浆砌石溢流坝。

2．2厂址选择

厂址位于潘家村乌浪口，电站尾水排入支流乌浪溪中。设计中对上厂址方案和下厂址方案进行比选，下厂址方案与上厂址方案相比，水头增加3．6m，电能增加23万kW·h，效益增加9万元，投资增加25．2万元，差额投资经济内部收益率35．5％，故选用下厂址方案。

2．3无压输水系统方案选择

无压输水系统有隧洞方案和明渠结合隧洞方案两种布置形式，两方案的轴线长度基本相同。明渠结合隧洞方案是进水闸后接长度为425m的浆砌石明渠，其后仍为隧洞。经过比较，隧洞方案较明渠结合隧洞方案减少投资6．2万元，隧洞方案日常维护工作量少，且不占林地，故无压输水系统选用隧洞方案。

3主要建筑物

3．1渠首枢纽

渠首枢纽由拦河堰、进水闸和拦沙坎组成。拦河堰为折线型浆砌块石实用堰，溢流段长31．1m，堰顶高程224．63m，最大堰高2．23m，堰顶宽1．5m，上游面垂直，下游面坡度1∶2。堰体采用M7．5浆砌块石砌筑，外包30cm厚C20混凝土。由于上下游水位差小，溢流堰仅设置4m长的浆砌块石护坦来消能，堰体防渗采用混凝土防渗墙。

进水闸位于甘溪的左岸，紧邻甘溪二级水电站的进厂公路，采用侧向引水，引水角15°。设置1孔宽2m的闸孔，闸底板高程223．35m，后接无压隧洞。进水闸为胸墙式结构，闸室长4．46m，设1道拦污栅和1扇铸铁工作闸门，手动螺杆启闭机启闭，启闭机平台高程227．70m。由于河道中泥沙很少，且大部分淤积在上游的水库中，渠首枢纽不设置排沙设施，进水闸前设有拦沙坎，拦沙坎前考虑人工定期清沙。

3．2无压输水隧洞

进水闸至前池之间为无压隧洞段，长2354．947m。根据地形条件及施工要求，无压隧洞段由1号隧洞、2号隧洞、3号隧洞和1号钢筋混凝土埋管、2号钢筋混凝土埋管组成，1号隧洞长124．100m，2号隧洞长855．485m，3号隧洞长1315．362m。1号隧洞、2号隧洞、3号隧洞之间由钢筋混凝土埋管连接，1号钢筋混凝土埋管长50m，2号钢筋混凝土埋管长10m。隧洞沿线分布的岩性为奥陶系上统於潜组砂岩、页岩互层，上覆岩体厚度30～90m，整体性较好，属Ⅱ～Ⅲ类围岩。隧洞断面采用城门洞型，开挖断面宽2．4m，高2．65m（其中直墙高1．45m，矢高1．2m，半径1．2m），纵坡为1?2000，洞底采用10cm厚的C15素混凝土找平。隧洞进出口及断层地段采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度30cm。连接段钢筋混凝土埋管采用箱型结构，净宽1．8m，高2．05m，壁厚0．3m。

在桩号2＋139．35处设置溢流支洞，把进入隧洞多余的来水排入支流乌浪溪中。溢流支洞长65m，断面呈城门洞型，开挖断面开挖宽2．4m，高2．65m。

3．3前池及压力管道

前池布置在厂房上游的山坡上，采用钢筋混凝土结构，总长21．2m。正常运行水位223．2m，最低运行水位221．9m，前池工作容积94．1m3，边墙顶高程224．7m。前池进水口前设拦污栅和事故钢闸门。

压力钢管布置在山坡中开挖出的管槽内，全长52．68m。因设计引用流量不大，压力钢管采用一管二机的供水方式，在厂房外45°卜形分岔成两支管。选定主管管径1．2m，钢板壁厚12mm。支管与蝶阀同直径，管径0．8m，钢板壁厚8mm。压力钢管在桩号管0＋021．44处设镇墩，每7米增设支墩，前池压力墙及镇墩后各设1个伸缩节。钢管槽底宽2．6m，左侧布置踏步，以便于压力钢管的日常维护。

3．4发电厂房

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2二级水电站存在的问题

(1)电站自建成投运以来，引水渠道长4.56km，基本沿山坡布置，临外坡为悬空状态，采用填方渠道，其中2.5km渠道渗漏严重，每年都要大、小维修多次，维护费用较大，发电效率低。(2)电站压力钢管为覆土埋设，内径1.2m，长186m，受当时技术、工艺水平的制约，防腐处理措施不够，锈蚀严重，经现场实测局部厚度仅为8mm，比原设计12mm锈蚀3～5mm。由于年久失修，在20世纪90年代，3、4号机组压力管道曾出现过爆管现象，给电站的安全运行带来了一定的隐患。(3)尾水渠采用T型，长度为300m。由于多年疏于维护，尾水渠产生了淤积，致使电站运行尾水位抬高，降低了有效使用水头，影响了机组出力。(4)原水轮机型号为HL220—WJ—50，套用定型产品，不能满足电站水工设计要求，存在机型老化、运行工况严重偏离、制造工艺落后等(机组实际出力700kW)一系列问题，造成水轮机气蚀严重、效率低下、振动噪音大、出力不足。(5)由于地域关系，河道泥沙含量较大，水轮机蜗壳、导叶、顶盖、底环等过流部件磨损严重，经测量蜗壳局部厚度仅8～9mm，比原设计少4～5mm。密封结构未考虑多泥沙河流运行的实际情况，漏水量大，无法正常使用。(6)机组制动方式为老式单侧人工手动操作，无法满足安全运行的需求。(7)原电机设计、工艺水平落后，机组绝缘等级为B级，电机绝缘等部件已接近使用年限，存在较大的安全隐患。

3二级水电站技术方案设计的选择

根据水工建筑目前现状和河道来水量水文资料以及上、下游流量变化情况，经复核计算，确定对水轮机、发电机等部件进行系统改造，使原机组单机容量从700kW提高到900kW，发电量提高29%左右。

3.1机组参数的选

根据电站实测参数，阿勒泰二级电站毛水头为52.4m。考虑到本次改造水工部分的改进，水头与流量均有一定的富余，新机组设计水头按51m、引用流量按2.5m3/s进行设计计算。改造时充分考虑了电站吸出高度、引用流量、结构尺寸、布置形式、水力参数等各项技术指标的匹配性(见表1)。

3.2水轮机改造

根据电站现有水力参数，适合本次电站改造用的转轮有D74、A551、D41、A616等。通过对比，A616机组具有效率高、气蚀性能好、超发能力强、运行范围大等特点，故推荐采用A616转轮。(1)电站水工建筑前期改造升级完后，水头及流量均比以前有所增加，本次新转轮制造在满足现有结构尺寸空间的前提下，通过选用性能优良的模型转轮达到了增容增效的目的;新转轮在选型上留有较大的余量，没有过于追求水轮机效率，采用效率修正－2%，可保证增容出力要求。(2)针对电站泥沙含量较大的问题，转轮叶片及下环采用性能优良的0Cr13Ni5Mo不锈钢材料制作，并在转轮上冠处开设减压孔以减小推力轴承所承担的水推力。(3)机组尾水部分采用无尾水接管结构，通过变径尾水弯管直接与尾水锥管进行连接，减少了电站的改造费用。(4)蜗壳、导水机构、密封等部件重新进行制作。顶盖、底环及导叶配合部位加设不锈钢抗磨板，提高其抗磨蚀能力。导叶轴承套采用新型高分子材料制作，该轴承使用温度为－50～110℃之间，老化寿命大于50a，最大静载荷可达70MPa，具有耐磨程度高、承载能力大、拆装方便等特点。(5)由于电站泥沙含量较大，密封磨损严重，本次改造密封采用间隙、迷宫加盘根的多密封结构，有效地控制了机组漏水量(见图1)图1密封改造示意(6)刹车装置采用油刹方式，通过制动器与调速器之间的管路连接，实现对机组的制动。

3.3发电机改造

(1)更换定、转子线圈。线圈按F级制作，原B级允许温升80K，F级为105K。另外，通过更换绝缘材料，提高发电机绝缘耐热温度，达到增容改造的目的。(2)定子线圈双层叠绕组结构，F级绝缘，导线采用单丝双膜优质薄膜自粘性铜扁线(原机组采用玻璃丝线)，对地绝缘为环氧云母带连续绝缘，并经热模压成型，再经防电晕工艺处理;整体机械强度好，绝缘性能优良，增加了定子线圈匝间可靠性，满足了电站的使用要求。(3)原发电机型号为SFW118/44—6，通过计算定子线规可放大8%，转子线规可放大9%，如此一来，可有效降低电机温度，以达到增加容量的目的。(4)转子线圈重新制作时，采用F级绝缘材料，线圈用扁铜带绕制而成，匝间用环氧坯布绝缘，首末匝用云母带及无碱带加强绝缘，然后与上下绝缘板热压成一个整体。(5)通过更换电机定、转子线圈后，发电机可在原出力基础上增加10%～15%左右。

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2大中型水电站电气防误系统设计

2.1微机防误系统

2.1.1微机五防技术原理

随着计算机技术的发展，微机五防技术开始应用于水电站设备防误中，在水电站的高压开关设备上应用比较广泛，主要用来防止发生电气误操作的装置设备。一般由主机、模拟屏、机械编码锁、电气编码锁、电脑钥匙等元器件所组成。现在的微机防误闭锁装置的设备大概可以分为四个大类：开关、闸刀、地刀、拦截网，这些设备都是通过了机械编码和电气编码来实现的闭锁，这些设备的闭锁程序需要专业的编程人员来进行编写。现代微机五防系统是在计算机以及网络技术上孕育而生的，它通过软件以五防为原则来管理在现场采集的大量适时数据，并联动发出相应的电气设备动作指令，从而实现数字化的防误闭锁，也可以实现从前很难实现甚至是无法实现的防误能力，这种技术的产生应该说是电气设备防误闭锁技术中的一次革命性的改革。

2.1.2微机设计方案

①对于水电站内所有的开关都置于实遥信，并且微机五防同水电站的监控系统共享一个数据库，并且可以取消设计电气回路的闭锁，所有的防误功能都让计算机来完成，这样就有效的防止了走空程。②对于站内的所有开关都置于虚遥信，并且微机五防同水电站的监控系统共享一个数据库，并且可以取消设计电气回路的闭锁，防止错误功能全部由微机五防系统同间隔电气闭锁回路来共同完成操作，这就要求微机五防系统必须要有防走空程的措施。

2.2微功耗无线网络防误系统

2.2.1系统组成

通过以上分析，微机防误系统还存在的不足，应用微功耗无线网络技术很好地弥补了这一点。基于微功耗无线网络的防误操作系统由站控层、间隔层、过程层3部分构成，包括防误闭锁主机、网络控制器、锁具及附件、通信接口等部分。整个系统以性能可靠的无线网络作为通信方式，网络控制器为防误闭锁主机、无线电脑钥匙、遥控闭锁装置在水电站内搭建了一个实时在线网络系统。

2.2.2基本原理

在微机防误闭锁系统的基础上，引入一种新技术，即微功耗无线传输模式，形成一种新的防误系统，其将无线电脑钥匙与五防主机实时连接起来，防误闭锁主机与无线电脑钥匙以及现场锁具之间可以实时通信，实现了操作任务执行状态的在线传输及跟踪监控，特别是实现了在线方式下的实时闭锁逻辑判断功能，即系统跟踪设备状态及遥测等信息的变化，实时进行闭锁逻辑判断，根据判断结果，实时控制无线电脑钥匙的操作过程，有效提高运行人员的工作准确性及效率。离线、在线2种运行模式互为冗余，系统更加安全可靠。整个系统具有定时自检和手动巡检功能，随时发现潜在的故障隐患而发出报警，便于工作人员快速处理，消除隐患。

2.2.3具体设计方案

微机防误闭锁系统是一种非常有效的防误系统，其具体设计方案如下：当操作时，无线电脑钥匙通过无线网络接收主机下达的操作指令，按照预演正确的顺序显示当前操作项，运行人员依照无线电脑钥匙提示的设备号依次解锁：对于遥控闭锁继电器，无线电脑钥匙通过无线网络发送解锁申请给五防主机，五防主机通过系统总线直接解锁相应的遥控闭锁继电器，遥控闭锁就地解锁，运行人员可直接进行操作；对于编码锁，将无线电脑钥匙插入相应的编码锁内，若实时闭锁逻辑正确，则开放其闭锁机构，运行人员可就地操作设备的倒闸操作；若锁码错误，系统禁止操作，并在主机界面弹出报警窗口，给出禁止操作的原因，同时通知无线电脑钥匙相关信息。若有控制室和现场交替操作时，运行人员无须返回控制室，在现场用无线电脑钥匙通过无线局域网回传给五防主机，五防主机自动将已经操作过的设备状态进行刷新，然后按原模拟顺序解锁下一步操作。运行人员在主控室操作完成后，五防主机再通过无线网络传输下一步的操作给现场的无线电脑钥匙，由等在现场的运行人员继续进行手动设备的操作。如此反复，避免了运行人员的来回跑动，同时控制室对现场手动操作设备的状态的实时性得到及时掌握。

2.3基于蓝牙技术的无线网络化防误系统

为了完成防误系统与监控系统的资源共享，实现网络化远程解锁监控操作，完善防误系统解锁监督机制，需设计独立的防误系统蓝牙无线网络，并与水电站原有监控系统实现连接，达到资源共享目的。一方面可以防误系统从保护测控获得系统，另一方面，保护测控也可由蓝牙防误系统获得信息量。

2.3.1匹克网的应用

①间隔层设备匹克网应用。为了实现蓝牙无线网络建立，为防误系统提供独立的可靠的信息通道，先在间隔层利用蓝牙技术进行无线通信。各蓝牙设备必须先组成匹克网，再由匹克网组成散射网。本系统设计为主变测控保护、母联测控保护、馈线测控保护、公用测控装置4个匹克网，以此类推，并补保护测控单元、动力变保护测控单元以及通用测控单元和交直流单元分别各自组成匹克网，然后这几个匹克网再组成散射网，与蓝牙主机控制器接口（HC）I进行通信。②蓝牙执行器的匹克网应用。对于现场执行单元，它是防误系统原始开关量（开关、刀闸位置）的采集端口，是现场实际设备解锁与闭锁操作的执行单元，同样需要有可靠的信息通道，因此，对本系统设计为开关、母线刀闸、线路刀闸、母线刀闸与开关间接地刀闸、线路刀闸与开关间接地刀闸5个匹克网（若设备较多，则还可扩充匹克网），这5个匹克网再组成一个大的散射网。

2.3.2硬件设计

蓝牙模块硬件结构：蓝牙技术中，主要有蓝牙芯片组和蓝牙模块两种形式，但最终都能实现蓝牙的无线通信和链路管理功能；蓝牙模块将射频、基带、链路管理器和HCI层集成到了一块芯片上，通过RS232、USB等总线接口实现HCI（主机控制器接口）指令交换。无论是蓝牙基带控制器还是蓝牙模块，都集成了HCI层，作为控制蓝牙芯片各种功能的唯一手段，高层应用也需要使用HCI层与蓝牙芯片进行通信。另外，水电站一个间隔内的各个防误锁具进行实时的控制（解锁或闭锁），是要用弱电控制强电，设计可采用（MOC3051M）可控硅来实现弱电对强电的控制，可靠性好、寿命长而且方便实用。

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2.水文地质条件

坝址河谷较宽呈“U”型。岩性为侏罗统南圆组第三段流纹质晶屑凝灰熔岩。两岸山坡残积土夹碎石厚约2～5m。左岸风化程度较右岸深，尤其左岸河边一带风化较深。河床及漫滩阶地有卵石覆盖，厚约7～10m。

坝址控制流域面积为1701km2，坝区气候温和。坝址多年年平均流量59.9m3/s，10月～4月为枯水期。施工洪水特性如下表。

时段

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.导流标准、流量及导流方式

工程坝址处河床天然常水位为23.5m，相应的水面宽为90m。河道右侧有近60m宽的大片滩地，两岸岸边较缓，故具备分期导流条件。控制工期的关键项目为厂房工程，同时大部分施工辅助企业设在左岸，因此一期导流先围左岸2孔水闸和发电厂房，洪水由右岸明渠通过；二期围右岸2孔水闸及重力坝，洪水由已建的左侧2孔水闸通过。坝址处河床洪枯流量比约为10，汛期洪水较大，而上游山仔水电站系季调节水库，调节性能好，为减少施工难度，降低导流工程造价，施工导流时段采用枯水期10～4月。工程属Ⅳ等工程，主要永久建筑物为4级，相应的临时建筑物为5级。施工洪水导流标准为：洪水重现期10～5年（土石围堰）或5～3年（混凝土围堰）。坝址附近有大量的土料可用于围堰填筑，采用粘土围堰可降低导流造价，围堰结构采用土石围堰。由于厂房工程结构复杂，一期工程量大，施工期长，围堰过水对工期及经济都影响较大，故一期导流标准选为洪水重现期10年；二期拦河坝结构相对较为简单，工程规模小，在一个枯水期可完成，故二期导流标准选为洪水重现期5年。一期导流流量为244m3／s，二期导流流量为204m3／s。一期厂房施工采用拦砂坎加高围堰或厂房进尾水闸门下闸渡汛。导流平面布置见图3-1。

4.导流建筑物

4.1导流明渠

导流明渠布置在右岸滩地上，长169.78m，梯形过水断面，左边坡为垂直坡，右边坡为1：1，明渠底宽为20.0m，上游首部底板高程为22.50m，下游尾部底板高程为22.00m。明渠桩号坝上0+020上游段右转27°后与河道相接，明渠桩号坝上0+020至坝下0+040与坝轴线平行，明渠桩号坝下0+040下游段左转14°后直线与河道顺接。明渠上游首部左侧设一长15.7m的竹笼导墙，改善进口水力条件。明渠底板采

用150#竹筋砼，厚300mm，竹筋间距为200X200mm。明渠左侧为一期纵向砼围堰，右侧为浆砌块石护坡挡墙。

4.2一期围堰

一期纵向围堰布置在3#闸墩右侧25m处（坝0+095.3），长169.78m，围堰顶高程从27.0m渐变到26.5m，围堰顶宽2.0m，最大堰高11m，纵向围堰桩号坝上0+020以上段两侧边坡1：0.3，其余段迎水面垂直，背水面1：0.6，采用150#混合料砼。一期纵向围堰子堰采用土石围堰，利用纵向围堰外侧原状砂卵石，在右侧增加防渗结构，防渗结构采用粘土心墙结合土工膜形式。一期纵向围堰及子堰断面见图4-1。

一期上游围堰采用土石围堰，堰项高程为27.0m，堰顶宽6.0m，两侧边坡为1：2.0，最大堰高约为9.0m，围堰基础采用粘土心墙结合土工膜防渗，上下游采用填筑石料护面。一期下游围堰采用土石围堰，堰项高程为26.0m，最大堰高约为8.0m，围堰结构形式同上游围堰。一期上游围堰断面见图4-2。

4.3二期围堰

二期纵向围堰利用拦河闸2#中墩并向上游延伸到坝上0+030.965，向下游延伸至坝下0+073.97。纵向围堰上游段堰顶高程27.0m，采用75#浆砌石堰身，宽600mm的150#砼心墙防渗结构，堰顶宽2.0m，最大堰高8.0m，迎水面垂直，背水面1：0.6。纵向围堰下游段堰顶高程26.0m，采用150#砼心墙两侧夯填砂卵石结构，堰顶宽700mm，最大堰高6.4m。砼心墙迎水面上部垂直，下部边坡1：0.25，背水面成阶梯状，台阶宽700mm，高2.0m。二期纵向围堰下游断面见图4-3。

二期上游围堰采用土石围堰，堰项高程为27.0m，堰顶宽5.5m，迎水面边坡为1：2.5，背水面边坡为1：1.5，最大堰高约为4.5m，围堰基础采用粘土斜墙结合铺盖防渗。二期下游围堰采用土石围堰，堰项高程为26.0m，最大堰高约为4.0m，围堰结构形式同上游围堰。

4.4围堰防渗形式

一期纵向围堰布置在3#闸墩右侧25m处（坝0+095.3），提高建基面高程，覆盖层较浅。纵向围堰基础开挖和渗水量较小，在纵向围堰左侧填筑子堰,防渗结构采用粘土心墙结合土工膜形式。在纵向子堰的左侧依次填筑袋装砂、土工布、土工膜、土工布和粘土，防渗效果良好。

一期上下游围堰基础防渗形式在招标阶段选用旋喷砼防渗墙。这种防渗体防渗效果较有保证，基坑渗流小，但施工时间长，且其施工期内要求防渗墙两侧不能形成较大的水位差，导致基坑排水和开挖时间滞后，影响施工工期。在施工图阶段经多方面比较论证，一期上下游横向围堰采用粘土心墙结合土工膜复合防渗。这种防渗形式具有施工时段较短，不占用截流后的关键线路工期，为主体工程施工争取较多的施工时间，但需要解决防渗体水中施工的技术问题。通过调查分析，上游的山仔水库为季调节水库，冬季库水位较低，一般不泄流。塘坂坝址来水主要为山仔水库的发电泄水。因此考虑山仔水库短时间停机，降低塘坂坝址水位，为堰基防渗体沟槽开挖施工创造条件。防渗体沟槽采用长臂反铲挖掘机开挖，倒退法施工。长臂反铲挖掘机挖深可达6～7m，基本能将覆盖层挖除。粘土填筑采取端进法施工。由于防渗土料系在水中抛填，无法压实，无法完全达到抗渗要求，故拟在粘土之后铺设一道土工膜，粘土和土工膜共同防渗,基本解决堰基渗流问题。通过几个月的观察和量测，其渗流基本控制在30m3/h之内，达到预期效果。

二期上下游围堰在导流明渠上，基础为砼底板，主要是堰体的防渗，由于堰高较小，采用粘土斜墙加铺盖的防渗形式。上游部分围堰和纵向围堰采用浆砌石加砼心墙结构防渗。

5.截流

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对变电站给水系统进行优化设计时，必须要严格遵照给水设计规范中相关技术指标。事实上，给水系统中的主要流量类型包括居民生活运水、工业企业生产用水、消防用水、绿化用水、公共设施用水和未预见水量等，用水来源是市政给水管网或地下水加压所提供的清洁水资源。为实现绿色智能变电站供水方案，我们可以根据节水性优化设计原则，对生活污水、生产污水进行物理和化学净化处理，将其用作绿化用水，从根本上降低变电站区情节水资源的综合使用量。比如本人曾参与某220kV户外GIS变电站给水系统优化设计工作，其设计用水量主要包括生活用水、绿化用水、未预见用水量等，工业用水、公共设施用水相对较小，此处不作考虑，而消防用水为一次性用水，可不计入设计用水量中，变电站内绿化用水量最大，占总用水量64．39％。为有效减少该变电站区清洁水使用量，经讨论决定尽可能降低绿化用水量，除了变电站区内绿化尽可能选择养护少、耐气候性的植物，还应釆取合理工艺对生活污水进行处理，经处理后的水用作绿化用水，有效减少清洁水源的使用量。经长时间分析统计可知，站区清洁水使用量已减少到常规用水量的84．3％，在户内GIS布置变电站，由于站区面积较小、站内绿化面积较小，清洁水使用量还望减少到常规用水量的72％以下。由此可知，对变电站给水系统的优化和实现中水回用对变电站的经济效益、环境保护来说具有十分重要的意义。

1．2排水系嬈优化设计

变电站排放的废水主要是含油废水和生活污水，含油废水常产生于重大事故中，如主变电站发生火灾等，但由于变电站重大事故较少发生，且我国目前许多变电站都会设有事故油地实现油水分离，尽可能减少对环境的污染，因此含油废水对变电站区环境污染影响较小。目前，变电站排放出的废水主要是生活废水，生活污水的排水方向主要有2处，即城市污水管网和变电站外附近自然水体，一般变电站会选择近期排至站外自然水体、远期排至城市污水管网的排水方式。变电站在选址时，为尽量少占经济效益较高的地段，常常会选择设置城市周边或偏远地区，这些地方一般欠缺完善的市政污水管网，因此，变电站内污水一般是与雨水合流排至附近自然水体，在一定程度上污染了周边环境。立足于节能减排理念，绿色变电站排水工程设计可以摒弃传统的污水外排形式，对站内生活污水进行合理净化，使之在变电站内实现有效循环。由于生活污水中含有大量有机物，具有较好可生活性，我们可以对其进行生物降解，以净化水质。除此以外，为实现绿色智能变电站的排水系统优化设计，设计变电站排水系统时应尽量占用较少空间、提高水处理质量、注重养护管理方便，若选用传统的传统钢筋混凝土构筑物进行污水处理，必然无法满足处理要求。因此，在设计该变电站排水系统时采用技术成熟的地埋式一体化生活污水处理工艺处理生活污水。该一体化生活污水处理设备能将氧化池、沉淀池、污泥消化池、消毒池集于一身，只需在实际工程中配套设计相应的污水调节池、集水井和控制系统则可实现生活污水在变电站内的有效循环。经地埋式一体化生活污水处理设备处理后的水质能达到生活杂用水水质标准，可用作绿化用水’这样一来，不仅可以有效减少清洁水使用量，还可以尽量避免生活污水排至变电站外对环境造成污染，真正实现绿色智能变电站的节能减排目的。

1．3管材合理性优化选择

绿色变电站给排水系统管道管材必须遵循合理性、适宜性原则，我国当前对变电站给排水系统管材的选择欠缺统一的标准，给排水设计人员在选择管道管材时随意性较大，像铸铁管、混凝土管等耐腐蚀性差、自重大的管道仍被广泛应用于设计中。对此，绿色智能变电站给排水系统对管道管材提出更髙要求，不仅要求给排水系统管材要符合安全卫生标准，还必须考虑管道管材是否安装使用方便、是否环保经济。近年来，人们的环保意识不断增强，已研制出环保经济、安装方便的环保型管材，如硬聚氯乙烯管材、交联聚乙烯管材、铝塑复合管材、无规共聚聚丙烯管材等新型环保型管材，因此，我们在设计绿色智能变电站给排水系统时应根据工程实际状况合理选择管道管材，实现变电站的节能降耗、绿色环保，为我国社会经济提供可靠保障》另一方面，我们要不断探索绿色智能变电站给排水系统优化设计方案，在给排水系统设计中积极引入先进的科学技术、机械设备和设计理念，探索更多节能降耗、绿色环保、经济可靠的给排水系统设计方案，促进绿色智能变电站给排水系统设计朝着可持续方向蓬勃发展，保证工程建设项目能顺利保质保量地完成，确保我国今后能安全稳定地发展。

1．4合理选择卫生器具

绿色变电站以节能环保、高效和谐为管理目标，所以给排水系统要体现节水节能，不仅要做到给排水系统的合理规划，还应合理选择节水节能器具，如节水型冲洗水箱、太阳能热水器等，真正实现绿色变电站的节能降耗。

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2研究方法

在上述电源发展规划和电力需求水平基础上，运用电力系统电源扩展优化的方法研究分析2025年广西抽水蓄能电站的经济建设规模。即拟定不同规模抽水蓄能电站与其他形式电源组合的电源建设方案，在同等满足系统电力电量平衡和调峰平衡的条件下，进行电力系统仿真模拟运行，计算统计各方案系统长期运行的主要技术指标和经济指标进行比较和分析，并以电力系统总费用现值最小为原则优选方案，确定系统抽水蓄能电站的经济建设规模。

3抽水蓄能电站的经济建设规模

3.1电源扩展方案拟定

抽水蓄能电站的主要作用是调峰，因此本文研究考虑2025年广西电力系统扩展一定规模调峰性能较好，在满足系统电力电量平衡的同时可以改善系统调峰的扩展电源组合方案分别进行系统仿真模拟运行。在表1的电源方案基础上，拟定广西电力系统2025年不同扩展电源组合比较方案见表3。

3.2主要电源技术经济参数

3.2.1燃煤火电技术经济参数广西区内各类火电机组主要技术经济参数见表5。3.2.2抽水蓄能电站技术经济参数根据广西抽水蓄能电站前期工作成果，建设条件较好的几个抽水蓄能电站的单位千瓦投资在3820～4400元/kW之间。广西抽水蓄能电站主要技术经济参数见表6。3.2.3气电技术经济参数燃气机组主要技术经济参数见表7。3.2.4各类电源年运行费（1）火电机组年运行费取项目建设投资的3.5%（不含燃料费）。（2）抽水蓄能电站年运行费取项目建设投资的2%。（3）燃气轮机年运行费率取项目建设投资的3.0%（不含燃气费）。

3.3系统模拟运行和计算原则

（1）全网负荷备用取最大负荷的3%，旋转、停机事故备用分别取最大负荷的5%、4%。（2）根据负荷特性，尽量将电源装机安排在电网负荷较轻时检修，并尽量做到检修安排均衡，使系统有充足的备用容量。原则上按照丰水期检修火电、枯水期检修水电来安排机组检修。（3）根据广西电力系统特点，按枯、平、丰三个水文代表年分别进行仿真模拟，枯水年控制电力平衡，平水年控制电量平衡，丰水年控制调峰平衡。在丰水期负荷低谷时段，允许系统通过弃水调峰的措施达到调峰平衡。（4）模拟运行周期按50年，系统总费用现值按照社会折现率8%，逐年费用均折现至第1年年初计算，计算期内根据设备的寿命期考虑重置投资。

3.4电源扩展优化结果及分析

根据前述原则和参数，对拟定的2025年不同电源扩展方案进行电力系统模拟运行，并计算统计主要技术经济指标，结果详见表8。根据表8的模拟运行计算统计成果，对各电源扩展方案进行初步的技术经济分析比较。（1）在同等满足系统电力电量平衡的情况下，方案Ⅱ~方案Ⅴ的系统总装机容量均比方案Ⅰ小，其中以方案Ⅳ的系统总装机容量最小。说明系统配置一定规模调峰性能好的燃气或抽水蓄能电站，具有较好的容量替代效益。（2）以平水年为例，方案Ⅱ~方案Ⅴ与方案Ⅰ相比，系统水电调峰弃水由6.06亿kW•h分别减少至3.65亿kW•h和0，火电在汛期的平均调峰深度由43.1%分别降至42.4%～24.4%，火电装机年利用小时由4226h分别提高至4304～4768h。说明系统配置一定规模的燃气或抽水蓄能电站，可以有效缓解系统的调峰压力，减少水电弃水并减轻火电调峰深度和提高火电的利用小时。（3）根据电源扩展方案Ⅰ~方案Ⅴ的电源建设投资、运行费（包括燃料费）以及计算周期内所需的设备重置费等，计算各方案50年运行期系统总费用现值。方案Ⅱ（扩展燃气轮机1200MW+燃煤火电）的系统总费用现值最高，可见，以广西的经济发展水平和资源条件，发展燃气电站调峰并不经济。方案Ⅲ~Ⅳ（扩展抽水蓄能电站+燃煤火电）的系统总费用现值均较方案Ⅰ（扩展燃煤火电）省，即广西建设一定规模的抽水蓄能电站可以缓解电网的调峰需求与提高电网运行的经济性。依据电力系统总费用现值最小为优选方案的原则，电源扩展方案Ⅳ相对最优，即广西电网2025年抽水蓄能电站的经济建设规模约为3000MW。综上分析：广西建设一定规模的抽水蓄能电站可以缓解电网的调峰需求，并显著提高电网运行的经济性；在基于广西电力工业发展“十二五”及中长期规划研究提出的电力需求水平、负荷特性和电源发展规划方案基础上，广西电网2025年抽水蓄能电站的经济建设规模约为3000MW。

篇10

2电气系统设计组成

根据污水泵站污水处理过程的流程和现场设备的要求，整个污水泵站污水处理站控制部分由电气部分、PLC控制系统以及监控系统。系统为集散型计算机控制系统。系统采用以太网和现场总线混合型结构，PLC作为现场总线中的一个站，又作为以太网上的一个站点，而监控中心不作为现场总线网络中的站点，只作为以太网中的节点，此网上的各站点相互之间的数据交换通过以太网进行，而现场的信息也通过以太网从PLC的寄存器中读取，控制现场的参数也由以太网送到主站PLC的寄存器中，再通过主/从协议传送到现场总线中的各从站。从而实现污水站的远程监视控制。

2.1电气部分设计。

由于污水处理是一个连续的非常重要的项目，如果在正常生产中有电源中断，那样会引起工艺状态混乱，需要很长时间才能恢复。所以供电负荷要求为二级，供电电源采用双回线路。泵站的主要用电负荷为一台90kW的潜水泵。电机实现手动/自动两种控制方式，手动方式下实现就地控制，正常运行情况下PLC控制为主。电机采用软启动方式启动。另外还要给轴流风机和泵站的一些正常用电配电。

2.2PLC控制系统设计。

在整个控制系统中，自动控制部分主要有集水池的液位控制、潜水泵本身的温度、漏油控制。下面仍以泵站中有两台潜水泵（一用一备）为例，具体的说明集水池的液位控制流程及程序设计。集水内安装2个浮球液位计和1个投入式液位变送器。投入式液位变送器预先设定启泵（-3.0m）和停泵（-5.95m）的数值（可更改的）。污水不断的注入集水池内，当集水池内水位升至-3.0m时，一台泵启动，水位下降至-5.95m时，泵自动停止工作。当集水池再次充满水时，起动另外一台水泵，直至停止工作。两台水泵可由程序控制自动切换使用，以保证各台泵平均使用；泵出口电动阀门与相应泵联锁。开泵过程为：先启泵后开阀；停泵过程为：先关阀后停泵。2个浮球液位计分别设在高低液位的两个值，当达到这两个值时，通过PLC与报警呼叫装置连接，通过通信网络传到监控中心。

2.3监控及安防系统设计。

污水站，除了有远程监控系统外，还必须有远程视频监控及防盗等的安防系统。

2.3.1周界防范报警系统。

周界防范报警系统通过在泵站的四周围墙上安置主动红外对射探测器，对周界分段警戒，防范闲杂人员翻越围墙进入泵站，当围墙上有人翻越时，泵站报警主机上会出现声光报警，同时报警信号自动传输到监控中心，并自动记录报警时间与保存报警信息。

2.3.2防盗系统。

在泵站的室内安装了幕帘式被动红外入侵探测器，用于防止他人未经许可进入房间实施破坏。

2.3.3远程视频图象监控系统。

远程视频图象监控系统是在污水泵站配电间、污水泵站院内等设置前端摄像机，将图象传送到监控中心，由监控中心对整个泵站进行实时监控和记录，使管理人员充分了解泵站的动态。该系统与泵站室内防盗报警、周界报警等系统联动，通过数字硬盘录像机，完成监视、报警、设防和监视图象的存储和检索。

3设计时应该注意的一些问题

这几年做污水提升泵站的电气系统设计，设计时出现过一些问题，值得大家以后在设计中应该注意的。

3.1电源的问题。

污水站属于二级负荷。在水专业的规范中有说明，在电气规范中没有说明，说以在设计时，我们都查了规范，可以没有看到是二级负荷，就没有按照二级负荷考虑电源的问题。根据民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）3.2.10，二级负荷的供电系统，宜采用两回线路供电。一定要跟高压部门结合好引电源的位置，是不是可以增容。

3.2配电柜内设备的问题。

从现场的实际来看，进线柜若是双电源切换柜，1000mm宽的柜子还是比较小，排的满满的，电缆在后面都没有多余的空间，所以柜体宽度最好为1200mm。

3.3自控设备的问题。

设计中采用了超声波液位计和浮球液位计，以后的设计中可以考虑雷达液位计、激光液位计等。设计时，可根据每个物业的情况选择相应的液位计。

3.4加装雨棚灯、院内照明的问题。

在做拥军污水泵站设计时给我们的图纸就没有雨棚，也没有道路规划，所以电气设计时就没有安装雨棚灯，也没有设计道路照明。在以后的设计中，细节的地方最好沟通一下，解决方法有很多：可以安装声光控雨棚灯；污水泵房顶四周增设投光灯；有砖围栏的，也可在围栏柱上安装灯具；站内道路也可以增设路灯。另外一定要注意的是：污水池内的照明灯具要选用防爆灯。从人性化的考虑，可以在大门处增加门铃，以便来访人员。