1.1.4　引水发电工程

1.1.4.1　总体布置

引水发电工程由引水发电洞、水电站厂房、尾水建筑物及厂区组成。引水发电洞布置在泄洪洞右侧，进口与1号泄洪洞为联合进水口。水电站厂房布置在大坝左坝肩龟头山背后，地面式厂房。水电站总装机容量11.6MW，分上、下两个水电站，大水电站装机容量10MW，设有2台单机容量5MW的混流式水轮发电机组，最大水头102.90m，最小水头52.20m，额定水头76.00m，单机额定流量7.55m3/s，机组安装高程171.20m。小水电站装机容量1.6MW，设有2台单机容量为0.8MW的卧式发电机组，最大水头57.50m，最小水头31.00m，额定水头41.00m，单机额定流量2.39m3/s，机组安装高程217.17m，水电站采用35kV电压接入系统。

1.1.4.2　引水发电洞布置

引水发电洞从1号泄洪洞进口，在平面做一转弯，转弯半径30.0m，从溢洪道进口至下部穿出。

引水发电洞主洞洞径3.5m，长711.0m，桩号引0+035.150～引0+547.000为混凝土衬砌，全断面衬砌厚0.5～0.7m，为C25W8F100混凝土；桩号引0+547.000后及岔洞全段采用压力钢管衬砌，主洞压力钢管直径2.4～3.5m，壁厚14～20mm，岔洞长70m，钢管直径1.4～1.8m，壁厚10～12mm。

1.1.4.3　水电站进水口

水电站进水口为避免河流较大泥沙对水电站的影响，进口及洞身尽量避开高边坡及大的断层和不良地质条件，减少开挖工程量、节省投资等。经比较选择采用紧邻1号泄洪洞布置，便于通过泄洪洞拉沙，将水电站进水口布置在1号泄洪洞进水口的右侧，和1号泄洪洞一起组成联合进水口，结构同1号泄洪洞进水口，为岸塔式进水口。

1.1.4.4　大、小水电站厂房布置

（1）水电站场区布置。为满足华能集团沁北电厂供水要求，引水发电系统布置大小水电站两座。大水电站主要以发电和解决地方灌溉供水为主，小水电站尾水专供华能集团沁北电厂。大水电站位于坝后龟头山南侧坡脚下，该处为沁河二级阶地，地形较为平坦。水电站厂房区地层岩性除上部为10～25m坡积堆积物外，下部基岩为太古界登封群（Ard）变质岩系，厂房区未发现断层等大的地质构造，适合建筑场区布置。

小水电站厂房坐落于龟头山南侧半坡上，位于大水电站厂房东南约120m，地面高差不大。厂房下游面全部位于太古界登封群（Ard）花岗片麻岩内，上部为坡积碎石及土等。

两处水电站均位于溢洪道上游，受溢洪道泄流影响较小，对面为地方河口电站，出口水流基本不受影响。

（2）大水电站厂房。

1）主厂房。总长28.92m，其中机组段长17.90m，安装间长11.00m；跨度13.00m，其中上游侧跨度为7.00m，下游侧跨度为6.00m，总高度24.54m；机组安装高程171.20m。由于水电站尾水位较高，为使厂房既能满足防洪要求，又节省工程量，主厂房安装间和主机段采用错层布置；主厂房分三层布置，地上一层，地下两层，分别为发电机层（高程178.67m）、水轮机层（高程173.50m）、蜗壳层（高程169.20m）。发电机层下游侧布置机旁盘，上游侧布置蝶阀吊孔及楼梯等；水轮机层下游侧布置机墩进人孔、油汽水管路，上游侧布置调速器、蝶阀吊孔及楼梯等；蜗壳层布置有引水管道、蝶阀、尾水管进人孔及楼梯等。安装间分两层布置，安装间高程180.30m，布置3.0m×2.0m的吊物孔，下游布置通往底层的楼梯及上桥机钢梯；底层高程173.50m（水轮机层），布置低压空压机室、油罐室、转子支墩及2台渗漏检修排水泵；渗漏检修集水井设在安装间最底层，集水井底高程166.20m。

2）副厂房。副厂房布置在主厂房的上游侧。其中安装间段为四层布置，净宽8.20m，建筑高度14.14m；底层高程为173.50m（水轮机层），主要布置35kV开关柜；二层高程177.50m，为电缆夹层；三层高程180.30m，布置中控室和交接班室；四层高程184.80m，布置电工实验室、通信室及卫生间。主机房段为两层布置，净宽8.20m，底层高程为169.20m（蜗壳层），引水管道从该层通过；二层高程173.50m（水轮机层），主要布置低压开关柜、发电机电压配电装置及1号、2号厂变，其顶部室外180.00m高程平台布置两台主变压器。

3）主变压器布置。主变压器布置在主厂房上游侧高程180.00m的室外平台上，在变压器与厂房之间、两台主变压器之间设置防火墙。

4）尾水布置。尾水平台高程为180.00m，校核尾水位为179.45m，厂房外围护墙180.50m以下设混凝土挡水墙。尾水平台设机组尾水闸门，孔口尺寸为3.328m×1.431m（宽×高），底板高程168.20m，采用平板钢闸门，两台机组共用一台单轨移动式启闭机。尾水平台下接尾水渠，尾水渠为明渠，长80.20m，渠底高程168.20～169.20m，171.15m以下为矩形断面，断面宽10.33m，全面面混凝土护砌，171.50m以上为梯形断面，坡比1∶1.75，浆砌石护坡，尾水渠出口接下游河道。

（3）小水电站厂房。

1）主厂房布置。主厂房总长27.02m，其中机组段及旁通阀段长21.00m，安装间长6.00m，考虑机组检修时向沁北电厂供水的需要，在2号机组左侧设一旁通阀。主厂房跨度9.80m，其中上游侧跨度为5.80m，下游侧跨度为4.00m，建筑高度9.5m，机组安装高程217.17m，运行层高程215.97m。安装间与运行层同高程；渗漏检修集水井设在安装间最底层，集水井底高程210.85m。

2）副厂房布置。副厂房布置在主厂房的上游侧，宽度4.85m，地面高程215.97m，主要布置励磁变、移动式空压机及厂用开关柜等设备。

3）尾水布置。设计尾水位215.00m，尾水平台与运行层同高215.97m。尾水底坎高程212.27m，尾水平台设机组尾水闸门3道（含旁通阀），单孔尺寸为2.60m×1.60m（宽×高），采用平板钢闸门，机组与旁通阀尾水闸门共用一台单轨移动式启闭机。

根据小水电站供水要求，尾水平台后设供水分水池（尾水池），一侧向沁北电厂供水，另一侧向济源市供水。分水池由机组尾水池、集分水池、沁北电厂引水渠，济源市供水前池及退水渠组成。尾水池及集分水池长15.8m，其中尾水池净宽3.0m，集分水池净宽5.0m，净深2.0m。沁北电厂尾水渠从分水池引出后直接进入沁北电厂引水洞。济源供水前池长10.9m，宽8.0m，深7.25m，前池末端接济源市供水管道。退水渠宽2.0m，从溢洪道鼻坎下退水。

1.1.4.5　水电站水利机械

大水电站水轮机水头运行范围102.90～52.20m。选用运行稳定性好、运行范围宽、效率较高的混流式水轮机，其主要参数见表1.5。

小水电站机组运行水头范围取57.5～31.0m，也采用混流式水轮机，其主要参数见表1.6。

经初步计算机组Tw=2.5s、Ta=4.73s，满足Tw＞2～4s不设置调压井的条件，水电站不设调压井。本水电站总装机容量10MW，水电站容量在电网中所占比例很小，机组事故甩负荷停机不致影响电网安全。

1.1.4.6　电工一次

大、小水电站之间直线距离约为120m左右。水电站利用供水及汛期部分弃水进行发电，根据《关于济源河口村水库工程配套2×5+2×0.8MW水电机组接入系统方案审查意见的通知》的要求，河口村水电站输电方案及接入系统方式如下：

水电站出线电压等级为35kV，出线规模1回，架空接入110kV工业变电站35kV母线，线路长度约为7km。

水电站电气主接线方案为：由1台5MW和1台0.8MW发电机分别组成一个单母线接线，两段单母线之间通过装设分段断路器进行连接。任一段母线发生故障或进行检修，都能保持50％的发电功率送出。根据本工程以防洪、供水为主，兼顾灌溉及发电的运行方式，若此时有1台5MW大发电机组在正常供水情况下运行、另有1台0.8MW小发电机组也在正常供水情况下运行，而此时两台发电机组不在同一母线段上，则可以通过分段断路器将两台发电机接在同一母线上，通过主变压器送出。35kV电压侧仅有一回出线，采用单母线接线。

主要电气设备，主变压器为两台S10-8000/35型三相油浸双卷铜芯自然冷却无载调压升压变压器；35kV配电装置采用户内金属铠装移开式开关柜；发电机回路采用10kV电缆，主变压器低压侧采用共箱母线；10.5kV发电机电压配电装置采用户内金属铠装移开式开关柜；厂用、坝用变压器选用干式变压器。

1.1.4.7　电工二次

主要为水电站计算机监控系统，闸门计算机监控系统，继电保护及安全自动装置。电站计算机及闸门计算机监控系统，分为现地控制单元和上位机系统两部分，计算机通过通信接口与济源地调通信实现调度自动化。闸门监控系统通过通信接口与水库管理局进行通信并将信息传送至黄委会和河南省水利厅防汛调度部门。水库和水电站按“无人值班”（少人值守）设计，设1套视频监视系统。水库水利系统通信以租用10M电信公网为主要通信方式。生产调度通信在大水电站内设1套48端口具有调度功能的程控用户交换机，并与济源公共通信网相连。水文自动测报系统通信方式与“小花间”相同，遥测站和区域水文信息集成传输站采用卫星和GSM信道通信，双信道互为备份。