15——水电站厂房(二)

第三篇水电站厂房(2)第六节主厂房的轮廓尺寸水电站主厂房空间尺寸的设计原则是在满足设备布置和安装、维护、运行、管理的前提下，尽量减小厂房尺寸，降低造价。一、主厂房平面尺寸的确定(一)主厂房的长度L=nL0+L安+△L1．机组段长度L0机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离——机组间距。机组段间距一般由下部块体结构中水轮机蜗壳的尺寸控制，在高水头情况下常由发电机定子外径控制。(1)当机组段间距由蜗壳尺寸控制时L0=蜗壳平面尺寸+2△l△l——蜗壳外混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取0.8~1.0m，金属蜗壳一般可取1~2m，边机组段一般取1~3m。(2)当机组段间距由发电机定子外径控制时L0=D风+dD风——发电机风罩外缘直径；d——相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取1.5~2.0m。机组段长度应综合考虑厂房分缝、蜗壳和尾水管混凝土厚度的影响，水轮机层和发电机层的布置要求，包括排架柱的布置(每个机组段布置2-3跨排架)、调速器接力器坑布置要求、楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置的要求。为了减小机组间距，最好不将调速器、油压装置和楼梯等布置在两台机组中间。2．边机组段加长△L=(0.1~1.0)D1由于外侧有主厂房的端墙，为了使机组设备和辅助设备处于桥吊工作范围内，远离安装间一端的机组段需要加长△L。3．安装间长度安装间的宽度一般与主厂房相同，安装间的长度一般取L安＝(1.0～l.5)L0(二)主厂房的宽度以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx。则厂房总宽度为B=Bx+Bs在确定Bs和Bx时，应分别考虑:发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求。(1)发电机层首先决定吊运转子(带轴)的方式，若由下游侧吊运，则厂房下游侧宽度主要由吊运之转子宽度决定。若从上游侧吊运，则上游侧较宽。发电机层交通应畅通无阻。主要通道宽2～3m，次要通道宽1～2m。在机旁盘前还应留有1m宽的工作场地，盘后应有0.8～1m宽的检修场地，以便于运行人员操作。(2)水轮机层一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备(即油水气管路等)和发电机辅助设备(电流电压互感器、电缆等)。以这些设备布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。(3)蜗壳层：一般由设置的检查廊道、进人孔等确定宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要通畅，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。(4)吊车标准宽度Lk：当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度Lk验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。一般在高水头电站中，常由发电机层布置要求确定厂房的宽度，在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度。厂房宽度的确定部位BxBs发电机层Bx1Bs1水轮机层Bx2Bs2蜗壳层Bx3Bs3尾水管层Bx4Bs4最大值BxmBsmB=Bxm+Bsm二、主厂房的高度及各层高程的确定水轮机安装高程是水电站厂房的控制高程。1．水轮机安装高程对混流式水轮机X=b0/2对轴流式水轮机X=0.41D1水轮机的安装高程确定以后，就可以依据结构和设备的布置要求确定各层高程了。XHswT900)(10HHs2．主厂房基础开挖高程=▽T-(h3+h2+h1)(h2+h3)——尾水管的尺寸；h1——尾水管底板混凝土厚度(根据地基性质和尾水管结构形式而定，一般取1~2m)3．水轮机层地面高程▽S=▽T+h4h4=蜗壳进口半径+蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土≥1.0m，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。4．发电机装置高程▽d=▽S+h5＋h6h5——发电机机墩进人孔高度(一般取1.8m~2.0m)；还须满足水轮机层附属设备、油气水管道和发电机出线布置所要求的高度。h6——进人孔顶部混凝土厚度(一般为1.0m左右)，5．发电机层楼板高程除应满足发电机层布置要求外，还应满足下列条件：①保证水轮机层的净高不少于3.5～4.0m，否则发电机出线和油气水管道布置困难。如果发电机层楼板面与水轮机层地面之间加设出线层，则出线层底面到水轮机层地面净高也不宜少于3.5m。②保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平。③当河流洪水期与枯水期水位相差悬殊，若将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上是不经济的。会增加厂房下部结构部分的混凝土工程量。④将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下。在厂房大门和对外的交通口，设置临时性插板以阻挡洪水；沿进厂的交通道路需设防水墙。6．起重机(吊车)的安装高程▽Ch7——发电机定子高度和上机架高度之和(如果发电机定子为埋入式布置，h7就仅为上机架的高度)；h8——吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；水平净距0.3m，垂直净距0.6～1.0m(如采用刚性夹具，为0.25～0.5m)h9——最大吊运部件的高度(往往是发电机转子带轮或水轮机转轮带轴)；h10——吊运部件与吊钩间的距离(一般在1.0～1.5m左右)，取决于发电机起吊方式和挂索、卡具；h11——主钩最高位置(上极限位置)至轨顶面距离，可从起重机要参数表查出。11109872hhhhhC起重机7．屋顶高程屋顶高程▽R应根据屋顶结构尺寸和形式确定，并应满足起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。▽R=▽C+h12+h13h12——小车高度；h13——为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取0.5m。再考虑屋顶结构，确定厂房建筑顶部高程。确定厂房尺寸需要注意的几个问题厂房的长、宽、高个方向的尺寸是相互联系的，任何一个尺寸的变化都会导致其他尺寸的变动。确定厂房尺寸的过程中，可能需要反复修改。上述确定厂房尺寸的基本原则和规律，要灵活运用，全面分析，决不能简单套用，照搬照抄。上面给出的确定高程或尺寸的计算公式，仅仅是反应了其原理，不能简单背诵或套用。某些经验公式多是根据统计资料得出的，常用于预可行性研究阶段或方案比较中。第七节副厂房为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置的各种辅助机电设备、控制、试验、管理和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。(一)副厂房的组成副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用等因素。大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房，检修试验副厂房，辅助用房1、直接生产副厂房中央控制室，继电保护盘室，电缆室，蓄电池室，酸室和套间，蓄电池的通风机室，充电机室，计算机室，载波通讯室，油、水、气系统，厂内变压器室，巡回检测装置室等。2、检修试验副厂房继电保护试验室，精密仪器试验室，测量表计试验室，高压试验室，电工修理间，机械修理间，电气工具间，油化验室，水化实验室等。3、辅助用房交接班室，运行分场，检修分场，水工分场，总工程师室，厂长室，生产技术科，会议室，资料室，厕所、盥洗室。二、副厂房的位置副厂房的位置应紧靠主厂房，基本上布置在主厂房的上游侧，下游侧和端部，可集中一处，也可分两处布置。(1)主厂房的上游侧。适用于坝后式水电站。(2)尾水管顶板上。影响主厂房的通风、采光，需加长尾水管，从而增加工程量。由于尾水管在机组运行时振动较大，不宜布置中央控制室及继电保护设备。(3)主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置会增加母线及电缆的长度。三、几个主要的副厂房布置1.中央控制室(简称中控室)一般布置控制盘、直流盘、继电保护盘和信号盘、厂用盘、自动调频盘等。位置要便于电站的控制、监视并迅速消除故障，电缆长度尽量短，一般布置在发电机层的中部。中控室不宜布置在主变压器场的下层或尾水平台上。中控室要求宽敞明亮、干燥舒适、安静，具有良好的工作环境。面积根据电站规模、性质和对电站的要求而定，一般为60~100m2。室内净高一般为4~5m。三峡电站中控室2.集缆室(电缆夹层)布置在中控室和继电保护盘室的下层，面积等于或稍小于中央控制室。室内只有电缆和电缆吊架，布置简单，室内净高一般为2~3m。安全出口不少于两个，并应做好防潮设计。3.继电保护盘室布置在中控室附近，当开关站距主厂房较远，尤其是在高程相差很大情况下，可将输电线路保护盘室布置在开关站。4.发电机电压配电装置室(低压开关室)主要布置发电机电压母线和发电机电压断路器等设备，通常这些设备成套地集成于一个金属柜中，称为开关柜。开关柜布置在高度为4~5m、宽度为6~8m的房间中。低压开关室的位置布置在主变压器与发电机之间，与发电机层同高程的副厂房内。要满足通风、防潮、防火、防爆的要求。长度超过7m时，须在两端设出口，超过60m或通向防爆间隔通道长度大于40m时，宜设三个出口，门朝外开，两个出口相距不宜超过30m。耐火等级不应低于2级。尽量采用自然通风。5.通讯室及远动装置室当输电电压在110kV以上时，为了电站与系统调度中心联系，由系统调度中心指挥电站运行，专设载波电话通讯室、自动电话交换机室、微波或其他无线电通讯室和远动装置室等。这些房间要毗邻于中控室且在同一高程，室内最小高度为3.2～3.5m。要求防尘防震，避免过大的噪声、不应与蓄电池室或强电设备邻近。微波或其他无线电通讯室，应在其屋顶或附近设无线或微波发射塔。6.直流设备室包括蓄电池室、储酸室、充电机室、通风机室及套间等。这些房间作为整套布置在一起，一般布置在副厂房的一端，并靠近用电设备，以缩短直流配电盘的电缆长度。不允许布置在中控室、配电装置室（开关室）和通讯室的上方，以免酸性残液渗到下面房间。①蓄电池室。采用人工照明，不设窗户。门窗、墙壁、顶棚、蓄电池台架和调配池均应用耐酸材料铺设，地面和墙裙用白色瓷砖铺设。②储酸室应尽量靠近蓄电池室。酸室一般用套间与其他房间分开，墙壁要较厚，地板、墙壁、顶棚要考虑耐酸问题。③通风机室和套间，应采用单独的通风系统。④充电机室最好布置在与蓄电池室毗邻的房间内。7.厂用电设备室厂用变压器可布置在厂外主变压器旁；如厂内有空间，也可布置在厂内，尽可能靠近开关室，以缩短连接母线的长度。每台厂用变压器应布置在防火、防爆的单独小间，并与水轮机层同高，且设专用走廊。厂变一般就地检修，门朝外开，地面有2％坡度倾向集油槽(干式变压器可不设坡)。厂用高压成套开关柜，通常布置在水轮机层母线室附近，不宜布置在发电机层或距中控室太近。厂用低压配电装置，又称动力盘，一般应集中布置在单独房间。第八节采光、通风、交通及防火一、采光地面厂房尽可能采用自然采光，主副厂房考虑开窗。窗户尺寸：高度不小于房间进深的1/4，宽度不要太小，以使照明均匀。窗户位置：构架柱之间的墙上，下槛在发电机层楼板以上1~2m。日光不要直接照射在仪表盘上。夜间及水下部分的房间，采用人工照明。人工照明分为工作照明、事故照明、安全照明、检修照明和警卫照明。中央控制室的照明不能在仪表上产生反光。二、通风地面厂房尽量自然通风，达不到要求时采用人工通风。某些产生热量较多的房间(如变压器室)或产生有害气体的房间(如蓄电池室、油处理室等)，采用人工通风。主副厂房的通风量根据设备的发热量、散湿量和送排风参数等决定。水轮机层等潮湿部位以排湿为主，产生有害气体的房间设置专门的排风系统。人工通风系统的进风口要设在排风口上风，低于排风口但高于室外地面2m以上，考虑防虫防灰沙。主通风机室噪音较大，要远离中控室和载波机室。三、取暖厂内温度不能太低，以保证机电设备正常运行。冬季水电站正常发电时，机电设备发出的热量可满足发电机层、出线层、水轮机层、母线道等处的热量需求。发热量不足的房间，用电辐射或电热取暖。中央控制室一般装设空气调节器，冬季取暖，夏季制冷。蓄电池室、油处理室的取暖必须满足防火和防爆的要求。四、防潮过分潮湿可能会造成电气设备短路、误动作或失灵，加速设备的锈蚀，使工作条件恶化。地面厂房水下部分要注意防潮，坝内及地下厂房的防潮问题更为突出。防潮措施：防渗防漏。混凝土满足抗渗要求，必要时加设防潮夹层，减少设备漏水，伸缩缝加设止水，冷却水管、混凝土墙等有结露滴水的要用绝缘材料包扎。加强排水，