龙江水电站发电厂房布置

程玉姣，郭春，尹一光，李亚文（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

规划设计

龙江水电站发电厂房布置

程玉姣，郭春，尹一光，李亚文
（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

龙江水电站发电厂房为引水式地面厂房，单机容量为80MW，总装机容量为240 MW。考虑到工程建设具体情况，同时结合厂房设备、结构和运行人员工作环境等方面的要求，在厂房布置时采取了灵活、紧凑、实用的原则。文中主要介绍龙江水电站发电厂房设计思路，对厂房主体尺寸及整体布置进行了较为详尽的叙述。

发电厂房布置；特点；龙江水电站

发电厂房型式为引水式地面厂房，位于龙江电站大坝下游左岸，距坝轴线约170m。厂内装有3台水轮发电机组，单机容量80MW，总装机容量240MW，保证出力68 MW，多年平均发电量10.28×108kW·h。水库正常蓄水位872 m，死水位845m，调节库容6.79×108m3，与下游堤防联合调度，可使下游的防洪标准由30年一遇提高到50年一遇。

厂区主要建筑物包括：主厂房、安装间、尾水副厂房、尾水渠、变电站等组成。厂房采用钢筋混凝土封闭式结构。

1　厂区方案选定及布置特点

龙江水电站工程左岸山体较薄。左岸大坝下游约250m，有一横穿河床的F1大断层，宽度50～90m。为不使引水洞穿过F1断层，发电厂房应布置在F1断层的上游。又因消能塘护坦位于坝下173.50m处，故厂房只能布置在消能塘与F1断层之间约80 m范围。根据地形、地质条件，结合引水系统布置，考虑消能系统对厂房的影响等因素，选定左岸地面厂房厂位顺河向方案布置。该方案有如下特点：厂区平行等高线布置，安装间侧地面线较低，该部位开挖量相对较小，开挖边坡相对低一些，由于F1断层走向NE40°～60°，倾向NW（倾向上游），倾角60°～70°，尾水闸墩及安装间基础的一部分在F1断层上，对结构的稳定不利，实际工程中采取了一定的工程处理措施；引水洞主洞较短，三条支管可直接与主洞相连，引水洞线布置较顺畅；厂房尾水出水方向与河道交角相对较大，泄洪水流对厂房尾水有一定影响。综合以上因素，为尽量减少引水管管线长，减少厂房开挖工程量，选定厂区方案为左岸引水式地面厂房。

引水式地面厂房厂址位于大坝下游左岸，距坝轴线约170m，厂房机组纵轴线方位角为NE89° 33′53″。主厂房尺寸109m×25.4m×50.21m（长× 宽×高），厂内装有3台水轮发电机组，单机容量80MW，水轮机安装高程786.00m，单机引用流量142.90m3/s。厂房布置具有如下特点：

1）厂房布置采用一机一缝，每台机组均形成独立结构。

2）由于生态环境需要引用流量35.6m3/s，考虑厂房单机引用流量远大于生态放流流量，在枯水期发电不合理，故在厂房上游侧端部设置一生态放流管段，满足生态环境引用流量要求。为保证厂房整体性，生态放流管各层高程与主机间各层高程相同并相通。

3）发电机层布置了机旁盘，将机组油压装置及调速器布置在母线层，使主机间发电机层工作空间宽敞明亮，运行人员工作环境更舒适。

4）在主机间端部设置1部楼梯，贯通主机间各层。因发电机层地面高程低于厂区地面高程4.5m，为有效连接主机间及安装间，将主机间楼梯向上延伸至安装间层，设置1.2m净宽悬挑通道，通道途径尾水副厂房，到达安装间安装间层。只1部楼梯就使厂内交通形成一整体，最大程度上节约厂内空间。

5）厂房部位地面高程800～840m，基岩为片麻岩。厂房建基于微风化岩体中，岩质坚硬，其承载能力可满足设计要求。基于良好的岩石条件，厂房基础开挖保留1号机与2号机、2号机与3号机尾水管闸墩之间，7.06m×8.91m（宽×高）岩台，最大程度减少工程开挖量及回填混凝土量。依据现场开挖结果显示，比较好的达到了预期效果。

综合以上，由于工程实际情况，厂区相对狭小。在不影响厂房功能使用及运行人员工作环境的基础上，厂区布置尽可能紧凑，厂内布置上尽量优化，在细节考虑上较为周全。

2　发电厂房主要尺寸的确定

机组段长度由水轮发电机组蜗壳及尾水管尺寸等因素考虑确定，机组段长度取为19.50m，生态放流管段长度为15.00m，主机间全长为73.50m。安装间长度按1台机组安装及扩大性检修要求确定为35.50m。主厂房全长为109.00m。

主厂房宽度根据发电机风罩、机旁盘、蝶阀吊物孔等，相关设备尺寸及考虑交通需要确定主厂房上部宽度为25.40m。下游副厂房宽度根据尾水管长度、尾水平台、交通及门机运行要求确定为12.30 m。

水轮机吸出高度Hs=-4.55m，确定水轮机安装高程为EL786.00m；尾水管底板顶高程为EL772.39 m；厂房基础建基高程为EL770.39m；轨顶高程为EL815.50m，屋架底高程为EL820.60m。主厂房总高度50.21m。

3　发电厂房布置

主机间内布置3台水轮发电机组和1台生态放流管，单机容量为80MW。共分五层：发电机层、母线层、水轮机层、蜗壳层和尾水管层。发电机层地面高程为EL798.80m，布置有机旁盘；母线层地面高程为EL795.45m，布置了机组的调速器及油压装置；水轮机层地面高程为EL790.10m，布置了蝶阀用的油压装置和调速器；蜗壳层地面高程EL780.77m，在上游蝶阀廊道1号机组段布置渗漏集水井。主机间每台机组段均设有7.8×2.9m蝶阀吊物孔，厂内设置一台跨度22.00m的桥式吊车，起吊重量160 t+160 t/25 t。在主机间端头设置一部楼梯通往发电机层以下各层。机墩为圆筒形混凝土结构，机墩进人门布置在第Ⅲ象限，与机组中心线成45°夹角。蜗壳进人门和尾水管进人门布置在蝶阀廊道层。

安装间布置在主机间的左侧，共分四层布置。从底往上第一层与水轮机层同高并相通，布置有透平油罐室、油处理室等；第二层与母线层同高并相通，布置起重设备间和通风机房等；第三层与发电机层同高并相通，布置了10 kV高压开关柜室和机械修配间等；第四层为安装间层，地面高程为803.30m高出发电机层4.5m。安装间层由净宽1.2m悬挑通道经尾水副厂房与主机间楼梯相通，通道外侧设有活动安全护栏。靠主机间上游侧山墙设有1部楼梯，通往安装间层以下各层。楼梯下游侧设1个3×2.5m吊物孔，较重的设备可通过吊物孔吊运至以下各层。在机组安装及扩大性检修时，安装间层能满足发电机转子、发电机定子、水轮机转轮、水轮机顶盖、发电机上下机架等平面布置及检修通道的要求，同时能满足汽车进安装间，吊装配件要求。进厂大门位于安装间下游侧，大门宽6.3m，高6.60m。

尾水副厂房布置在主机间下游，共分八层。其中地面以上三层，布置有配电屏室、电缆夹层、中央控制室；地面以下五层：布置有发电机断路器柜室、电缆母线道、励磁变压器柜、机电消防水泵室等。副厂房两端各设一部楼梯通往各层。

尾水建筑物由尾水平台、尾水渠及两侧的混凝土挡土墙组成。尾水平台高程为803.15m，顶宽12.30m，上部设有2×25t单向门机，下游侧设有6m宽消防通道。尾水出口共3孔，单机单孔。尾水渠底宽为62.44m，尾水渠自尾水管出口以1∶4反坡向下游延伸约80m与主河道连接。尾水渠两侧设有尾水挡墙。尾水渠左侧挡墙与山坡之间回填石渣形成变电站和进场公路。

4　 GIS开关站

GIS开关站位于厂前区距安装间下游墙20m处，为三层混凝土结构，建筑物尺寸84.8m×14.6m（长×宽）。一层为主变室，下设事故油池；二层为电缆夹层；三层为GIS室；出线场布置于此建筑物屋顶。

5　　结语

龙江水电枢纽工程发电厂房设计在细节处理方面独具匠心。厂内交通便利，全厂只设4部楼梯就将主机间、安装间、副厂房各层完整的联系起来；发电机层只布置了机旁盘，将机组的调速器及油压装置安排在母线层，使发电机层视野更开阔，工作环境更舒适。目前，发电厂房各台机组均已发电，各台机组运行正常，运行人员工作环境舒适，实践证明龙江枢纽工程发电厂房设计是成功的。MVA。”及选定的电气主接线和可能出现的一回线路，输送3台机容量的电站，最大运行方式进行了三相短路电流计算。

三相短路电流计算成果见表1。

表1　三相短路电流计算成果表

4.2主要电气设备选择

选定主要电气设备参数见表2。

表2　主要电气设备参数表

5　主要电气设备布置

5.1机端电压设备

电站采用立式混流机组，发电机电压采用10.5 kV。面对上游侧，发电机主引出线位于第Ⅱ象限，偏+Y轴25°引出，中性点引出线位于第Ⅲ象限，偏-Y轴45°引出。中性点引出线后，采用电缆与布置在机墩旁的中性点接地变压器柜相连。

5.2电气设备布置

每台机组设2面机旁动力配电屏，与机组控制保护屏一并布置在主厂房发电机层上游侧。

电气副厂房布置在主厂房上游侧，励磁变压器、发电机出口电压互感器柜布置在母线层324.40 m高程。发电机电压成套开关柜装置、低压配电屏和厂用变压器等，均布置在发电机层328.60 m高程。另在生产副厂房还设有高压试验室、各种班组房间等。

5.3变电站布置

110 kV高压配电装置选用敞开式设备，采用中式布置。110 kV变电站共布置3个间隔，一侧为2个主变压器进线隔位，另一侧是2个出线隔位及1个避雷器、电压互感器隔位，隔位宽度8 m。两台主变压器和110 kV开关站集中布置，变电站内设环形通道且与进厂公路相连。

5.4坝区供电设备布置

在大坝坝头设一坝区配电房，另设置一台200 kW的可移动拖车式柴油发电机组，作为坝区泄洪设施的保安备用电源。

在每个泄洪闸泵房内均布置一面低压盘，作为Ⅰ类负荷，以双投开关与不同分段的主配电屏连接。

6　结语

该工程的枢纽包括：挡水坝、岸坡式溢洪道、引水隧洞、发电厂房及开关站等建筑物；机组台数较多，同时用电负荷数量多，分布范围广，性质重要，供电距离长，对供电可靠性要求高。结合实际情况，对110 kV设备、主变压器、发电机电压设备、厂坝区供电设备的布置位置从技术和经济角度两方面比较，确定了较合理的方案。所有设备的技术参数均完全满足长期运行和三相短路工况的要求，而且均具有多年成功的运行经验，维护方便，可靠性好。

[收稿日期]2016-03-07

TV731

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1002－0624（2016）08－0001－02

2015-12-21