肯尼亚韦布耶1级水电站厂房设计

刘东东，周丽娜，肖　妮

(1.杭州亚太水电设备成套技术有限公司，浙江■杭州■310012；2.水利部农村电气化研究所，浙江■杭州■310012； 3.水利部农村水电工程技术研究中心，浙江■杭州■310012)

1　工程概况

肯尼亚韦布耶1级水电站项目现为可行性研究阶段，项目厂址位于肯尼亚奔戈马县韦布耶镇Nzoia河Nabuyole瀑布下游的左岸，距韦布耶镇约5 km。水电站厂房的河对岸为1座自来水水厂，A104国道到厂房既可以从右岸通过水厂上游新修的桥进入，也可以从左岸的5.5 km便道进入，交通方便。水电站设计为引水式地面厂房，电站装机容量4×10 MW，4台立式混流水轮发电机组，年发电量为177.95 GW·h，装机年利用小时数为4 449 h。

枢纽挡水建筑物为拦河闸坝，呈直线型垂直布置于河道，坝址位于Nabuyole瀑布的顶部，从左岸到右岸依次布置有：2孔渠道进水口闸门、1孔排污闸门、4孔泄洪冲沙闸、溢流坝、右岸土石坝等建筑物。

明渠长约510 m，后接压力前池，前池布置有4孔压力管道进水口闸门、4孔冲沙闸、1孔供水管闸门(后接DN1000钢管到新建自来水水厂)。压力前池后接4孔3.6 m×3.6 m箱涵、4条直径3.6 m混凝土衬砌隧洞(坡度i=1∶4)，隧洞末端4根DN2600钢管接入厂房内的4台水轮发电机组。

2　厂房控制高程确定

厂址位于Nabuyole瀑布下游的左岸，地面高程1 455～1 475 m，为茂密的灌木丛。河床堆积有大孤石和砾石，岸坡覆盖层厚0.5～3 m。厂房基础为花岗片麻岩，该地层稳定、强度高、承载力大、工程地质条件好，可以满足地基基础的设计要求。

厂房下游最低尾水位的确定可根据1台水轮机的额定流量从Nzoia河下游水位与流量关系曲线中查取，同时考虑到韦布耶2级水电站(规划建在韦布耶1级水电站的下游)挡水建筑物的影响，最终确定本工程厂房下游最低尾水位为1 451.20 m。

机组安装高程由水轮机机型、吸出高度、厂房下游最低尾水位等综合确定，定为1 451.00 m，隧洞末端水平段中心线高程为1 451.00 m。厂区地面高程需要考虑防洪、排水、交通等因素定为1 459.05 m，发电机层与安装间层同高定为1 459.20 m，基础最低开挖高程为1 443.90 m。根据主阀(DN2600液压操作重锤蝶阀)的尺寸和操作要求，确定阀坑底高程为1 448.00 m。上游侧2个集水井底板高程为1 444.20 m，下游侧2个技术供水池底板高程为1 445.24 m。

上游侧副厂房分2层，上层同发电机层齐平，下层同水轮机层齐平，副厂房房顶高程为1 464.30 m。尾水渠为1∶3的反坡通向下游，其末端高程考虑到要保证最低尾水位的要求，定为1 450.90 m(用堰流公式计算堰上水头为0.3 m，最低尾水位1 451.20 m-0.3 m=1 450.90 m)。

桥机轨道顶高程按起吊转子高度、起吊转轮和主轴的高度、吊具总高度、跨越设备高度来确定，轨顶高程为1 467.50 m，桥机为QD—75/20T型电动双梁桥式起重机，桥机最大高度加上检修空间高度确定钢屋顶起坡点高程为1 470.50 m(见图1)。

图1厂房横剖面示意

3　厂房平面布置

根据地形地质条件和交通要求，确定厂房、升压站的位置。Nzoia河左岸为缓坡，种植有甘蔗和玉米，部分为草地和荒地；Nzoia河右岸有铁路线经过，地形相对较高，且瀑布下游建有老自来水水厂。综合考虑引水渠道、前池、厂房、升压站都建在左岸，厂房靠近河边，上游为山体内隧洞，厂房纵轴线略垂直于河道，宽34.8 m的尾水渠向右岸转30°引向下游。132 kV室外升压站布置于厂房左侧，长58 m，宽33 m，长边距厂房5 m，2台25 000 kVA油浸式变压器通过1回132 kV线路送至韦布耶镇132/33 kV变电站。

主厂房宽度的确定要考虑到水轮机与发电机机型结构尺寸、主阀长度、尾水流道的长度、机电设备布置、桥机跨度和起吊范围、交通尺寸的要求；综合确定主厂房宽15.6 m ，桥机跨度13 m。副厂房位于主厂房的上游，分2层，根据屏柜的数量和尺寸，确定副厂房宽7 m，尾水闸门段宽4.75 m。

机组中心线间距的确定考虑到机组间蜗壳外包混凝土厚度、机组间发电机风罩外缘间距、通道尺寸、厂房分缝的要求，确定机组中心线间距为10 m，机组纵向中心线距上游主厂房外边墙距离为9.55 m。安装间由进厂公路所决定，设在主厂房左侧，厂房大门在安装间的下游侧。考虑到桥机起吊范围和主要设备的安装要求，取安装间长12.7 m，用伸缩缝和主机段隔开。主机段分两块，每块分2台机组，每块长20.7 m，中间用20 mm伸缩缝隔开，厂房总长54.14 m。

发电机层副厂房从左到右依次布置有卫生间、高压开关柜室、中控室、办公室、工具间、楼梯间。每台机组有5面机旁屏布置在厂房上游侧；每台机组配备有1台高油压调速器，型号GYWT—8000，布置在机组上游右侧。

水轮机层布置有油处理室、励磁变和厂变室、空压机室、水泵房、备品备件室，在1号机和2号机、3号机和4号机之间的大体积混凝土中分别设有1个集水井和1个技术供水池。由于Nzoia河的水很浑浊，水中含泥量较高，所以要设技术供水池，水可以从新建的自来水水厂引过来(见表1)。

表1　厂房、水轮机、发电机基本参数

4　结　语

结合地质地形条件，提出了肯尼亚韦布耶1级水电站主厂房、副厂房、升压站、尾水建筑物的布置设计方案，为本项目可行性研究阶段提供了准确的数据。