TSY水电站工程厂址选择和厂区布置比较分析

孙红丽

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

TSY水电站是长距离引水发电工程，是新疆伊犁“KS”河梯级电站之一。工程区距乌鲁木齐市约940 km，厂房位于S315省道附近”KS”河Ⅲ级阶地上，对外交通方便。发电厂房为岸边式地面厂房，发电引水流量为140 m3/s，电站装机容量为80 MW。主要建筑物包括拦河引水枢纽、引水渠、输水隧洞、压力前池、泄水陡坡、压力管道、厂房及尾水建筑物等。根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》[1]的规定，工程等别为中型Ⅲ等，电站厂房为3级建筑物，尾水建筑物为4级。

2 厂址选择

厂址选择受工程区地形、地质条件，枢纽建筑物总体布置等因素影响[3]。根据“KS”河左右岸地形、地质条件，电站引水闸布置在右岸；渠线自枢纽程进水闸，沿“KS”河北岸大致平行河道，由东向西延伸约7.5 km至压力前池；前池位于输水渠道末端，泄水陡坡布置在前池上游右侧；压力管道连接前池和厂房；厂房及尾水建筑物布置在“KS”河右岸，考虑电站与下游梯级的水位衔接，可在进水闸下游约7.5 km长度范围内的“KS”河右岸拟定厂址。

根据工程枢纽布置：发电进水闸引水线路基本沿1780.00 m等高线布置在“KS”河北岸，利用傍山引水渠与“KS”河天然河道形成的自然落差而发电。在进水闸下游约7.5 km处河道天然形成一北向凹岸，该段渠线距“KS”河天然河道最短约180 m，地形上便于集中获得落差且压力管线长度较短。厂址向上游布置，首先地形狭窄，不利于布置厂房，其次厂房上游存在不稳定滑坡体对前池、压力管道及厂房均有影响；厂址向下游布置，则前池受地形条件限制需向“KS”河北岸布置，增加了渠道、压力管道和厂房尾水渠工程量，综上所述，厂址布置在进水闸下游约7.5 km处“KS”河道北岸，是工程区内唯一可选厂址。

选取的厂址在“KS”河北岸Ⅲ级阶地上，地面高程1705～1735 m，阶地较为宽阔、平坦，足够布置厂房及尾水建筑物等，厂房开挖形成的永久边坡高度20 m以内，边坡高度低。而厂址处地层特性为：表层覆盖第四系坡积含砾粉土，下部为Ⅲ级阶地砂卵砾石层，结构密实。下伏岩性为第三系红褐色泥岩夹薄层砂砾岩。厂房基础坐在弱风化泥岩上，泥岩承载力满足要求。尾水渠布置在Ⅰ级阶地上，地表层为灰黑色腐植土，其下为阶地砂砾石层，下伏岩性为第三系红褐色泥岩，岩层走向与渠道边坡夹角为21°，对渠道边坡的稳定影响不大。从地形地质条件上分析厂址选择是合理的。

3 厂区布置比选

3.1 厂房各部分组成及厂区方案拟定

根据《水电站厂房设计规范》[2]对厂房各部分组成的功能界定，电站厂房主要由主厂房、副厂房和尾水建筑物等组成。TSY水电站厂房为引水式地面厂房，其厂区布置设计具有同类工程的共通性，结合本工程的个体特点，对厂区各建筑物进行了合理紧凑的布置和设计[5]。在厂址区域，考虑副厂房及主变压器等电气设备布置不同拟定两种厂区布置方案。方案一为副厂房及主变压器布置在主厂房右端，与主厂房呈“一”字型布置；方案二为副厂房及主变压器均布置在主厂房上游侧，与主厂房平行布置。

主厂房包括主机间和安装间两部分，平面尺寸为68.80 m×17.80 m（长×宽）。主机间内共布置四台水轮发电机组（两大两小），大小机单机容量分别为30 MW、10 MW。副厂房内布置GIS开关站、电气设备及办公室等，平面尺寸为68.80 m×12.0 m（长×宽）。考虑主变压器检修及安装，主变场宽度为20 m。考虑尾水启闭设备的运行及必要的交通通道，尾水闸墩（或尾水平台）宽度为5.76 m，长度为46.475 m。尾水闸墩后接尾水反坡段，尾水通过反坡段后直接投入主河床。3.1.1 厂区布置方案一说明

副厂房紧贴主厂房右端墙布置，与主厂房呈“一”字型布置。两台主变压器布置在副厂房上游侧与副厂房纵轴线平行。在主厂房上游侧布置的母线廊道至安装间。副厂房包括一次副厂房和二次副厂房。一次副厂房布置在安装间右侧，共分五层。地面以上四层，第一层高程为1714.50 m，布置高压开关柜、厂用变、低压开关柜等；第二层高程为1719.20 m，为电缆夹层；第三层高程为1722.20 m，布置有GIS设备和保护屏等；第四层高程为1733.60 m，为屋顶出线场，布置有高频阻波器、电容式电压互感器、避雷器及220 kV出线塔架等；地面以下一层，高程为1708.50 m，上游侧布置隔离变压器，下游侧布置发电机出口开关柜等。二次副厂房布置在一次副厂房右侧，共两层。地面以上一层，高程为1714.50 m，布置中央控制室、计算机室及通风机室等；地面以下一层，高程为1708.50 m，布置中压空压机室等。厂房各组成部分从左至右一字排开，依次为主机间、安装间、一次副厂房和二次副厂房。3.1.2 厂区布置方案二说明

副厂房布置在主厂房上游侧，与主厂房“平行”布置。两台主变压器布置在副厂房上游侧主变平台上。副厂房包括一次副厂房和二次副厂房。一次副厂房布置在主机间上游侧，其内部布置同方案一。二次副厂房布置在安装间上游侧，其内部布置同方案一。厂房各组成部分由上游至下游依次为主变平台、副厂房、主厂房及尾水建筑物。3.1.3 厂区方案比较分析

厂区布置方案从建筑物布置、电气设备布置、施工条件及投资等方面比较，见表1。

表1 厂区布置比较表

综合分析厂区布置方案一、二：

（1）从地形、地质条件分析：两个方案条件相同。

（2）从建筑物布置分析：方案二布置紧凑，能很好利用上游岔管开挖空间，方案一不能有效利用该空间。方案二采光、通风较方案一差。

（4）从施工条件分析：方案一主、副厂房间施工干扰较小，方案二施工干扰较大。

（5）从机组运行管理分析：方案二管理较方便，母线较短，年运行费较少；方案一母线较长。

（6）从投资分析，方案一和方案二投资相当，方案一比方案二略增加615.61万元。

综上分析推荐厂区布置方案二，即副厂房、GIS室及变压器均布置在主厂房上游侧，与主厂房平行布置。

推荐厂区布置方案平面图见图1。

4 结语

水电站厂址选择和厂区布置是一个关键设计环节，需要综合考虑枢纽布置、地质条件、施工条件、工程投资、电站的运行管理等多方面因素[4]。本电站厂址选择受制于枢纽布置和工程区下游地形地质条件，选择的厂址具有唯一性。推荐的厂区布置方案有效利用上游开挖空间布置副厂房及主变压器，缩短了电气设备之间的联络长度，降低电能损耗；厂房各组成建筑物布置紧凑，可有效减少结构、开挖工程量，节省投资，方便运行管理。工程目前已发电，厂房各部分运用良好，表明厂址选择和厂区布置是合理的。TSY水电站厂区布置型式在水电站工程中较有代表性，为相似厂房设计积累经验并提供参考与借鉴。

图1 厂区平面布置图