上亭水库工程发电厂房布置与优化

孙祖金，蔡黎明，杨 超

（1.望谟县水务局，贵州 望谟325200；2.中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州510610）

发电厂房型式为引水式坝后地面厂房，位于上亭水库工程大坝下游右岸，距坝轴线约29.645m。厂内设有1台水轮发电机组，总装机容量400kW，保证出力430kW，多年平均发电量106万kW·h。水库正常蓄水位499.0m，死水位487.0m。

厂区主要建筑物包括：主厂房、副厂房、安装间、尾水渠等。厂房临水侧采用钢筋混凝土结构，背水侧采用钢筋混凝土框架结构。

1 厂区方案选定及布置特点

上亭水库工程右岸山体较为陡峻。为增加厂房的安全性，对大坝下游厂房后边坡采用挂网加客土喷播植草支护方案，实践表明治理效果较好，详见图1。

图1 厂房后边坡支护效果图

该边坡支护方案不仅起到了较好的支护效果，而且与原支护方式喷混凝土支护相比，具有绿色环保的效果和发挥了一定的观赏价值，提高了厂房工作环境的舒适度。

根据地形、地质条件，结合引水钢管布置情况，考虑消能设施对厂房的影响等因素，选定右岸坝后地面厂房厂位与河道方向一致的方案布置，详见图2。

图2 发电厂房平面布置图

该方案具有以下特点：厂区平行等高线布置，安装间侧地势较低，该部位开挖量相对较小，开挖边坡相对容易；引水、放空兼发电坝段可以直接与厂房相连，引水钢管布置较顺畅；厂房尾水出水方向与河道方向一致，泄洪水流对厂房尾水无影响。综合以上诸多因素，为尽量缩短引水钢管长度，减少厂房基础开挖工程量，选定厂区方案为右岸引水式坝后地面厂房。

引水式坝后地面厂房厂址位于大坝下游右岸，距离坝轴线29.645m。主厂房尺寸16.0m×11.5m（长×宽），安装间位于主厂房内，厂内装有1台水轮发电机组，单机容量400kW，水轮机安装高程471.30m，单机引用流量1.798m3/s。厂房布置具有以下特点：

（1）上亭水库工程有供水、灌溉的功能，因此引水发电钢管在副厂房基础内以“岔管”形式引出厂房与供水、灌溉用玻璃钢夹砂管相连，并在衔接端附近以“岔管”形式引出放空钢管接入放空锥形阀闸阀室内，满足水库放空需要。

（2）生态环境需要引用流量0.1m3/s，同时厂房单机引用流量比生态放流流量大得多，在枯水期发电合理性不足，因此在厂房上游侧设置一生态放流管，从引水发电钢管以“岔管”形式引出接入放空锥形阀闸阀室内，满足生态放流下泄流量要求。

（3）机组油压装置及调速器布置在发电机层，使主机间发电机层设备较为集中，运行管理人员工作更便捷。

（4）根据现场地质情况，开挖高程应坐落在弱风化线之下0.5～1m，据此计算的机组安装高程为471.30m。若降低机组安装高程，则底板开挖加大，厂房边坡高度增加，增加投资。若抬高机组安装高程，因厂房基础需坐落在弱风化岩石上，底板开挖高程不变，但上部回填混凝土量增加。经计算确定，机组安装高程为471.30m时较为合适。因此，确定471.30m为机组的安装高程。根据现场实际开挖情况，实现了较为经济的预期效果。

综上所述，上亭水库工程枢纽布置的实际情况，导致发电厂房的厂区空间相对狭小。在不影响发电厂房功能使用及运行管理人员工作环境的前提下，厂区布置尽可能提高紧凑度，厂内布置上尽量优化，在细节上进行合理的考量。

2 发电厂房主要尺寸的确定

发电厂房共设置一台机组，两台调流阀，平行布置。根据机组和调流阀的控制尺寸，确定机组与调流阀之间的间距为3m，两台调流阀的间距为2m。机组中心至端墙内侧距离为3.46m。考虑到机组和调流阀的检修要求，确定安装间长度为3.5m，厂房总长度为16.0m。

主厂房宽度取决于主阀、机组、调速器及电气屏柜的布置及安装需要，结合厂房结构的考虑，主厂房宽度定为11.5m，悬挂式起重机跨度为6.0m。

副厂房宽度取决于高压柜、主变压器和低压屏的布置及安装需要，结合厂房机构的考虑，副厂房宽度定为6.9m，副厂房为两层。

发电厂房设置1个安装间，在厂房右端。安装场的地面高程为471.80m，可满足一台机组发电机定子、转子、水轮机转轮等安装检修及车辆进厂装卸货物的要求，因此可以确定安装场长度为3.5m，宽度与主机间宽度一致，均为11.5m。安装间高程与室外高程相同，为471.80m，外有公路直接至安装场。

根据机组的结构特点及机电设备布置情况，各特征高程见表1。

表1 发电厂房特征高程统计表

3 发电厂房布置[1-6]

发电运行层自左至右分别布置水轮发电机组、小调流阀、大调流阀。机组上游侧布置进水主阀，下游侧布置调速器。大坝左岸布置柴油机备用电源房，尺寸5m×3m（长×宽）。

副厂房一层布置高压柜、主变压器和低压控制柜。副厂房二层设置中控室及办公室。中控室内设置视频监控系统、公用综合屏、直流充电控制屏、电池屏等。

为了机组检修、安装，主机间设置一台起重量为5t，跨度：Lk＝6.0m单梁悬挂式起重机一台，梁底高程为486.20m。

尾水建筑物由混凝土尾水管、尾水渠道及两侧混凝土挡墙组成，尾水管底板高程为465.68m，尾水渠底宽8.3m，尾水渠自尾水管出口向河道下游延伸约45.0m与主河道相接。尾水渠两侧设有尾水渠挡墙。尾水渠右挡墙与山坡之间回填石渣形成进场公路。

油浸式变压器户外使用较多，其电压等级可以做的很高，价格低且占地面积小，不足之处是易漏油、发生故障时易污染环境。干式变压器同油浸式变压器相比较具有以下突出优势：（1）干式电力变压器可以避免因运行中发生故障而导致变压器渗漏油发生火灾和爆炸的危险。干式变压器绝缘材料均为难燃材料，即便运行中变压器发生故障而引发火灾或有外来火源，也不会扩大火灾灾情。（2）干式电力变压器不存在渗漏油问题，更无变压器老化等问题。通常干式电力变压器运行维护和检修工作量较小，甚至可以实现免维修。（3）干式电力变压器一般为户内式装置，对特殊需要的场所亦可制成为户外式。对户内式而言，可以和开关柜安装于同一室内，也可以和开关柜共用一个外壳，进而减少安装面积，节约空间，提高空间利用率。（4）干式电力变压器因为无油，故所属附件较少，没有储油柜、安全气道和油门等不易维护的部件，也不存在密封性不好等问题。

干式变压器不仅具有以上优势，还具有无污染、抗短路能力强、损耗低、防潮、体积小、重量轻、安装方便等优势，广泛应用于发电厂房。因此，本工程采用干式变压器，布置于副厂房一层。变压器布置在室内，不仅优化了厂区布置，还提高了运行维护的安全性、便捷性、实用性。

4 结束语

上亭水库工程发电厂房设计在细节处理方面具有独到之处。厂房后边坡支护上采用挂网加客土喷播植草的方式，具有美观、节约成本、提高观赏价值的特点。厂内交通便利，发电厂房仅设置1部楼梯，就可以实现将主机间、安装间、副厂房各层完整地联系到一起；主厂房将机组的调速器及油压装置安排在发电机层，便于设备运行管理维护。截至目前，发电厂房机组已安装调试完毕，空载试运行正常，运行管理人员工作环境较为舒适。实践表明，上亭水库工程发电厂房设计是卓有成效的。