水電站設計說明書

1、目錄第一章 樞紐基本情況及設計參考資料一、樞紐情況二、地質條件三、電站廠房樞紐布置四、設計依據(jù)及資料第一章 樞紐基本情況及設計參考資料 一、樞紐情況 某水利樞紐位于XX河上游，壩址處河流迂回曲折，就自然地理來說屬于丘陵地形，河流兩岸山勢高出水面60米至80米，.河床水流淺窄、坡陡流急、難通舟。此水利樞紐，是一座以灌溉為主結合發(fā)電、防洪和養(yǎng)魚等綜合性的中型水利樞紐。主體工程由土壩、溢洪道和水電站三部分組成。二、地質條件廠址位于隧洞出口低洼的溝谷處，該處為灰?guī)r地帶，巖石強度較高，是建站的有利條件，距隧洞出口約150米以外則為泥質和鈣質頁巖。該頁巖因受大地構造影響，形成構造破碎巖。強度較低，拳擊可碎

2、，不宜建站。三、電站廠房樞紐布置此電站為引水式開發(fā)方式，它由引水隧洞，調壓室、壓力隧洞、主付廠房、主變場、開關站等組成。主洞內徑6.0米，調壓室后分為二支洞，支洞內徑4.2米，每支洞再分岔供二臺機組。廠房內共裝置四臺混流立式機組，出線方向為下游，有公路通過廠區(qū)。四、設計依據(jù)及資料l、水文資料站址、百年洪水位 113.00米。站址、水位 流量關系曲線。流量（m/s)01025405075100125150水位（m）1070010748108001084210863109131094810971110022電站基本參數(shù)裝機容量 4×1萬千瓦水輪機型式 HL230-LJ-200蝸殼型式及包

3、角 鋼蝸殼，包角345 尾水管型式 4H允許吸出高 -0.5米 轉輪帶軸重 15噸發(fā)電機型式 SF10-28/425轉子帶軸重 60噸 轉子帶軸長 4.9米最大水頭 52.9米 計算水頭 42.4米最小水頭 32.1米 單機最大引用流量 28m3/s3、供電情況和電氣主結線本電站主要用戶為距電站812公里處的三個機械制造廠。負荷約16000千瓦，剩余的功率用110千伏線路送往50公里處的變電站并入電力系統(tǒng)。根據(jù)要求，本電站采用110千伏，35干伏及發(fā)電機電壓6.3千伏三種電壓等級送電。4、水力機械附屬設備(1)、調速系統(tǒng)(尺寸見附圖)調速器形式 DT-l00 油壓裝置形式 YZ-2.5(2)、

4、蝴蝶閥蝶閥為臥軸，雙接力器油壓操作式，活門直徑2.6米，尺寸見附圖。(3)、油系統(tǒng)壓力濾油機 2臺; 離心濾油機 l臺;齒輪油泵 2臺; 濾紙烘箱 l臺;透平油桶(容積7.0米) 3只; 絕緣油桶(容積15.0米) 4只。(4)、壓縮空氣系統(tǒng)調速器壓力油槽充氣 25Kg/cm 機組制動用氣 7kg/cm鳳動工具及設備吹掃用氣 7kg/cm 機組調相壓力充氣 7kg/cm主要設備高壓空壓機 2臺; 低壓空壓機 2臺高壓儲氣筒 -個; 低壓儲氣簡 1臺(5)、技術供水系統(tǒng)由于水庫水質良好故采用蝶閥前鋼管取水，供水方式為單元供水。用減壓閥保證各用水處入口水壓不超過2kg/cm2。為保證機組供水可靠性

5、,設有自廠外沉砂清水池引入廠內之工業(yè)用水管，作為洪水期的備用水源。(6)、排水系統(tǒng)檢修排水和滲漏排水各采用2臺深井泵。5、電氣附屬設備 (1)、l號主變， SFL1-20000/35 三相油浸風冷式。 2號主變 SFPL1-63000/110 三相強迫油循環(huán)鳳冷式。 (2)、廠用變壓器 二臺。要求一臺廠變工作時，能滿足四臺機組正常運行經常負荷的要求， 型號: SFL1-500/6.3 三相油浸自泠式。 (3)、發(fā)電機電壓配電裝置采用CC-1A型成套開關柜，外形尺寸：1000mm（寬）×900mm（厚）×2360mm（高）發(fā)電機電壓開關柜共8塊(4塊發(fā)電機、2塊互感器、2塊避

6、雷器)。6.3千伏高壓開關柜14塊(電源柜2塊、饋電柜6塊、電壓互感器柜2塊、廠用電源柜2塊、聯(lián)絡柜2塊)?？煞稚?按單元)或集中布置、 (4)廠用配電盤參考外形尺寸 ：800×550×2360 共計14塊(電源盤2塊、饋電盤9塊、母線聯(lián)絡盤、照明及事故照明各1塊)。 (5)、機旁盤參考外形尺寸 ：800×550×2200 每機4塊(控制盤、保護盤、水車自動盤及機組動力盤)。 (6)、勵磁方式發(fā)電機采用可控硅勵磁，每機勵滋變壓器一臺、勵磁盤每機2塊。(參考外形尺寸：900×550×2200) 6、付廠房參考面積中央控制室·繼

7、電保護室 120140 m2 通訊室 2025 m2免維護蓄電池室 5060 m2 充電機室 1520 m2 直流盤室 1520 m2發(fā)電機電壓、配電裝置 120140 m2 通風機室 1015 m2廠用盤室 4045 m2 電工試驗室 40 m2空壓機室 2530 m2 供水泵室 3040 m2透平油庫及油處理室 (30+20) m2 絕緣油庫及油處理室 (145+25) m2深井泵室 2530 m2 機修間 80100 m2 廠用變壓器、勵磁變壓器室 每臺 910 m2其它辦公生活用房根據(jù)需要及布置情況確定7、主變場 8×10 m2×2臺35千伏開關站 15×

8、40 m2 110干伏開關站 20×40 m2五、附圖廠區(qū)地形圖，機組裝置圖，75/20噸橋式吊車技術數(shù)據(jù)，調速系統(tǒng)、蝶閥尺寸圖。六、參考書水電站動力設備設計手冊 河海大學駱如蘊主編 水利電力出版社出版水電站廠房設計 顧鵬飛 喻運光編 水利電力出版社水工設計手冊7水電站建筑物 水利電力出版社單層工業(yè)廠房結構設計(第二版) 羅福午主編 清華大學出版社。水電站建筑物設計參考資料 四川聯(lián)合大學張治濱等合編 水利電力出版社 水工教研組附圖 1.DT-100調速器外型尺寸 2.YZ-2.5油壓裝置外型尺寸機械柜尺寸：l=750 b=950 h=1375 壓力油罐： 筒外徑D1=1132 筒高h

9、=2732電氣柜尺寸：M=550 N=804 H=2360 基礎架外徑D0=1390 總高H=3654基礎板尺寸：L=1200 B=1500 回油箱：長度M=1916 寬度N=1900 高k=1440 總高L=243575/20噸橋式吊車技術數(shù)據(jù)跨度 重量最大輪壓主要尺寸極限位置小車總重大車底至軌道面距起重機最大寬度軌道中心至起重機外端距軌道面至起重機頂端距大車輪距吊鉤至軌面距離吊釣至軌道中心距離主鉤付鉤 主鉤付鉤lkFBB1HKhh1L1L2L3L4mtmmmm13.516.519.523.458.462.766.424.926.927.9-8132136861640036543654366

10、058141186118611824794794832480170013002880推薦使用:CD-2型阻進器長460mm；軌道Qu100高150mm，重88.96Kg/m第二章 電站樞紐布置一、供水方式與引進方式此電站為引水式開發(fā)方式，它由引水隧洞，調壓室、壓力隧洞、主付廠房、主變場、開關站等組成。主洞內徑6.0米，調壓室后分為二支洞，支洞內徑4.2米，每支洞再分岔供二臺機組，分岔進入各臺機組的管徑為2.6m，與蝸殼管徑相符。為保證進水的穩(wěn)定，不影響水輪機的正常運轉，進口管應保證垂直于廠房縱軸方向，故采取在距廠房10m外處分岔為2.6m支管進入廠房，距廠房20m內保證4.2m支管方向與廠房縱

11、軸方向垂直。二、主廠房位置的選擇由資料知，廠址位于隧洞出口低洼的溝谷處，該處為灰?guī)r地帶，巖石強度較高，是建站的有利條件，距隧洞出口約150米以外則為泥質和鈣質頁巖。該頁巖因受大地構造影響，形成構造破碎巖。強度較低，拳擊可碎，不宜建站。故主廠房布置在隧洞出口低洼的溝谷處大約123m等高線位置，上游面面向谷口方向便于引水管道的布置。（詳見廠區(qū)布置圖）經計算，主廠房發(fā)電機層樓板高程為115.509m，裝置高程為113.209m，高于百年洪水位113.00m。三、副廠房位置的選擇由于電氣設備的線路都集中在下游側，為使其與水輪機進水系統(tǒng)設備互不交叉干擾，監(jiān)視機組更方便，將副廠房設在主廠房的下游側。四、安

12、裝間的平面位置及高程1.平面布置：安裝間布置于廠房靠近交通道路的一端，即廠房順水流方向的左端。2.高程設計：與主廠房的發(fā)電機層樓板同高程，即為115.509m，以便機組設備在整個廠房縱軸方向上的移動。五、主變場的平面布置及高程1.平面布置：主變場緊貼著廠房順水流方向的左側布置，以便減小母線長度，減少電能損失和故障機會。2.高程設計：原則上應采用與主廠房的安裝間同一高程，以便運輸、安裝和利用軌道推進廠房的安裝間檢修，實際上考慮到地形條件，布置位置原地面高程為120m左右，為減少開挖量，故設計其高程為116.509m，與廠房間有1：2.5的坡度。六、開關站的平面位置及高程1.平面布置：開關站盡可能

13、靠近升壓變壓器場，以節(jié)省高壓導線和簡化構架?？紤]到升壓變壓器出線方便，避免跨越水躍區(qū)或挑流區(qū)，以及交通較為便利，將110kV及35kV開關站布置在主變場附近，公路的對面邊，詳見平面布置圖。2.高程設計：從運行觀點看，開關站應與升壓變壓器布置在同一高程，以便運行人員檢查和維護。但在水電站，由于地形條件限制，難以滿足。故本設計根據(jù)地形條件，將110kV開關站的高程定為118.000m，35kV開關站的高程定為 116.509m。七、回車場及對外交通1. 回車場: 考慮到汽車的掉頭，在裝配場側設一個回車場，高程與安裝間相同。2. 公路：從回車場、油庫、主變場及開關站各引道路通向公路，考慮交通道為雙車

14、道，而當?shù)毓份^窄，故需進行加寬拉直處理，設計路寬8m，保證通行順暢，詳見布置圖。八、尾水渠的布置 根據(jù)尾水出水口寬在副廠房下游端設置一40.88m寬的尾水渠，為保證尾水出水順利，尾水渠前段保持與廠房縱軸垂直方向，設計1：4的倒坡消能，坡頂高程為107.300m，低于設計尾水位108.084m，而又高于河流最低水位。為不影響下游房屋，尾水渠中段偏左岸設計，末段為了防止泄洪回流而使尾水出水受阻而壅高，避免影響尾水位波動產生漩渦和淤積或沖刷，將尾水渠走向布置成逐漸趨向排洪道方向。九、其他建筑 絕緣油庫及油處理室布置于主變場旁邊，并與主變場同高程，即為116.509m。第三章 廠房主要尺寸的確定一、

15、水輪機安裝高程的確定水輪機安裝高程是一個控制型的高程，它取決于水輪機的機型、允許吸出高度和電站建成后廠房的下游最低水位。由于本電站選用的水輪機型式為HL230-LJ-200，故按豎軸混流式水輪機公式計算水輪機安裝高程：T =下min +Hs+（b0/2）水電站廠房建成后下游設計最低水位（m），全廠有3或4臺機組時，取1臺機組流量相應的尾水位；由設計資料知，機組單機最大引用流量為28m3/s，由水位流量關系曲線用內插法求得：下min108.00+（28-25）/（40-25）×（108.42-108.00）=108.084m故水輪機安裝高程T下min +Hs+（b0/2） 108.08

16、40.50.315 107.899m二、各主要動力設備裝置高程及廠房高程的確定1.尾水管底板高程 尾水管底板高程=107.899-0.315-0.44-2-2.77=102.374m2.主廠房基礎開挖高程取尾水管底板混凝土厚度為1.5m，為保證廠房穩(wěn)定，在廠房下游基礎處設置了0.5m深的齒墻。故主廠房基礎開挖高程1102.374-1.5=100.874m主廠房基礎開挖高程2100.874-0.5=100.374m3.蝶閥層高程4.水輪機層地面高程1=107.899+2.6/2+1.0=110.199m，取100mm的整數(shù)倍為110.200m，便于在結構設計時進行復核。5.發(fā)電機裝置高程G=10

17、7.899+3.68+1.63=113.209m，高于百年洪水位113.00m。6.發(fā)電機層樓板高程2=113.209+2.3=115.509m 7.起重機(吊車)的安裝高程 起重機的安裝高程發(fā)電機層樓板高程+h7+h8+h9+h10+h11其中：h7為發(fā)電機釘子高度和上機架高度之和（如果發(fā)電機定子為埋入式布置，則僅為上機架的高度），有設計資料可知定子為埋入式布置，故h7=0.7m；h8為吊運部件與固定的機組或設備間的垂直凈距，取0.8m；h9為最大吊運部件的高度，有設計資料知為4.9m；h10為吊運部件與吊鉤間的距離，取1.0m；h11為主勾最高位置至軌頂面距離，由橋吊參數(shù)表中查知為1.18

18、6m。故起重機安裝高程115.5090.70.84.91.01.186=124.095m8.屋頂大梁底高程屋頂大梁底高程=吊車安裝高程+軌頂至吊車上小車高度+為檢修吊車而在小車上留的高度 =124.095+3.654+0.25 =127.999m9.屋頂高程屋頂高程屋頂大梁底高程+屋面大梁高、板厚與屋面保溫防水層厚 127.9991.8129.799m 三、主廠房平面尺寸的確定1.機組段長度的確定L1L+x L-x式中：L+x機組段+x方向的最大長度； L-x機組段-x方向的最大長度； L+x和L-x按蝸殼層、尾水管層和發(fā)電機層分別計算，然后取其中的最大值。（1）蝸殼層L+xR1+1L-xR2

19、+2其中：由資料知， R1=4.214m，R2=3.318m，1、2均取為1.5m；故L+x4.214+1.5=5.714m，L-x3.318+1.5=4.818m（2）尾水管層L+xB/2+2L-xB/2+2其中：由資料知， B=5.480m，2取為2.0m；（3）發(fā)電機層L+x3/2+b/2+3L-x3/2+b/2+3其中：由資料知，3=6.800m，3取為0.4m；b兩臺機組間設樓梯，取4m；故L+xL-x6.800/2+4/2+0.4=5.800m故機組段長度L1L+x L-x5.800+5.800=11.600m2.端機組段長度的確定在實際布置中，考慮過人、吊物孔、樓梯等因素，初取端

20、機組段長度與機組段長度一樣為11.600m，布置后在校核。3.主廠房寬度的確定主廠房布置發(fā)電機、油壓裝置、調速器、機旁盤、勵磁盤及預留蝶閥吊孔，根據(jù)相應尺寸大小，且考慮發(fā)電機的上下游側留有2m寬的交通道，各種設備間也必須保持運行巡視和檢修需要而留的1.5m的距離，最后還考慮廠房總寬度需滿足橋吊跨度的要求，確定主廠房總寬度為16.900m（詳見發(fā)電機層平面圖）。4.安裝間安裝間布置在廠房順水流方向左側，其長度一般為機組段的11.5倍，對混流式水輪機采用偏小值。最后尺寸應滿足在起重機主鉤起吊范圍內，能容納一臺機組擴大性大修的要求。且發(fā)電機轉子直徑周圍應留2.0m間隙，以供安裝磁極只用；發(fā)電機上機架

21、、水輪機頂蓋及轉輪周圍，應留有1.0m間隙作通道用?？紤]以上因素，取安裝間長度為11.600m，寬度取與主廠房寬度一樣為16.900m。 5.廠房總長度的確定總和以上機組段、端機組段以及安裝間的長度，考慮總長度較長，需在2#與3#機組間及1#機組與安裝間之間進行分縫（計算不計縫寬），以減小地基不均勻沉降對廠房的影響，布置完后廠房總長度為59.800m。6.付廠房長、寬度的確定付廠房長度定為與主廠房長度一樣，為59.8m。付廠房寬度的確定，考慮付廠房需布置中央控制室、繼電保護室、廠用盤室、機修間、電工試驗室等等，總面積約600m2，故取付廠房寬度為11.000m。7.尾水平臺長、寬度的確定尾水平

22、臺長度也定為與主廠房長度一樣，為59.8m。尾水平臺寬度根據(jù)相似工程經驗定為2.150m。8.廠房總寬度廠房總寬度=主廠房寬度+付廠房寬度+尾水平臺寬度 =16.900+11.000+2.150 =30.050m四、橋吊的選擇根據(jù)主廠房的寬度16.900m，考慮兩邊柱寬各1m，選擇LK=14.5m的75/20t電動雙鉤橋式吊車。 主副吊鉤沿廠房縱軸方向的極限位置，即廠房山墻與主副吊鉤極限線間的距離由公式B/20.46m確定，其中B為吊車的最大寬度，0.46m為阻進器的長度；沿廠房橫軸方向的極限長度，即主副吊鉤至軌道中心距離參照LK=16.5m吊車技術數(shù)據(jù)表。第四章 主廠房設備布置一、發(fā)電機層的

23、設備布置從下游往上游看，主廠房沿縱軸方向從左往右依次布置4#、3#、2#、1#發(fā)電機，4#與3#，2#與3#機組間布置了雙跑樓梯，用以連接發(fā)電機層與水輪機層，樓梯寬1.2m，采用160mm×270mm，考慮人上下樓梯不碰到發(fā)電機層樓板，故在發(fā)電機層看到的樓梯層數(shù)為：2/0.16=12.5（層），取13層。#2與#3機組間留有5m的過道，機組下游側設置2.5m寬的主過道。每臺機組配有機旁盤三塊、勵磁盤兩塊、調速柜一個和油壓裝置一臺，均放置于機組上游側,具體位置如發(fā)電機層平面圖所示。從平面圖看：在裝配廠右下角和主廠房右端空位各布置吊物孔，尺寸均為：1500mm×2000mm；在

24、裝配廠左下角和1、2機組間各布置踏面270mm，踢面180mm的三跑樓梯。二、水輪機層的設備布置#3，#2，#1水輪機與發(fā)電機層位置對應，#2與#3機組間留有3m的過道，機組下游側設置1.5m寬的主過道。每臺機組配備接力器裝置一臺和球閥控制柜一個，三個球閥共用兩臺油壓裝置（一臺工作，一臺備用），具體位置如水輪機層平面圖所示。水輪機層上游段設置一3.4m寬閥室槽以布置三個球閥，在其一端配備一直角轉彎樓梯，尺寸為：踏面270mm，踢面180mm。在閥室槽中的2、3機組之間，設置一排水泵室，里面安放一臺3BA6A離心式水泵，以作滲漏排水用。為了放置接力器，在閥室槽的非球閥段鋪設蓋板，高程與水輪機層相

25、同。第五章 副廠房尺寸及布置一、副廠房的尺寸副廠房的長度取決于主廠房的長度，定為48m。根據(jù)設計資料給出的副廠房各功能房間的參考面積總和，再考慮廠房縱軸方向的總長度，將副廠房寬度定為7.5m。二、副廠房的布置（尺寸單位為m）（具體見平面圖03、04）1. 發(fā)電機層副廠房的布置沿廠房順水流方向的左端往右端，依次布置了如下功能房間（小括號里表示房間面積，單位為m2；中括號里表示房間里的主要設備）：套間、酸室、蓄電池室（7.1×5.035.5）；充電機室（7.1×2.215.6）；廠用配電室（7.1×6.344.7）【11塊配電柜】；繼電保護室（7.1×7.1

26、50.7）【繼電保護裝置】；中央控制室（7.1×7.150.4）【控制臺、模擬屏】；載波通訊室（4.6×6.529.9）；值班室（2.3×6.515.0）；電工試驗室（7.1×6.646.9）；廁所（7.1×5.236.9）。2. 水輪機層副廠房的布置沿廠房順水流方向的左端往右端，依次布置了如下功能房間（小括號里表示房間面積，單位為m2；中括號里表示房間里的主要設備）：供水兼機組檢修排水室（6.7×3.825.5）【四臺8BA12離心式水泵及集水井】；其右邊緊貼副廠房下游面處通長布置一2米寬的母線道；母線道上游面從左往右依次布置了1、2、3機組的勵磁變、整流器以及高壓開關室，其間留了兩個1.5m寬的母線檢修廊道；兩個廠變室緊挨著（4.5×3.214.4）【廠用變壓器】；副廠房最右側是透平油室（4.5×4.118.5）【8m3貯油桶一個、4m3運行油桶兩個】。3. 其他在中央控制室、繼電保護室下