水电站枢纽厂房设计及机组选型设计.doc

二、机电设备的选择（一）、水轮机的选择1 、水轮机选择的基本资料装机容量=0.25MW设计水头2、水轮机型号的选择根据设计水头，参照金钟元水力机械附表1，可以有两种选型水轮机。3、单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案。在选择机组台数时可从下列方面考虑：（1） 机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多时，机组单机容量减小，尺寸减小，因而制造及运输都有比较容易，这对于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。但实际上小机组单位千瓦消耗的材料多，制造也较麻烦，故一般都希望选用较大的机组。（2） 机组台数与水电站投资的关系当选用的机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价高，而且随着机组台数的增加。相应的闸门、管道、调速器，辅助设备和电气设备的套数就要增加，电气结线也较复杂，厂房平面尺寸也需加大，机组安装维护的工作量也增加，因此从这些方面来看，水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加。但另一方面，采用小机组则厂房的起重能力、 安装场地、机坑开挖量都可缩减，因此又可减小一些水电站投资。总的来说，机组台数变化要引起水电站投资变化，在大多数情况下，台数增多将增大投资。（3） 机组台数与水电站运行效率的关系机组台数增多能够增加水电站的电能，但当增多到一定程度，再增多时对水电站的运行效率就不会有显著的影响了。当水电站在电力系统中担任基荷工作时，选择机组台数少，可合水轮机在较长时间内以最优工况运行，合水电站保持较高的平均效率。（4） 机组台数与水电站运行维护工作的关系机组台数多，单机容量小，运行方式就比较灵活，机组发生事故后所产生的影响小，检修也较容易安排。但因运行操作次数随之增加，发生事故的机率增高了，同时管理人员增多，运行费用也提高了。因此不宜选用过多的机组台数。在技术经济条件相近时，应尽量采用机组台数较少的方案，但为了水电站运行的可靠性和灵活性，一般应不少于两台。故综合考虑，采用两台机组，单机容量为。式中 水轮机的额定出力发电机的额定出力发电机效率4 水轮机主要参数的确定（1） 转轮直径的计算式中： =8.25103KW=11.5 由金钟元水力机械附表1查得该型水轮机在限制工况下的， =82.6% .由此可假定水轮机在该工况下的效率为86%。将以上各值代入公式得： 选用与之接近而偏大的标准直径=1.6.（2）效率修正值的计算由附表1查得：型水轮机在最优工况下模型的最高效率=89.6%,模型转轮的直径=0.39. 则原型水轮机的最高效率 =93%考虑到制造水平的情况，取=1.0%,则效率修正值为：=0.930.910.01=0.01由此可求得水轮机在限制工况的效率应为：=0.89+0.01=0.90(与原来假定的数值相近)（3）转速的计算式中 由附表1查得在最优工况下的 =70.0 r/min，同时由于：=0.0220.03所以可忽略不计，则以=70.0 r/min代入上式得：=(70.0)/1.6=365.9 r/min选用与之接近而偏大的同步转速（4）工作范围的检验计算在选定的=1.6，的情况下，水轮机在最大的和各种特征水头下相应的值分别为：在设计水头=11.5以额定出力Nr工作时，其相应的最大单位流量为： =0.981.15 m3/s则水轮机的最大引用流量为：=0.981.62=21 m3/s对值：在设计水头=69.95时在最大水头=79时 在最小水头=64时在型水轮机的主要综合特性曲线图上,分别画出=75r/min，=67.4的直线，由图可见，由这两根直线与效率线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区，所以对于型水轮机方案，所选定参数=1.6, =375是合理的。(5) 水轮机吸出高Hs计算由水轮机的设计工况（）在图3-7上可查得相应的汽蚀系数则可求得水轮机的吸出高为： （6）飞逸转速的计算反击式水轮机的飞逸转速与水轮机净水头、导叶开度有关。最大飞逸转速式中： 最大水头（米）最大单位飞逸转速查表知，水轮机采用的（7）轴向水推力的计算式中 轴向水推力系数，对于水轮机，0.37 5、水轮机安装高程的确定对立轴混流式水轮机，安装高程由下式确定： 式中：查表知， 故机组安装高程为4024.14。（二）、水轮机结构与外型尺寸估算1、混流式水轮机主要由以下几部分组成：（1）埋入部分：包括蜗壳、座环、尾水管等；（2）导水机构：包括顶盖、底环、导叶和导叶操作机构等；（3）转动部分：包括转轮、主轴等；（4）导轴承、密封装置及其他附属装置。2、蜗壳断面形式本电站最大工作水头超过40m故采用金属蜗壳，蜗壳顶角点和底角点的变化形式有直线和抛物线两种。直线变化结构简单，水力损失大；抛物线变化结构复杂，水力损失小。为了改善蜗壳的受力条件使水力损失最小，故选用抛物线变化规律的圆形断面。工厂对圆形金属蜗壳包角通常采用。则：蜗壳进口多面流量：水轮机最大引用流量。蜗壳进口平均流速：由水轮机设计水头Hr查水利机械得蜗壳进口平均流速。蜗壳进口断面面积：断面半径：由水利机械附表5查得金属蜗壳座环尺寸，水头在70米以下其座环外径=3.85m,= m当时 当时 当时 当时 当时 当时 当时 当时 其形式入图1所示：3、 尾水管计算根据本电站的总装机容量(0.25MW)为小型水电站，为了减少尾水管的开挖深度，采用标准弯肘型尾水管。弯肘形尾水管是由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。其大致形状如图所示：使用推荐尾水管尺寸表查水利机械得到本电站尾水管尺寸参数。表1 尾水管标准型式与实际计算表参数标准1.02.54.52.741.351.350.6751.751.31实际1.63.527.22.891.761.760.921.502.08可近似取为转轮出口直径，此处取为=1.6.进口锥管的半锥角的最优值,对混流式水轮机,取。此处取为9。根据尾水管的结构可得下式:解得=0.5，而,可取为0.2-0.5,此处取为0.3m。故=0.96。因此尾水管外形尺寸如图2所示：4、水轮机重量估算（1）、水轮机总重量估算水轮机总重量指不包括调速器、油压装置和其他辅助设备的水轮机整体重量。查水电站机电设计手册（水力机械）可知，2 转轮重量估算查水电站机电设计手册（水力机械）图2-56可知，图1蜗壳尺寸简图（单位：mm）图2 混流式水轮机尾水管简图（三）调速系统的选择水轮机调速系统的基本任务是：使水轮发电机组稳定地以额定转速运行，在机组负荷变化工其他外扰作用下，保证机组的转速变化不超过一定的范围，并能迅速地稳定于新的工况，从而保证发电机输出的交流电频率满足用电设备的要求。水轮机调节是通过调速系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。调速系统的主要设备有：调速器、油压装置和漏油装置。1、调速器的型式选择（1）调速器型式选择调速器型式选择的一般要求有以下两点：当电站和机组容量较大，在系统中承担调频任务，应选用调节品质好，自动化程度高的电气液压调速器。当机组容量较小，在系统中地位不重要，经常承担基荷时，也可选用机械液压调速器。.选择调速器时应考虑到调速器某些五一节对电站其他设备的要求和影响。2 调速器工作容量的选择调速器的工作容量是指在一定的工作油压下，调速系统所具有的最大可能输出功率，该输出功率不仅取决于调速功的大小，还取决于关机时间的长短。而主配压阀直径并不能全面地反映调速器的工作容量，对直径相同但结构不同的主配压阀，具有不同的最大行程，窗口尺寸和开、关机时间调整方式，因而其摩阻系数和可能最大输出功率也不相同。所以只有同一类型的主配压阀才能按其活塞直径表征调速器的容量。选择调速器工作容量时，应留有适当的余量以保证机组可靠地开关导叶，关机时间应能满足调节保证的要求。（1） 主接力器的选择采用两个接力器来操作导水机构，每个接力器的直径可按下列公式计算式中 计算系数。取为0.40； 导叶高度。 在标准接力器系列表中选择与之接近的直径225。接力器最大行程可由下列经验公式求得 式中为导叶最大开度。可由模型水轮机的导叶开度依下式换算求得 式中 、分别为原型和模型水轮机导叶轴心圆的直径、分别为原型和模型水轮机导叶数目，则两个接力器的总容积。（2） 主配压阀的选择主配压阀的直径与通向接力器的油管直径是相等的，主配压阀油的流量为：导叶全开到全关直线关闭时间。假设为4s。则m3/s主配压阀直径为：d(m)Vm管内油压流速m/s.当额定油压为2.5MP时Vm=（4-5）m/s为短管且工作油压较高时取较大值。则Vm取5m/s。代入上式主配压阀直径为：由计算的主配压阀直径查水电站机电手册选择之相邻而偏大的DT-100电气液压型调速器。调速器外形如图3所示： 图3 调速器外形尺寸图2、油压装置的选择（1）油压装置的组成油压装置是向水轮发电机制调速系统供给压力油的能源设备，是调速系统的重要组成部分。同时也可作为进水阀、调压阀以及液压操作元件的压力油源。油压装置有分离式和组合式两种。分离式油压装置的压力油罐与回油箱分开；组合式油压装置的压力油罐装在回油箱上面的框架上。前者容量范围较大，适用于大中型水轮机。后者结构紧凑，但容量较小，仅适用于中小型水轮机。本电站采用组合式油压装置。油压装置的主要部件有：（1）压力油罐：其中油占总容积的30-40%，其余70-60%为压缩空气。（2）回油箱：其容积约为压力油罐容积的1.2-1.4倍。（3）油泵：一般均为螺旋油泵，有立式和卧式两种。（4）油泵附件：包括安全阀、逆止阀和节流阀等。（5）压力油罐的附件：包括压力表、油位信号及自动补气装置、压力信号器、空气阀等。(2)油压装置的选择计算油压装置的选择计算主要是确定油压装置的台数和容量（工作能力）。为了满足机组调节和安全运行的要求，通常每台水轮机装设一台油压装置。油压装置的工作能力是以压力油箱的总容积和额定油压为表征的。压力油箱的总容积可按下列经验公式估算：取查水利机械油压装置系型谱表，本水电站可选型查水电站机电设计手册可知其基本尺寸如表2所示，形式如图4所示： 表2 油压装置基本尺寸表单位（mm）油压装置型号回油箱长度回油箱宽度总高压力油罐高压力油罐外径24001700327023701028 图3 油压装置简图（单位：mm） (四)发电机的选择1、 水轮发电机的型式选择根据所选机型： 的主要性能参数，选择配套发电机 其性能如表2-3表3主要外形和安装尺寸型号容量(kw)65001912524390028035760表4 主要外形与安装尺寸 单位名称尺寸19125243900280357602350270035801490名称尺寸1643242973610161600470626946191135图5 发电机外形尺寸2、水轮发电机的通风冷却方式及其选择大中型水轮发电机常采用密闭式空气循环冷却和水内冷两种冷却方式。通过两个通风方式的比较，本电站采用密闭式空气循环冷却。密闭式空气循环冷却的冷却方式是借助转子风扇或轮同的风扇作用合空气在发电机内部循环流通，热空气通过冷却器用水冷却。3 、水轮发电机重量估算（1）发电机总重量式中 发电机总重量()；系数,对悬式发电机取8-10,此处取为8。（2）发电机转子重量一般可按发电机总重量的1/2估算 （三）、起重设备水电站起重设备一般采用桥式起重机或门式起重机。桥式起重机有单小车和双小车两种。双小车桥式起重机与单小车起重机不同之处是在桥架上设有两台可以单独或联合运行的小车，每台小车只有一个起重吊钩，藉手动变速作主钩或副钩使用，当吊运最重件（如发电机转子）时，两台小车借助平衡梁联合起吊。1、吊车形式的选择最重吊运件的重量为7.35吨，且机组台数小于4台，故可选用一台单小车桥式起重机。2、主要工作参数的选择（1）起重量查表（水电站机电设计手册），额定起重量为100吨。(2) 跨度 起重机大车轨道中心线之间的垂直距离（或起重机大车两端车轮中心线之间的垂直距离）称为跨度，以米表示。根据厂房宽度起重机跨度定为12米。(3) 起升高度双小车起重机每台小车只有一套起重机构，其吊钩的下极限位置应保证发电机转子或水轮机转轮从机坑吊出，同时还应满足吊运进水阀及水轮机埋设部件及安装的要求。(4) 吊钩主厂房每台单小车桥式起重机一般都设置主、副钩各一个。主钩一般应满足起吊额定起重量的要求，副钩则按产品标准配置。（5）其它主要尺寸表6 其它主要尺寸表起重量跨度起升高度起升速度运行速度主钩副钩主钩副钩主钩副钩小车大车100201226350.815.75.120.6起重量极限尺寸大车最大轮压重量吊钩至轨面距离吊钩至轨道中心距离小车重起重机总重主钩副钩主钩主钩副钩10020900320048005650235060113208起重量主要外形尺寸两台桥机并车尺寸主钩副钩小车轨距起重机最大宽度小车长度轨面至起重机顶端距离轨面至缓冲器距离并车后起重机最大宽度两主钩之间距离轨道面至平衡梁挂钩的距离挂钩中心至上下环底距离100205500103808400645012002088010500900114三、水电站厂房布置厂房布置的基本要求是：（1） 应适应地质、地形、水文、气象等自然条件，并根据电站枢纽布置的具体情况、不同类型厂房的特点，全面考虑，合理布置。（2） 应满足设备安全运行，便于安装检修及操作管理，厂内各种设备布置 协调，并考虑水工结构上的要求。（3） 应充分考虑设备进厂以及厂内吊装、运输的要求。（4） 应考虑电站初期运行要求，尽可能不设或少设临时设施，对于分期建设的电站，应考虑远、近期结合。（5） 应考虑防火、防淹、防潮及劳动保护等方面的要求，力求布置 整齐美观。（6） 在满足电波运行及安装检修要求的前提下，尽量减少土建工程量，节省投资。（一）、立轴反击式机组的布置主厂房由机组段（包括端机组段）和安装场组成，所以主厂房布置和尺寸的确定，主要就是机组段和安装场的布置和尺寸的确定。而机组段尺寸主要取决于水轮机蜗壳、尾水管、发电机等设备的外形尺寸。1、尾水管层的布置反击式水轮机的泄水设备尾水管的顶部与基础底板之间的空间是尾水管层，布置有：(1)尾水管为减少开挖量，采用弯肘形尾水管。它由直锥段、肘管段和扩散段几个部分组成。水轮机采用标准型尾水管。尾水管底板高程为4016.46米，厚1.5米，基础开挖高程为4018.68米。为减小扩散段结构跨度，通常设有2个隔墩。厂内设有通往尾水管的通道和进人孔，进人孔的尺寸为600800毫米。进人孔的位置，布置在尾水管的圆锥段。当停机放空尾水管的水，检修人员从水轮机沿进水阀坑的爬梯下去，然后水平进入廊道，打开设在尾水管直锥段的金属盖，利用梯绳爬进尾水管内。(2)集水井、集水廊道和水泵室主厂房内常在下部结构部分的基础块体最低部位设置集水井或集水廊道，并在上方设水泵室，以便及时利用水泵排除基础渗水。一般蜗壳有不管通到尾水管，尾水管将水引入集水井或集水廊道，然后由水泵抽水向下游排出。出口高程一般设在下游水位以上。2蜗壳层的布置蜗壳层是反击式水轮机的引水设备蜗壳及其周围的钢筋混凝土结构块体和空间部分。本电站采用单元供水，厂内不设蝴蝶阀，而在调压井处设控制闸门。此为引水隧洞设计部分，故在本设计中不做进一步探讨。机组转轮直径1.6米，蜗壳为混凝土蜗壳，蜗壳的包角为180度。蜗壳内设进人孔，进人孔的布置在进口的上部。进人孔的大小为650毫米。蜗壳层平面布置图如附图所示.3水轮机层的布置(1)筒式发电机机墩圆筒式机墩抗扭、抗震及抗压性能好，刚度大，一般为少筋混凝土，用钢量省，故采用圆筒式机墩。机墩内部是空的便于水轮机安装时吊进、检修时吊出。机墩内布置接力器，预埋各种油、气、水管道和布置电缆、电线。运行人员经常要进入内腔进行巡视和检修工作，机墩要留有进人孔，机墩高度 不能太矮。机墩内径要按大于水轮机转轮直径、小于发电机转子直径，并考虑下机架支承等要求而定。根据经验，圆筒式机墩内径 根据前面发电机的计算D=2.35m(2)轮机机坑的布置水轮机机坑应按下列要求进行布置：.于在水轮机机坑内检修、安装、维护导轴承和伞式机组的推力轴承。.组采用不吊发电机转子而拆出水轮机转轮进行检修时，此时机墩结构及布置尺寸应考虑转轮运出的通道，并设置必要的吊运装置以满足转轮拆装的要求。在决定机坑进人孔的位置时，应注意水轮机接力器和推拉杆对进入机坑通道的影响。进入水轮机机坑的门为一个。门宽为1.5米，门的高度为2米。因此根据水轮机层布置的主要数据可大致绘出水轮机层的平面图.4 发电机层的布置(1)水轮发电机一般有定子外露、定子埋入和上机架埋入三种布置形式。定子埋入式和上机架埋入式使发电机层宽敞，同时由于提高了发电机层高程而增加了水轮机层高度，可增设一层作为出线层。这两种布置形式被广泛采用。本电站采用定子埋入式。(2)旁盘它包括机组自动操作盘、机组继电保护盘、机组测温盘、机组动力盘等，每台机组的机旁盘为3块，每块尺寸为。布置在发电机层并尽桶靠近调速器操作柜且在同一侧，以便运行人员在机组启动时能观察到盘上的仪表。此外，还要考虑到节省电缆和布线方便，机旁盘通常靠近副厂房。(3)励磁机和励磁盘励磁机布置随发电机容量而异，有直接布置在同步发电机转子轴顶，也有发与发电机转子轴相联接的单独布置方式。励磁盘最好布置在发电机层，如果太拥挤，也要布置在水轮机层，但需用通风设备以保证该层不致太潮湿。励磁室尺寸为。(4)楼梯为运行人员经常从发电机层到水轮机检查巡视提供方便，在每两台机组之间设钢筋混凝土楼梯一座。楼梯净宽1.2米，坡度以34度到38度之间为宜。(5)交通道在水轮发电机的上、下游侧应留有2-2.5米的交通道，各种设备间也必须保持运行巡视和检修需要而留的1.5-2.0米的距离。因此根据拟定的发电机层的主要数据可大致绘出发电机层的平面图，见附图。（二） 机组附属设备的布置考虑到厂房内蜗壳的结构以及蜗壳进水口与调压室的连接，本次设计中不对进水阀进行设计，故机组附属设备的布置主要是对调速设备的布置。它包括两方面的内容：1 接力器的布置接力器的布置形式大致有四种：（1） 直缸接力器布置在机坑内；（2） 直缸接力器布置在顶盖上；（3） 环形接力器布置在顶盖上；（4） 每一个导水翼采用一个接力器；（5） 摇摆式接力器布置在机坑内。本设计中采用直缸式接力器布置在机坑内壁上。当采用混凝土蜗壳时，接力器的布置与蜗壳的断面形状有关。采用梯形断面混凝土蜗壳时，接力器和调速器的布置缺点是油压装置和调速器要跨机组段布置，因此在前期工程中有可能要增加临时设施。2 调速器和油压装置的布置调速器和油压装置的布置，应与接力器布置位置相适应，并尽量靠近。调速器、油压装置通常均布置在发电机层，它们之间的距离在满足操作、维护、检修方便的前提下，应越小越好。电液调节器速器的电气柜，一般都和机旁盘布置在一起。(三) 主厂房主要尺寸的确定主厂房的尺寸的确定，即主厂房总长、总高和宽度的确定。1 主厂房的总长度主厂房的总长度包括机组段的长度（机组中心间距），端机组段的长度和安装场的长度，并考虑必要的水工结构分缝要求的尺寸。（1） 机组段长度的确定装有立轴反击式机级的厂房机组段长度，主要由蜗壳、尾水管、发电机等到设备在轴方向的尺寸确定，同时还应考虑机组附属设备及主要通道、吊物孔的布置及其的需尺寸。机组段长度可按下式计算：式中 机组段方向的最大长度 机组段方向的最大长度和可按尾水管层、蜗壳层和发电机层分别计算，取其中的最大值。.蜗壳层 .尾水管层 .发电机层式中：蜗壳方向最大平面尺寸；，；,；，；，；故机组段长度.(2) 端机组段长度的确定(3) 装配厂尺寸计算装配厂宽度与主机室相等，长度为1-1.5倍的机组段长度。混流式水轮机取偏小值即：装配厂长9.8-14.7,取10m.厂房两边墙取三七墙则墙厚20.37=0.74m则厂房的总长度为：2 主厂房的总宽度以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。B=+=式中A风罩外壁到上游墙内侧（或拄边）的净距，由上游侧电器设备和附属设备的布置及通道尺寸决定。发电机风罩壁厚，一般取0.3-0.4m （取0.4m）发电机风罩内径。（5.76）。主厂房下游侧，除满足宽度要求外还须满足蜗壳在-y方向的尺寸和蜗壳外混凝土厚度的要求，如果下游侧还须布置附属设备、电器设备或下游侧做吊运通道，尚须满足上诉要求。最后决定长房总宽度时，要满足起重机标准跨度的要求。（前已诉，本电站起重机跨度12m。）本电站侧无附属设备、电器设备，只满足交通要求。考虑上诉要求下游侧=6040mm.则电站主厂房净宽：B=+= 5960+6040=12m上游侧墙为二四墙即240mm厚，柱边到墙外缘距离为900mm。下游侧墙为三七墙即370mm厚，柱边到墙外缘距离为1000mm。则电站主厂房总宽为：1200+900+1000=13900mm副厂房宽度取8000mm3 厂房各层高程的确定厂房各层的高程，主要有尾水管底板高程、机组安装高程、水轮机层地面高程、发电机层地面高程、吊车轨道顶的高程、厂房顶的高程等(1) 水轮机的安装高程(2) 尾水管底板高程尾水管底板高程: （m）尾水管高度（5.85m）。(3) 主厂房基础开挖高程主厂房基础开挖高程:，。=4020.18 -1.5=4068.68m。(4) 水轮机层地面高程 水轮机地面高程: ，； ，。(5) 发电机装置高程发电机装置高程: 式中 ，； ，。(6) 发电机层楼板高程水轮机层地面高程加进人孔高度（2m）、加孔顶厚（1m）、加定子机座高（1.912m）。=4022.55+2+1+1.912=4027.462mm。(7) 起重机（吊车）安装高程起重机的安装高程:式中和发电机定子高度之合，本电站定子为埋入式，仅为上机架高度； ； ，（1.0-1.5m）；(8) 屋顶高程屋顶高程等于起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸（3.537m）+为检修吊车在小车上留有0.5m的高度+屋面大梁高度、屋面板层、防水层、保温层厚度；（取2m）。=4035.803+3.537+0.5+2=4041.84m。(9) 厂房总高度(四) 安装场的布置及尺寸的确定安装场是为设备的到货卸车、拆箱清扫、组合、预装或解体大修而设置的。1 安装场的位置与高程安装场位于主厂房左端，并与对外交通道同侧，以方便交通运输。装配场的下面一般有一层至二层可作辅助生产车间，下面一层地面高程与水轮机层相同，便于交通。这两层通常布置油库、油处理室、油化验室、压气机室、机修间和电工维修车间等。安装场的高程与发电机层楼板高程相同，以充分利用场地，便于安装、检修、及运行维护管理。因此安装场的高程为4027.462m。2 安装场的布置及尺寸（1）装配场宽度安装场与主厂房同宽，以便于利用起重机沿主厂房纵向运行，即安装场的宽度为13.9米。（2）装配场长度，。3 布置要求对于混流伞式机组，需要布置的机组主要部件有：发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮、水轮机顶盖、推力轴承支架。（1）发电机转子直径周围留2.0米间隙，以供安装磁极之用装配场楼板留有孔口，孔径比主轴法兰直径大0.5米，转子主轴伸入装配场的下层的转子主轴支承台，台上设有用以固定主轴的螺栓，螺栓数与主轴法线上孔数相符；支承台的高度应使主轴在竖立后转子底面距装配场楼板约0.5到0.8米，本设计中取为0.6米，以便在磁极下放进千斤顶和垫板。在不进行转子装配或检修期间，孔洞盖上铁板或混凝土板。（2）发电机上机架周围留有1.0米间隙，供作通道用。（3）水轮机顶盖及转轮周围留有1.0米间隙，供作通道用。（4）由于大中型水电站的主变压器较为高大，要检修主变压器，必须沿轨道将主变压器推进装配场，要利用主厂房内的起重机将变压器铁芯从壳内吊出，势必使用权主厂房增加高度。因此，在装配场需设变压器检修坑，检修前先将主变压器整体吊入坑中，然后用起重机吊出铁芯，要求铁芯吊起后离装配场楼板面不小于0.2米。如果采用钟罩式变压器，检修时只需将钟罩吊起，无需吊出铁芯就可检修。通常可在主变压器场就地露天检修，装配场就不必设变压器检修坑了。变压器坑的尺寸是变压器拆去散热器后的外形尺寸每侧各加0.25米，坑的位置可与四大件相重叠，因为并不同时进行检修。大型水电站主厂房的装配场设有变压器轨道和铁路轨道，以便火车和变压器直接进入厂房。装配场设有进厂大门，布置在厂房下游侧，其尺寸由运输车辆运进最大部件而定。通行载重汽车的大门宽度取为3.5米，高度取为5米。(五) 副厂房的布置1 副厂房的组成副厂房的规模根据水电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用、自动化程度和遥控的应用，而有所变化。2 副厂房的位置方案1：副厂房设在主厂房的上游侧其优点是布置紧凑，电缆短，监视机组方便，主厂房下游侧采光通风良好。缺点是电气设备线路与进水系统设备互相交叉干扰，引水管道貌岸然可能需增长，不晚适应电站分期建设、提前发电的要求，施工、运行干扰较大，易受机组振动和噪音的影响。适用于引水道式、坝后式和混合式水电站。方案2：副厂房设在主厂房的下游侧其优点是电气设备的线路都有集中在下游侧，与水轮机进水系统设备互不交叉干扰，监视机组方便。缺点是主厂房的采光、通风和外观爱到影响，由于发电机引出母线和变压器布置在主厂房下游侧，尾水管的振动影响较严重，容易引起电气设备的误操作，运行人员难于忍受。由于可能要延长尾水管的长度，会相应增加厂房下部结构尺寸和工程量，电气出线也较复杂。适用于河床式水电站。方案3：副厂房设在主厂房靠对外交通的一端其优点是主、副厂房的总宽度较小，采光通风良好，给运行人员值班创造良好的工作条件，能适应电站分期建设、初期发电的特点，运行与机电设备安装干扰较小，能减轻机组振动与噪声对中央控制室的影响。缺点是母线与电缆线路较长，增加了投资，大型电站当机组台数较多时，监视、维护距离较长，检修、试验时的联系不如前两种位置方便。综合分析后，选用方案一，使得工程量少，主副厂房布置紧凑，联系方便，厂区布置合理，虽有一些不足之处，但比方案二、方案三仍然是利多弊少。3 副厂房的平面布置(1) 中央控制室中央控制室是整座水电站厂房运行保护、调度、控制和监视的神经中枢，与主厂房邻近，可缩短控制电缆长度，有有利于主机室与中控室的联系；室内要求通风良好，光线均匀柔和，避免阳光直射至仪表盘面并设有防西晒的隔热遮阳措施，无噪声干扰，室内温、湿度适当，以保证仪表的灵敏度和准确性。室内净高为4.5米。长为8米，宽为6米，面积48平方米。(2) 集缆室布置在中控室和继电保护盘室的下层，面积稍小于中央控制室。长为7米，宽为6米，面积42米。室内只有电缆和电缆吊架，布置简单，室内净高2.5米；以工作人员能站立工作为宜。该层汇集来自主厂房和变电站的各种操作电缆，然后通往中控室的控制盘、操作盘。集缆室安全出口为两个，并应做好防潮设计。(3) 继电保护盘室布置在中控室附近，长7米，宽6米，面积为42平方米。(4) 通讯室及远动装置室当输电电压在110KV以上时，为了电站与系统调度中心联系，由系统调度中心指挥电站运行，专设载波电话通讯室、自动电话交换机室、微波或其他无线电通讯室和远动装置室等。这些房间毗邻于中控室且同一高程，室内最小高度为3.5米。要求防尘防震，避免过大的噪声，不应与蓄电池室或强电设备邻近。微波或其他无线电通讯室，应在其屋顶或附近设天线或微波发射塔。长6米，宽3米，面积为18平方米。(5) 开关室布置在靠近机组的副厂房内，使发电机引出线较短，减少电能损耗。通向防爆间隔的通道净宽为2米，高为3米，通道上不应有裸露的电气设备、导体和电缆封端。采用成套配电装置，最小净距尺寸按规范规定。开关室长度为25米，设两个出口。门朝外开，两个出口相距为3米。采用自然通风。(6) 母线廊道、母线室或母线竖井发电机与主变压器之间的母线，一般要经过母线廊道、母线室或母线竖井引到主变压器。布置要满足安装、维修的要求，母线竖井应设有巡视、检修用的电梯和楼梯，每隔4米设维修平台，平台和楼梯宽度为0.8米。(7) 直流系统用房一般包括蓄电池室、储酸室、套间（前室）、通风机室和充电机室等。这些房间相邻布置在与地面同高的第一层。不布置在中控室、配电装置室（开关室）和通讯室的上方的原因是以免酸性残液渗到下面房间。蓄电池室要防止酸气外溢，避免硫酸气产生的氢气在阳光直晒下引起爆炸。除用人工照明外，还需有防爆措施。室内不设窗户或在窗户上涂漆遮光。门窗、墙壁、顶棚、蓄电池台架和调配池均应用耐酸材料铺设，地面和墙裙用白色瓷砖（缝中真耐酸砂浆）或耐酸性沥青地面，并有适当的排水坡度。设单独出入口和单独的排风系统。以上各间的门均须朝外开，以保安全。充电机室内装充电机，用来将交流电转化为直流电，送入蓄电池中储存起来，充电机室要离中控室远些，以免因振动和噪声影响中控室的操作。通风机室与蓄电池室相邻，通风用的电动机为全封闭式或防爆式。(8) 厂用电设备房间 厂用变压器布置在厂外主变压器旁。每台厂用变压器布置在防火、防爆的单独小间，并与水轮机层同层，且设专用走廊。厂变压器一般就地检修，门朝外开，地面有2%坡度倾向集油槽。厂用高压成套开关柜，通常布置在水轮机层母线室附近，而不宜布置在发电机层或距中控室太近。按搬运最大设备的外形尺寸再加0.4米来确定门的宽度和高度。厂用400V低压配电装置，即动力盘，应集中布置在单独房间，400V主盘不宜靠墙布置，主盘室距中控室不宜过远，分盘室可分散布置在装配场、水轮机层、水泵室、空压机室、机修间、油处理室等负荷点附近。(9) 电子计算机室布置在中控室近旁的同一高程上的单独房间里，室内应基本保持恒温、恒湿，要求装设自动空调装置。进入电子计算机室应通过一个套间，防止振动和腐蚀性气体。(10) 巡回检测装置室为及时发现故障，减轻运行人员巡视和抄表的劳动而设巡回检测装置，布置在中控室和继电保护盘室内。即将主机械、变换器柜、电动发电机组布置在继电保护盘室内，将远方操作台及打字机台布置在中控室内。(11) 电气试验室包括继电保护和自动装置、测量表计、精密仪表、高压等部分。高压的试验对象为3KV以上的电气设备；其余均为电气二次回路设备和500V以下的电气设备。高压试验的电缺陷设备体积大而笨重，搬运不便，所以高压试验室布置在方便以及设备集中的地方。试验室应设置通风、采暖、防尘、防潮措施，测试工作台要求有良好采光和局部照明。(六） 厂房的通风、空调、采暖与采光水电站厂房发电机层，夏季温度可达40C以上，使运行人员感到头晕、疲倦。高程低于水面的房间严重潮湿，运行和检修人员晚患关节炎。在中央控制室、载波和微机室、发电机层等电气和自动化仪表较集中的房间，高温将使电气元件可靠性差，故障率高；低温会使电缺陷设备绝缘层脆化断裂，设备元件寿命短；相对湿度过高，会使元件发霉，绝缘下降，过低又会发生误动作。为保证运行人员有新鲜的空气、良好的采光、技术的保安和延长设备元件的寿命，必需对空气的温度、相对湿度、清洁度和气流速度加以调节。通风、空调、采暖正是解决“四度”的技术措施。1 通风水电站厂房的得热量，一方面是夏季由于厂内外空气的温差和太阳的辐射，通过屋顶、墙、窗等传入热量；另方面是厂风机电设备、照明灯具和人体的散发热量。其中以水轮发电机发出热量为主要热源。(1) 水轮发电机的通风冷却水轮发电机运行时，内部发出大量的热，如水及时将热散发出去，将会引起转子、定子线圈的温度过高，加速导线外部绝缘层的老化，甚至造成短路而烧坏发电机。于是对水轮发电朵必须采取冷却措施。(2) 主厂房的通风水电站主厂房中，水轮发电机产生的热量，对运行人员的健康是有害的，所以须注意通风换气。方式通常有两种，即自然通风和机械通风。本电站考虑经济问题，采用自然通风，利用厂内外气温差形成气流循环，或进、排风口位置的高差促进通风换气。(3) 副厂房的通风 需要通风的副厂房房间有： 精密仪表集中的房间如中央控制室、载波机室、微波机室、仪表室等，采用自然通风与机械通风相结合的方式，其中在中控室中采用空调。散发有害物质的房间对于蓄电室、酸室。设单独房间，采用防爆式和电动机或采用塑料风机。酸室每小时不少于5次换气，设在室内地面开口式蓄电池每小时不少于12次换气，设在地下每小时不少于15次换气。对于油库和油处理室。设在地面，采用自然通风。布置输变电设备的房间对于变压器室，主变压器采用风冷式，变压器室采用自然通风。对于母线室，采用机械排风。对于户内开关室、配电室。由于户内开关室、配电室空间小，发热量小，但存在爆炸或火灾的可能性，宜设排风系统兼事故排烟之用，每小时不少于6次换气。对电缆廊道，采用机械排风，每小时不少于6次换气，单独设置排风系统。布置机械设备的房间如空压机室可采用顶部机械排风，下部从厂内机械进风，风机与空压机联动。供水设备室由于在厂房水下部分，较为潮湿，可将散热部位的热空气送入。发电机层以下或地下办公室和值班室利用主厂房的通风系统进行通风换气。在人员集中部位设空调系统。(4) 检修通风在尾水管直锥段的水轮机转轮室、水轮机井（机墩内腔）的水轮机室和发电机坑（风罩墙围成的内部空间）等部位，是检修条件差的地方，搞好检修通风十分必要，一般采用机械通风。2 空气调节当通风不能满足厂内生产和卫生条件时采用。通过对送入空调房间的空气进行人工处理和控制调节，使温度、湿度、清洁和气流速度控制在预定范围内。按布置方式分，有集中式空调系统、分散式空调系统和混合式空调系统。空调的冷源，一般利用水库深层低温水，它是空调工程最经济、简便、丰富、可靠的天然的冷源。水电站厂房空调房间的送风，必须有合适的风速，使厂房内部形成良好的气流。而空气温、湿度分布的均匀性，也与气流密切相关。通常送风的方式有：顶送、平送、侧送、地面送、纵向对射和横向匀射等方式。这些送风方式有效地利用主厂房机组的余热，对送风射流进行升温降湿。3 采暖、防潮和除湿(1) 采暖采暖的方式有： 利用机组热风采暖。这是水电站厂房的一种经济合理、简单易行的采暖方式。 电热风采暖。由管状电热元件组成的电加热器，装在风管内或空调内，可用于有防爆防腐要求的房间、中央控制室、电算室和通讯室等房间采暖。 电炉采暖。允许在静止空气中开启。密闭电炉用于防爆防腐要求的蓄电池室及油系统采暖；明火电炉可用暗室采暖。电辐射板采暖。利用电能通过国徽板的高温表面，以国徽方式散发热量。用于厂房内部有防爆要求的房间采暖。(2) 防潮除湿除湿方法有：供热降湿法、通风降湿法、供热通风除湿法和空调除湿法。4 采光 白昼主厂房天然采光，主要领先吊车梁以上的高侧窗和以下的低侧窗。当厂房采用单侧采光时，窗户上沿离地高度应大于进深的1/2；采用两侧采光时，窗户上沿离地高度不小于进深的1/4。窗的下沿离地面不宜高出1-2米，以保证近窗点有足够的光线，并便于通风。夜间，设计人工照明。它可分为工作照明、事故照明、检修照明和警卫照明。天然采光和人工照明均必须注意，不使太阳光趱至仪表盘面上。洒光不能使仪表盘面上产生眩光，以免运行人员误读数据和发生视觉疲劳。四 厂房结构布置(一) 厂内主要结构布置水电站厂房为现浇的钢筋混凝土结构型式。厂房水上围护结构采用砖墙。办公副厂房采用混合结构型式。水电站厂房的结构布置应与厂房内部布置结合一起考虑，它包括了厂房伸缩缝的设置，一、二期混凝土的划分，厂房水下和水上结构布置等几部分。1 伸缩缝布置水电站厂房为防止地基不均匀沉陷，以及减少下部结构基础约束产生的干缩应力，必须沿厂房纵向设置永久的温度伸缩缝或沉降缝。不了避免基础不均匀沉联系群众及加强厂房整体性，在主机间不设永久伸缩缝。本电站厂房在主厂房与安装间之间，主厂房与副厂房之间设置沉降缝，以避免两个不同性质的建筑物因地基应力相差太大而引起裂缝，永久缝缝宽为2厘米，缝间填沥青油毡。厂房水下结构的永久缝设止水装置，以防渗漏。2 厂房水下结构布置 厂房的水下部分是现场浇筑的钢筋混凝土整体结构，其中机墩、蜗壳和尾水管等占了很大的空间。余下的部位中，一部分是作为厂房基础的实体底板，底板较厚，它直接浇筑在基岩上；另一部分是浇筑在底板上的厂房四周底墙，底墙也很厚，无论底板、底墙均为整片的实体结构，按布置、强度确定其厚度；第三部分是下游侧的尾水闸墩，也是厚截面的实体结构，闸墩的厚度根据尾水管的尺寸及布置上的需要确定。由于机组到货一般均迟于土建的施工期，因此厂房混凝土需分期浇筑。一、二期混凝土浇筑的范围划分如下：一期混凝土包括底板、底墙、尾水管、尾水闸墩、尾水平台和除发电机层楼板以外的厂房水上部分结构（包括安装间）；二期混凝土包括蜗壳、机墩、风罩及发电机层楼板等。一期混凝土形成以后能否利用厂内吊车进行机组安装是厂房水下结构布置考虑的原则之一。另外，机组安装顺序与浇筑程序的相互配合，一、二期混凝土在各个时期相互间的受力关系也要同时考虑。3 厂房水上结构布置厂房长31.34米，宽21.9米，高23.16米。当厂房长、宽、高及机组间距确定以后，即可进行排架、屋面系统、吊车梁及各层楼板等水上结构布置 。排架在伸缩缝处设双柱，分别受力。由于受水下部分孔洞及边机组段加长的影响，柱距常常不能沿厂房全长等距布置，从而增加了结构计算的工作量。水电站厂房屋面结构的形式常用的有以下几种：有由于厂顶泄洪或特殊需要采用现浇的整片厚板结构；有采用屋面大梁与吊车柱整浇一起的排架结构，又有采用预制大型屋面板与大跨度的装配式结构等。本电站采用第三种方案。安装间地面承受水轮发电机、主变压器等大型设备荷载，是厂房各层楼板中承重最大的一层。安装间为现浇整体式肋形结构，根据以往设计和运行经验，其结构布置可按设备安放的位置（即按荷载大小）分区进行。安装间楼板厚度为25厘米，次梁间距为1.5-2.0米、主梁间距（次梁梁跨）以4-4.5米为宜。当主梁跨度太大（大于6米）时，在梁跨中间要加设柱子支承，此时安装间主梁、柱与厂房上部结构一起组成双层或多层排架。发电机层是主机室的一层主要楼面，随的荷载较大。由于机电设备安装及运行上的需要，在楼板开有大小不等、形状各异的孔洞。发电机层肋形结构的梁格布置为单向板。发电机层的较大孔洞有发电机大圆孔、调速器及油压装置孔、吊物孔和楼梯孔等。另外在机旁盘下还有许多小孔浅槽。发电机层结构布置一般可考虑如下：整个楼盖是以发电机风罩、上、下游侧底墙及中间短柱作为支承。从楼板的中央部位开始沿风罩上、下游侧各布置一排纵向主梁；沿风罩左、右各布置一排横向次梁；沿机组段伸缩缝边各布置一排主群众观点。若主梁跨度太大（大于6米），梁跨中间可设短柱，则梁柱便构成框架。楼盖在伸缩缝处可采用双梁、双柱布置形式，这样在机组逐台投入运行时结构受力明确。尾水平台为安装、检修尾水闸门的场地，设有移动式门式起闭机。尾水平台为支承在尾水闸墩上的肋形结构，采用现场浇筑的方法。在起闭机轨道下的尾水平台须设梁支承，尾水闸门槽平时用活动盖板封盖。(二) 副厂房结构布置生产副厂房的荷载一般也不小，如压气机室、油库、厂用变压器室、通风机室和蓄电池室等地面荷载均有可能超过1000公斤每平方米。有的房间需要做设备基础，以承受设备动力作用的荷载；有的房间需开槽或开孔洞。中央控制室为副厂房的主要房间。其特点是面积较大，楼面的荷载大于一般民用建筑，室内布置要求比较高。由于控制盘和操作盘底部需通电缆，楼面上须开设很多不规则的孔槽。中控室的下层为无间壁的电缆夹层，夹层中无支承点可利用，致使梁的跨度较大。(三) 变电站布置变电站是升压站与开关站的总称，当开关站与厂房靠得很近时，可将变压器放在开关站内，两者合在一起布置。变电站是电站输变电工程中的重要组成部分，安的布置主要依据电气主接线的接线方式，但与厂房及厂区布置也有一定关系。由于水电站是高电压远距离送电，因此布置变压器时必须周密考虑电站运行、设备运输、安装及检修条件。为了提高运行的可靠性和缩