发电厂房Word文件下载.docx
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厂房位于拦河坝的下游，发电用水从坝内管道引入。
若将厂房放在坝内，则称为坝内厂房。
二、引水厂房
位于河岸，发电用水从引水道引来。
若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房。
三、河床厂房
厂房位于河床中，是挡水建筑物的一部分。
如按机组主轴的装置方式分，水电站厂房还可分为立式机组厂房和卧式机组厂房。
本章主要介绍立式机组厂房。
第三节水电站厂房内的设备
一、水电站的机械设备和电气设备
水电站厂房中有各种机械设备，可以归纳为以下几类：
1、水电站的主机及其辅助设备
包括水轮机、水轮机的自动调速系统、水轮发电机、水轮发电机的励磁系统。
水轮机：
将水能转变为旋转机械能。
其主要部件对厂房尺寸有很大的影响。
水轮机的自动调速系统：
油压装置、操作柜、接力器和输油管道，其布置也对主厂房的尺寸和布置有一定影响。
水轮发电机：
其形式和部件的尺寸对水电站厂房的尺寸有较大影响。
励磁系统：
供给转子线圈直流电，每台机组均有一台励磁系统。
冷却系统：
发电机线圈和磁铁的发热量很大，必须设置冷却系统使其散热。
冷却放的不同也会影响厂房的布置。
2、水电站的电气设备
水电站的电气设备包括：
发电机母线、主变压器、高压引出线、高压开关站、厂用电系统、控制和操作系统、中央控制室等。
母线：
输电电流很大，所以母线的断面较大。
容量较小时采用明式母线，容量较大时采用屏蔽母线。
母线造价很高，电能损失较大，故要求尽量缩短母线长度。
变压器：
远距离输电需要高压。
一般采用三相变压器，并安装在露天场地。
高压引出线：
连接变压器和高压开关站的线路，一般采用露天自由悬挂导线。
对发出的电能进行调度分配的场所，安装了高压母线、断路器、油压开关或空气开关。
厂用电系统：
保证水电站运行所需的各种用电设备的供电，如油压装置电动机、技术供水和排水系统电动机、照明、自控和保护装置。
控制和操作系统：
为保证水电站设备自动化运行所需的操作设备、监测装置。
操作和控制机构一般汇集到中控室。
3、水电站的机械设备
包括闸阀和起重运输设备。
闸阀：
之水轮机前的蝴蝶阀或球阀。
其作用是停机时减少导叶漏水损失或防止导叶汽蚀磨损。
当自动调速系统失灵时，可紧急关闭阀门，以保护机组。
如果水管较短，则可由快速闸门取代阀门，每个闸门都应设有单独的起闭机。
尾水闸门：
检修水轮机和尾水管时使用。
起重机：
用于安装和检修设备时起吊大的部件。
4、水电站厂房的水力机械辅助设备
主要包括技术供水系统、空压系统、排水系统、油压系统。
技术供水系统：
为机组部件冷却和润滑供水。
要求有足够的压力和良好的水质，故应设置专门的过滤器并定期清污。
空压系统：
供给水力机械设备和电气设备所用的压缩空气，由空气压缩机、贮气桶和管道组成。
油系统：
向水电站的油压设备和装置供应透平油和绝缘油。
由油泵、滤油装置、净油桶、输油管道组成。
排水系统：
分排除渗漏水的渗漏排水系统和大修时排除蜗壳和尾水管中水的检修排水系统。
包括水泵、排水管道、阀门、排水沟或排水廊道、集水井。
二、水电站厂房的起重设备
为了安装和检修水轮机及其辅助设备，常装设专门的起重设备。
最常见的起重设备是桥式起重机。
1、桥式起重机的工作范围
起重机可以在厂房纵向移动，吊车大梁上的小车可以在横向移动。
桥式起重机的主钩和副钩所能到达的范围称为桥式起重机的工作范围。
吊车在上下移动时也有极限位置。
在吊运过程中，起吊部件和其他设备及墙壁之间应留有一定的安全距离。
2、桥式起重机的选择
选择依据：
最大起重量和跨度。
最大起重量：
发电机转子带轴、水轮机转轮带轴（低水头）、主变压器（主变需要在厂内检修）。
跨度：
应满足下部块体结构中的设备布置和发电机层内设备起吊的要求。
尽量选用标准跨度。
3、桥式吊车的起吊方式
起吊方式应尽可能见小厂房的高度和宽度，并同时满足机组正常运行和检修的要求。
起吊部件和吊车的主钩由吊索或吊具系在一起。
当采用刚性吊具时，垂直方向的安全距离为0.3~0.5米，水平方向安全距离为0.15~0.30米。
若采用柔性吊具，垂直方向安全距离取0.6~1.0m。
第四节装设立式机组的厂房布置
一、主机组
主机组指水轮机、发电机及其传动装置。
发电机和水轮机的主轴直接用法兰连接（大中型机组）或用传动装置连接（小型）。
（一）、水轮机
水轮机的主要问题是水轮机的安装高程，这是整个水电站厂房的控制高程，其他所有高程都是在安装高程的基础上推算出来的。
▽I=▽尾+Hs
中高水头的机组常采用金属蜗壳，低水头的机组多采用混凝土蜗壳。
金属蜗壳一般需要埋入混凝土中。
见图9-7，174页。
（二）、水轮发电机
1、布置
中小型立式水轮发电机多采用悬挂式发电机组。
悬挂式发电机组的转动部分的重量和轴向水推力通过主轴传递给推力轴承，推力轴承在传递给上机架，上机架在传递到机墩上。
2、冷却方式
自然通风式：
转子上的翼片从厂房吸入冷空气，热空气从定子外壳上的孔洞排出。
适用于小容量的发电机组，对厂房结构无特殊要求。
封闭冷空气通风道：
厂外的冷空气从专门的通风道经水轮机井进入发电机，热空气从定子外壳上的孔口排入厂房。
适用于夏季温度不高的地区。
封闭热空气通风道：
从水轮机井吸入冷空气，从封闭的风道将热空气排出厂外。
上述三种方式适用于单机容量在3000kW以下的水电站。
川流式通风：
由吸风道吸入冷空气，经水轮机井进入发电机，热空气从定子外壳上的孔口排入定子外围的通风道，然后从通风道排出厂外。
这种方式通风道占据的空间较大，影响其它设备的布置，工程中较少采用。
密闭式通风：
通风道是密闭的，从发电机定子孔口排出的热空气经冷却器冷却后再进入发电机下部，重新进入发电机。
这种方法效果好，可以保证空气的清洁、温度、湿度等。
多用于3000kW以上大型机组。
二、发电机的机座（机墩）
作用：
机座是发电机的支承结构，并给机组的运行、维护、检修、安装创造条件。
要求：
具有足够的强度和刚度，具有良好的抗振兴能。
常见的机座形式：
1、圆筒式机座：
其刚度较大，抗振、抗扭性能较好。
常用钢筋混凝土做成。
但水轮机直径较小时，水轮机的安装、维修、维护不方便。
2、环形梁立柱式机座：
由环形梁和立柱组成，混凝土需要量小，水轮机顶盖处宽敞，设备的安装、布置、维修等比较方便。
缺点是抗振、抗扭性能较差，结构刚度小。
3、构架式机座：
由两个纵向刚架和两根横梁组成。
其优缺点与环形梁立柱式机座相同，但其刚度更小，仅适用于小型机组。
三、发电机层设备布置
发电机层布置的设备有：
发电机、调速器、油压装置、机旁盘、励磁盘、蝶阀孔、楼梯、吊物孔等。
1、机旁盘（自动、保护、量测、动力盘）：
与调速器布置在同一侧，靠近厂房的上游或下游墙。
2、调速器：
应与下层的接力器相协调，尽可能靠近机组，并在吊车的工作范围之内。
3、励磁盘：
为控制励磁机运行而设置，常布置在发电机近旁。
4、蝶阀孔：
如果在水轮机前装设蝴蝶阀，则其检修需要在发电机层的装配间内进行，这就需要在发电机层与其相应的部位预留吊孔，以方便检修和安装。
5、楼梯：
每个一段距离需要设置一个楼梯，楼梯不应破坏发电机层楼板的梁格系统。
6、吊物孔：
一般布置在既不影响交通、又不影响设备布置的地方，其大小与吊运设备的大小相适应。
四、水轮机层设备布置
在水轮机层一般布置调速器的接力器、水力机械辅助设备（如油、气、水管路）、发电机附属装置（如主引出线、中性点引出线、接地、灭磁装置等）、厂用电的配电设备。
1、调速器的接力器：
位于调速器柜的下侧，与水轮机顶盖连在一起，所以一般放在调速器操作柜的下面，并布置在蜗壳最小断面处，因为该处的混凝土厚度最大。
2、母线、电缆：
小型水电站一般不设专门的出线层，引出母线长敷设在水轮机层上方，而各种电缆架设在其下方。
水轮机层比较潮湿，对电缆不利。
对发电机引出母线要加装保护网。
3、油、气、水管道：
一般沿墙敷设或布置在沟内。
管道的布置应与适用和供应地点相协调，同时避免与其他设备相互干扰，且与电缆分别布置在上下游侧，防止油气水渗漏对电缆造成影响。
五、主阀层和水下各种孔洞的布置
1、主阀
主阀可以装设在厂内也可以装设在厂外，设在厂内时运行管理安装等都比较方便，但增加了厂房宽度。
主阀的上游侧要安装伸缩节，以方便其拆装。
主阀布置在主阀层内，其控制设备就近布置。
2、进人孔
在下部块体结构中要设有通向蜗壳和尾水管的进人孔，并设置通道。
一般进人孔的直径为60cm，进人孔通道尺寸不小于1×
1m。
六、装配场
1、位置和高程：
一般布置在主厂房对外交通方便的一端。
高程尽量与发电机层地板一致，同时高于下游最高洪水位。
如果二者高程不一致，则应采取一些措施：
（1）、装配场高程与最高洪水位相等，对外交通方便，但需要加大厂房高度。
（2）、装配场与发电机层地板高程相同，但低于最高洪水位，进场公路需要挡水或装配场大门需要做成挡水闸门式。
2、面积：
面积=宽度×
长度。
宽度与主厂房相同，因此只需要确定长度。
面积要求：
一台机组大修所需要的场地，必需能够放下下述四大件：
发电机转子、上机架、水轮机顶盖、水轮机转轮，并且部件之间要留有1~2m的距离。
七、主厂房的轮廓尺寸
轮廓尺寸是指主厂房的长、宽、高。
（一）、主厂房的长度
主厂房的长度L=机组段长度L0×
机组数+装配场长度+边机组段加长
1、机组段长度
一般根据下部块体结构的最小尺寸确定机组段长度。
下部块体结构分为一期混凝土和二期混凝土。
下部块体结构的主要部件是蜗壳，蜗壳平面尺寸确定后，L0=蜗壳平面尺寸+2△L
△L为蜗壳外的混凝土结构厚度，一般取0.8~1.0米，边机组段一般取1~3米。
某些情况下，下部块体结构的尺寸取决于尾水管的平面尺寸。
高水头电站的机组段尺寸可能取决于发电机外壳的平面尺寸，并考虑设备的布置。
2、装配场长度及边机组段加长
装配场长度由装配场的面积确定。
边机组段加长：
（1）机组段的外侧有主厂房的端墙；
（2）桥吊尺寸较大时，厂房一段的设备需要吊运；
（3）蜗壳进口设有主阀时，需要用吊车起吊。
△L=（0.1~1.0）D1
（二）、主厂房的宽度
主要取决于机组段的宽度。
下游侧：
蜗壳轮廓外部再加△L和外墙厚度
上游侧：
在二期混凝土之外还有主阀室的宽度，另外再加上外墙厚度。
上游侧和下游侧的宽度相加即为主厂房的宽度，但这个宽度必须满足发电机层的要求：
（1）能满足主、辅设备的布置要求，运行和检修方便；
（2）主厂房的一侧有一条直的交通道；
（3）符合桥吊的标准跨度。
在高水头电站中，常用发电机层布置要求确定厂房的宽度。
（三）、主厂房的高度
首先定出各层的高程，才能确定主厂房的高度。
1安装高程：
▽安=▽W+Hs+b0/2（或xD1）
2尾水管底板高程：
▽尾=▽安-b0/2-H尾
3开挖高程：
▽挖=▽尾-混凝土底板厚度（约1~2米）。
4水轮机层地板高程：
▽水=▽安+b0/2+蜗壳顶部混凝土厚度（约1米）。
5发电机层地板高程：
▽发=▽水+进人孔高度（约2米）+混凝土结构厚度（约1米）+定子外壳高度。
但▽发还应该满足以下几个要求：
（1）▽发-▽水至少3.5~4米，否则难以布置出线、管道和各种设备；
（2）发电机层楼板最好与装配场在同一高程上；
（3）发电机层楼板最好高于下游最高洪水位，以便于对外交通和防潮、通风。
6吊车轨顶高程：
取决于最大部件的吊运方式和尺寸。
最大部件一般为发电机转子带轴或水轮机转轮带轴。
▽吊=▽发+最大部件高度+高度方向的安全距离。
7厂房天花板及屋顶高程：
▽天=▽吊+吊车尺寸+0.2米
▽顶=▽天+屋顶大梁高度+屋面板厚度
主厂房的高度=▽顶-▽挖
八、辅助设备的布置
主要指水轮机正常运行所必需的水、油、气系统。
（一）、水系统
分为供水系统和排水系统。
供水系统：
供给技术用水、生活用水、消防用水。
技术供水：
给发电机的空气冷却器和变压器的冷却设备、水润滑的机组导轴承和推力轴承等。
水质要求清洁、不含对管道和设备有害的化学成分，水温在1~25℃。
1供水系统
常用的供水方式：
（1）水泵供水：
当水电站的水头太低（水压力不够）或太高（需要减压设备）时采用此方式供水。
（2）自流供水：
适用于水头在12~60米之间的水电站，但当水头大于40米时需要减压设备。
坝后式厂房从水库引水，引水式厂房从压力水管引水。
（3）混合式供水：
水电站水头变化较大时采用，高水头用自流方式，低水头时用水泵。
消防用水要求水流能喷射到建筑物的最高部位，水量一般为15L/s。
消防用水可从上游压力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水。
并且应设置两个水源。
2排水系统
主要排除技术供水用过的水、阀门或建筑物及其他设备的渗漏水、蜗壳和尾水管检修时的排水。
渗漏排水由于需要经常排水，所以一般用集水井集中，用水泵排到下游。
集水井一般在装配场下面。
技术供水的排水如能自流排入下游河道，则通过下水道或排水管排走，否则通过集水井排走。
机组大修时，需要排出蜗壳和尾水管中的水，特点是排水量大，但要求时间短。
可以每台机组设置一台水泵（水泵数目多），或设置一个总水泵站（会增加输水管道长度），或设置可移动式水泵。
（二）、油系统
分为绝缘油和透平油两个系统。
这两套系统分别布置。
要特别注意防火问题。
绝缘油：
供给变压器、油开关和其他电器设备。
透平油：
供给机组轴承润滑或油压操作系统（如蝴蝶阀和接力器）的压力油。
一般布置在厂房内部，如水轮机层或装配场下面。
一般布置在厂外主变压器和高压开关站附近。
设备组成：
1、油库：
接受和贮存有的地方，设有油桶。
2、油处理设备：
用过的油会被水或机械杂质污染，进行处理后继续使用。
包括油泵和滤油机等。
一般设在油库旁边。
3、中间排油槽：
当油库设在厂外时，在厂房的下部结构中设置中间排油槽，以存储各种设备排出的污油。
4、补给油箱：
吊在主厂房的吊车梁下，靠自流补给设备的用油。
5、废油槽：
收集漏出的废油，可与中间排油槽合用。
6、事故油槽：
当变压器、油开关、油库发生事故时，接纳这些设备放出的油。
7、油管：
油的输送设备。
布置在水轮机层。
（三）、压缩空气系统
压缩空气分为低压压缩空气和高压压缩空气：
低压压缩空气（0.6~0.8Mpa）的用途：
（1）、机组制动；
（2）、调相运行；
（3）、蝶阀关闭时，将压缩空气通入阀上的空气围带，使其膨胀而减少漏水；
（4）、检修时清扫设备，供风动工具使用；
（5）、通向拦污栅，防冻清污。
高压压缩空气（1.6~2.5Mpa）的用途：
向水轮机的调速系统合闸阀操作系统的油压装置充气。
组成：
空压机、储气筒、输气管、测量控制元件。
空气压缩机室一般布置在水轮机层，装配场的下面。
其噪声很大，要远离中央控制室。
并满足防火防爆要求。
第五节副厂房布置
为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置的各种辅助机电设备、生产车间和必要的生活设施均布置在副厂房内。
副厂房的房间数量、面积大小取决于电站容量的大小和在电力系统中的作用。
副厂房包括以下几类：
（1）、电站控制用房及有关值班室：
包括中控室、载波室、集缆室、直流设备室（蓄电池室、贮酸室、充电机室）、通风机室。
这类房间时必须设置的。
（2）、电气及机电设备房间：
发电机电压配电装置室（低压开关室）、压气机室、储油室等。
（3）、生产车间：
机械修理间、电气修理间、工具建、油处理室等。
（4）、办公室和生活用房：
值班人员办公室、警卫室、技术资料室、各种办公室等。
几个特殊副厂房的布置：
1、中央控制室（简称中控室）
中控室是整个水电站发电、配电、变电等设备以及水位和流量等集中控制和集中监视的地方，是整个水电站的神经中枢。
要求宽敞明亮、干燥舒适、安静，具有良好的工作环境。
位置：
要便于电站的控制、监视并迅速消除电站的故障，电缆长度尽量短。
因此一般布置在发电机层的机器间中部。
面积：
面积根据设备数量确定，一般为60~100m2。
高度：
4~5m。
其它：
中控室下层为集缆室，全部电缆在此集中。
其面积与中控室相同，高度约为2m。
2、发电机电压配电装置室（低压开关室）
主要布置发电机电压母线和发电机电压断路器等设备，通常这些设备成套地集成于一个金属柜中，称为开关柜。
这些开关柜布置在高度为4~5m、宽度为6~8m的房间中。
这个房间即为低压开关室。
在主变压器附近，在主变与发电机之间。
高程：
与发电机层同高。
一般不设窗户，但要满足通风、防潮、防火、防爆的要求。
3、直流设备室
包括：
蓄电池室、充电机室、酸室、套间、通风机室等。
（1）、尽量靠近中控室，但通风机室要离中控室较远。
（2）、充电机室布置在蓄电池室附近。
酸室：
尽量靠近蓄电池室。
套间：
为了防止酸气外溢，酸室一般用套间与其他房间分开。
通风机室：
排出酸气，采用单独的通风系统。
其他问题：
人工照明，不设窗户，以免酸气在阳光直接照射下爆炸。
墙壁要较厚，地板、墙壁、顶棚要考虑耐酸问题。
4、载波电话室
用于与电力系统联系,厂仅靠中控室布置。
要求隔音条件好，采光条件好。
第六节厂房的防洪、采光、通风、防潮
一、防洪
当下游尾水位高于发电机层高程时，可采用以下措施处理：
1、当厂房靠在山坡上时，将厂房下游墙做成挡水墙，两端的侧墙延长到山坡中。
这样通风采光条件差，但挡水墙工程量小。
2、当厂房紧靠在山坡上时，沿厂房下游侧筑专门的防洪墙，把厂房围起来。
这样通风采光条件好，但挡水墙工程量大。
二、采光、通风、防潮
1、采光
地面厂房尽量自然采光，主要靠厂房的窗户。
窗户下槛不应太高，高出地面1~2m为宜。
水下部分只能采用人工照明。
地下厂房用人工照明。
2、通风
地面厂房尽量自然通风，某些房间（如变压器室、配电装置室等）采用人工通风，如果房间存在有害气体，要设专门的通风设备。
地下厂房设专门的通风系统，包括通风机、通风道等。
3、防潮
主要指水下部分，防潮的措施有：
（1）、防渗防漏：
墙壁、缝隙、管道等要尽量防止渗漏。
（2）、加强排水：
将渗漏水迅速排走。
（3）、加强通风：
降低空气湿度。
第七节厂区布置
指在厂区范围内合理布置水电站的主厂房、副厂房、主变压器、高压开关站以及交通线路的相互位置。
一、主厂房
主厂房的布置要求：
（1）、尽量减小压力水管的长度。
因此对于坝后式水电站，主厂房应尽量靠近拦河坝；
对于引水式水电站主厂房应尽量靠近前池和调压室。
（2）、尾水渠尽量远离溢洪道或泄洪洞出口，防止水位波动对机组运行不利。
尾水渠与下游河道衔接要平顺。
（3）、主厂房的地基条件要好，对外交通和出线方便，并不受施工导流干扰。
二、主变压器和高压开关站的布置
1、主变压器的布置有以下要求：
（1）、尽量靠近厂房，以缩短母线长度。
（2）、尽量与装配场在同一高程上，便于主变压器的运输、安装与检修。
（3）、变压器的运输不应影响其它变压器的正常工作，且变压器之间要留必要空间。
（4）、高程应高于下游最高洪水位，且四周设置排水沟。
可以选择的位置：
坝后式水电站：
厂坝之间；
引水式水电站：
进水管的镇墩上；
河床式厂房：
尾水平台。
小型水电站：
主厂房的大门外的公路旁。
2、高压开关站的布置：
尽量靠近主变压器布置，且在同一高程上，但由于地形限制，往往有一高程差。
三、副厂房
可选的位置：
（1）、主厂房的上游侧：
适用于坝后式水电站，如用于引水式水电站可能开挖量增加，且通风采光不好；
（2）、尾水管顶板上：
需加长尾水管，且尾水管在机组运行时有振动问题，还会影响主厂房的通风；
（3）、主厂房的两端：
会增加电缆的厂当。
四、对外交通线路的布置
厂房的对外交通一般为公路，也有的采用水路。
公路的坡度不宜大于8%，转弯半径大于20m。
公路直接通入厂房，需注意防水。
二、水电站厂房结构
一、厂房的分缝、止水和分层分块
（一）、分缝、止水
分缝的分类：
温度缝、沉陷缝、施工缝。
其中前两种为永久缝。
温度缝：
每隔20~40m设一条，视地质情况决定伸缩缝是否贯通到岩石地基。
沉陷缝：
适应地基的不均匀沉陷。
有时可以将分缝只做到下部块体结构，而不贯通到岩基。
温度缝和沉陷缝可以合并。
称为横缝。
在厂坝之间，有时需要设置纵向温度缝或贯通到地基的温度沉降缝。
岩基上的厂房温度缝缝宽为0.5~2.0m，常用1.0m。
可压缩地基缝宽可以适当加大。
厂房的分缝需要注意的一个问题：
如果不均匀沉陷造成吊车梁在分缝处错开，则会影响厂房的运行，需要在设计时考虑措施。
分缝中需要回填防渗材料，还要设置止水。
止水：
渗漏水可能来自上游、下游、基础底部或雨水。
所以在厂房的上下游和基础部分均要设止水，并适当连接。
（二）、分层与分块
厂房中的混凝土需要分层分块浇筑，并分为一期和二期混凝土。
一、二期混凝土的划分是为了满足机组的按装要求。
一期混凝土：
底板、尾水管、混凝土蜗壳外的混凝土、上下游边墙、厂房构架、吊车梁、部分楼板等。
二期混凝土：
金属蜗壳外的部分混凝土、尾水管直锥段外的混凝土、机座、发电机风罩外壁、部分楼层的楼板。
二、厂房的受力和传力系统
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