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David水电站设计说明书

本科课程设计说明书

水电站厂房设计

学院土木与交通学院

专业水利水电工程

学生姓名韦运莹

指导教师骆桂海

提交日期2009年3月18日

目录

第一章水电站枢纽基本情况及设计资料2

一、枢纽情况2

二、地质条件3

三、电站厂房枢纽布置3

四、设计依据及资料3

五、附图5

六、参考书5

第二章电站枢纽布置8

一、供水方式与引进方式8

二、主厂房位置的选择8

三、副厂房位置的选择8

四、装配场的平面位置及高程8

五、主变场的平面布置及高程8

六、开关站的平面位置及高程9

七、回车场及对外交通9

八、尾水渠的布置9

第三章厂房主要尺寸的确定9

一、水轮机安装高程的确定9

二、各主要动力设备装置高程及厂房高程的确定10

三、主厂房平面尺寸的确定10

四、吊车的选择11

第四章主厂房设备布置11

一、发电机层的设备布置11

二、水轮机层的设备布置12

第五章副厂房尺寸及布置12

一、副厂房的尺寸12

二、副厂房的布置（尺寸单位为m）12

其他13

第六章主厂房结构布置、厂房的分缝13

一、厂房上部结构布置设计13

二、厂房下部结构布置设计13

三、厂房分缝13

第一章水电站枢纽基本情况及设计资料

一、枢纽情况

某水利枢纽位于XX河上游，坝址处河流迂回曲折，就自然地理来说属于丘陵地形，河流两岸山势高出水面60米至80米，.河床水流浅窄、坡陡流急、难通舟。

此水利枢纽，是一座以灌溉为主结合发电、防洪和养鱼等综合性的中型水利枢纽。

主体工程由土坝、溢洪道和水电站三部分组成。

二、地质条件

厂址位于隧洞出口低洼的沟谷处，该处为灰岩地带，岩石强度较高，是建站的有利条件，距隧洞出口约150米以外则为泥质和钙质页岩。

该页岩因受大地构造影响，形成构造破碎岩。

强度较低，拳击可碎，不宜建站。

三、电站厂房枢纽布置

此电站为引水式开发方式，它由引水隧洞，调压室、压力隧洞、主付厂房、主变场、开关站等组成。

主洞内径6.0米，调压室后分为二支洞，支洞内径4.2米，每支洞再分岔供二台机组。

厂房内共装置四台混流立式机组，出线方向为下游，有公路通过厂区。

四、设计依据及资料

l、水文资料

站址、百年洪水位113.00米。

站址、水位~流量关系曲线。

流量（m/s）

0

10

25

40

50

75

100

125

150

水位（m）

107．00

107．48

108．00

108．42

108．63

109．13

109．48

109．71

110．02

2．电站基本参数

装机容量4×1万千瓦

水轮机型式HL230-LJ-200

蜗壳型式及包角钢蜗壳，包角345尾水管型式4H

允许吸出高-0.5米转轮带轴重15吨

发电机型式SF10-28/425

转子带轴重60吨转子带轴长4.9米

最大水头52.9米计算水头42.4米

最小水头32.1米单机最大引用流量28m3/s

3、供电情况和电气主结线

本电站主要用户为距电站8～12公里处的三个机械制造厂。

负荷约16000千瓦，剩余的功率用110千伏线路送往50公里处的变电站并入电力系统。

根据要求，本电站采用110千伏，35干伏及发电机电压6.3千伏三种电压等级送电。

4、水力机械附属设备

（1）、调速系统（尺寸见附图）

调速器形式DT-l00油压装置形式YZ-2.5

（2）、蝴蝶阀

蝶阀为卧轴，双接力器油压操作式，活门直径2.6米，尺寸见附图。

（3）、油系统

压力滤油机2台;离心滤油机l台;

齿轮油泵2台;滤纸烘箱l台;

透平油桶（容积7.0米）3只;绝缘油桶（容积15.0米）4只。

（4）、压缩空气系统

调速器压力油槽充气25Kg/cm机组制动用气7kg/cm

凤动工具及设备吹扫用气7kg/cm机组调相压力充气7kg/cm

主要设备

高压空压机2台;低压空压机2台

高压储气筒-个;低压储气简1台

（5）、技术供水系统

由于水库水质良好故采用蝶阀前钢管取水，供水方式为单元供水。

用减压阀保证各用水处入口水压不超过2kg/cm2。

为保证机组供水可靠性,设有自厂外沉砂清水池引入厂内之工业用水管，作为洪水期的备用水源。

（6）、排水系统

检修排水和渗漏排水各采用2台深井泵。

5、电气附属设备

（1）、l号主变，SFL1-20000/35三相油浸风冷式。

2号主变SFPL1-63000/110三相强迫油循环凤冷式。

（2）、厂用变压器

二台。

要求一台厂变工作时，能满足四台机组正常运行经常负荷的要求，

型号:

SFL1-500/6.3三相油浸自泠式。

（3）、发电机电压配电装置

采用CC-1A型成套开关柜，外形尺寸：

1000mm（宽）×900mm（厚）×2360mm（高）

发电机电压开关柜共8块（4块发电机、2块互感器、2块避雷器）。

6.3千伏高压开关柜14块（电源柜2块、馈电柜6块、电压互感器柜2块、厂用电源柜2块、联络柜2块）。

可分散（按单元）或集中布置、

（4）厂用配电盘

参考外形尺寸：

800×550×2360共计14块（电源盘2块、馈电盘9块、母线联络盘、照明及事故照明各1块）。

（5）、机旁盘

参考外形尺寸：

800×550×2200每机4块（控制盘、保护盘、水车自动盘及机组动力盘）。

（6）、励磁方式

发电机采用可控硅励磁，每机励滋变压器一台、励磁盘每机2块。

（参考外形尺寸：

900×550×2200）

6、付厂房参考面积

中央控制室·继电保护室120~140m2通讯室20~25m2

免维护蓄电池室50~60m2

充电机室15~20m2直流盘室15~20m2

发电机电压、配电装置120~140m2通风机室10~15m2

厂用盘室40~45m2电工试验室40m2

空压机室25~30m2供水泵室30~40m2

透平油库及油处理室（30+20）m2绝缘油库及油处理室（145+25）m2

深井泵室25~30m2机修间80~100m2

厂用变压器、励磁变压器室每台9~10m2

其它办公生活用房根据需要及布置情况确定

7、主变场．8×10m2×2台

35千伏开关站15×40m2110干伏开关站20×40m2

五、附图

厂区地形图，机组装置图，75/20吨桥式吊车技术数据，调速系统、蝶阀尺寸图。

六、参考书

水电站动力设备设计手册河海大学骆如蕴主编水利电力出版社出版

水电站厂房设计顾鹏飞喻运光编水利电力出版社

水工设计手册7水电站建筑物水利电力出版社

单层工业厂房结构设计（第二版）罗福午主编清华大学出版社。

水电站建筑物设计参考资料四川联合大学张治滨等合编水利电力出版社

水工教研组

附图

1.DT-100调速器外型尺寸2.YZ-2.5油压装置外型尺寸

机械柜尺寸：

l=750b=950h=1375压力油罐：

筒外径D1=1132筒高h=2732

电气柜尺寸：

M=550N=804H=2360基础架外径D0=1390总高H=3654

基础板尺寸：

L=1200B=1500回油箱：

长度M=1916宽度N=1900

高k=1440总高L=2435

75/20吨桥式吊车技术数据

跨

度

重量

最

大

轮

压

主要尺寸

极限位置

小

车

总

重

大车底至轨道面距

起重机最大宽度

轨道中心至起重机外端距

轨道面至起重机顶端距

大

车

轮

距

吊钩至轨面距离

吊钓至轨道中心距离

主

钩

付

钩

主

钩

付

钩

lk

F

B

B1

H

K

h

h1

L1

L2

L3

L4

m

t

mm

mm

13.5

16.5

19.5

23.4

58.4

62.7

66.4

24.9

26.9

27.9

-8

132

136

8616

400

3654

3654

3660

5814

1186

1186

1182

479

479

483

2480

1700

1300

2880

推荐使用:

CD-2型阻进器长460mm；轨道Qu100高150mm，重88.96Kg/m

第二章电站枢纽布置

一、供水方式与引进方式

用隧洞引水到厂房，主洞内径6.0米，调压室后分为二支洞，支洞内径4.2米，每支洞再分岔供二台机组。

二、主厂房位置的选择

为减少厂房基础开挖量（主厂房基础开挖高程为100.874m，计算过程见下章），将主厂房厂址定于113m等高线以内，并靠近排洪道布置，上游面为西北朝向。

厂房的发电机高程经计算（过程见下章）取为115.824m，高出设计尾水位（107.899m）7.925m。

三、副厂房位置的选择

由于电气设备的线路都集中在下游侧，为使其与水轮机进水系统设备互不交

叉干扰，监视机组更方便，将副厂房设在主厂房的下游侧。

四、装配场的平面位置及高程

1.平面布置：

装配场布置于厂房顺水流方向的左端，即厂房靠近交通道路的一端。

2.高程设计：

与主厂房的发电机层同高程，即为115.824m，以便机组设备在整个厂房纵轴方向上的移动。

五、主变场的平面布置及高程

1.平面布置：

主变场紧贴着厂房顺水流方向的左侧布置，以便减小母线长度。

2.高程设计：

原则上应采用与主厂房的装配场一样的高程，以便运输、安装和利用轨道推进厂房的装配场检修，实际上考虑到填方工程量的原因，故将其高程提高至114.5m，可减少工程量，降低造价。

六、开关站的平面位置及高程

1.平面布置：

开关站尽可能靠近升压变压器场，以节省高压导线和简化构架。

考虑到升压变压器出线方便，避免跨越水跃区或挑流区，以及输电线的输送方向，将110kV及35kV开关站布置在厂房西北方向两侧，详见平面布置图。

2.高程设计：

从运行观点看，开关站应与升压变压器布置在同一高程，以便运行人员检查和维护。

但在水电站，由于地形条件限制，难以满足。

故本设计根据地形条件，将110kV开关站和35kV开关站的高程都定为119m。

七、回车场及对外交通

1.回车场:

考虑到汽车的掉头，在装配场侧设一个回车场，高程与装配厂相同。

2.公路：

从回车场、油库、主变场及开关站各引道路通向公路，交通道为双车道，宽8m，保证通行顺畅。

八、尾水渠的布置

紧接着副厂房下游端设置一25m宽的尾水渠，直接排到河里，为了减少开挖量，尾水渠采用1：

5的倒坡。

九、其他建筑

绝缘油库跟油处理室布置于主变场旁边，其高程为114m，以防洪水影响。

厕所布置在厂房左下侧，考虑到交通要求和便于排水等。

第三章厂房主要尺寸的确定

一、水轮机安装高程的确定

水轮机安装高程是一个控制型的高程，它取决于水轮机的机型、允许吸出高度和电站建成后厂房的下游最低水位。

由于本电站选用的水轮机型式为HL100-LJ-140，故

水轮机安装高程＝建成后下游设计最低水位+水轮机允许吸出高+（b0/2）

＝108.084－0.5＋0.315

＝107.899m

二、各主要动力设备装置高程及厂房高程的确定

1.主厂房基础开挖高程

主厂房基础开挖高程＝水轮机安装高程-（h1+h2+h3）

＝107.899－3.045-2.48-1.5

＝100.374m

2.水轮机层地面高程

水轮机层地面高程=水轮机安装高程+h4＝107.899+2.3=110.264m

3.发电机装置高程

从水轮机层地面高程加上发电机机墩进人孔高度和进人孔顶部厚度可得发电机装置高程，即

发电机装置高程＝110.264＋2.149＋1.11＝113.524m

4.发电机层楼板高程

发电机层楼板的高程需要满足下列条件：

1）保证以下各层高度和设备布置及运行上的需要；

2）保证下游设计洪水不淹厂房（下游设计洪水位为113m）。

故取发电机层楼板高层＝113.524＋2.3＝115.824m满足以上要求。

5.起重机（吊车）的安装高程

起重机的安装高程＝发电机层楼板高程+h7+h8+h9+h10+h11

其中：

h7为发电机钉子高度和上机架高度之和，取0.7m；

h8为吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距，取0.8m；

h9为最大吊运部件的高度，取4.9m；

h10为吊运部件与吊钩间的距离，取1.5m；

h11为主勾最高位置至轨顶面距离，取1.186m。

故起重机安装高程＝115.824＋0.7＋0.8＋4.9＋1.5＋1.186

＝124.334m

6.屋顶高程

屋顶高程＝吊车安装高程+轨顶至吊车上小车高度+为检修吊车而在小车上留的高度

＝124.334＋3.654＋0.5

＝127.366m

三、主厂房平面尺寸的确定

1.机组段长度的确定

L1＝L-x＋L+x＝5.8+4.9=10.7m取11m

2.端机组段长度的确定

L2＝L1＋△L

＝11＋0.5*2

＝12m

考虑到主付钩的布置要求，即距墙边B/2+0.5，取17.00m。

即在实际布置中，考虑过人、吊物孔、楼梯等因素，取机组段长度L1＝11m，端机组段长度L2＝17m。

3.装配厂长度的确定

安装间布置在靠近交通道的一端，其长度一般为机组段的1～1.5倍，对混流式水轮机采用偏小值。

最后尺寸应满足在起重机主钩起吊范围内，能容纳一台机组扩大性大修的要求。

且发电机转子直径周围应留2.0m间隙，以供安装磁极只用；发电机上机架、水轮机顶盖及转轮周围，应留有1.0m间隙作通道用。

考虑到主付钩的布置要求，即了B/2+0.5，取14.655m。

考虑以上因素，取装配厂长度为14.655m。

4.厂房长度的确定

总和以上机组段、端机组段以及装配厂的长度，取厂房长度为63.076m。

5.房总宽度的确定

厂房总宽度=主厂房宽度+副厂房宽度+尾水平台

a.根据发电机风罩壁内径及其壁厚，考虑各种电气设备和附属设备的布置及通道的尺寸，并满足水轮机层阀室、水轮机外壳尺寸及其混凝土保护层厚度要求、通道宽度等，取主厂房宽度为15.9m，此宽度也是装配厂的宽度；

b.根据设计资料给出的副厂房各功能房间的参考面积总和，再考虑厂房纵轴方向的总长度，将副厂房宽度定为7m；

c.根据给出的尾水管的尺寸，定尾水平台宽度为1.970m。

故，厂方总宽度＝15.9＋7＋1.97

＝24.870m。

四、吊车的选择

根据主厂房的宽度15.9m，考虑两边柱宽各1.2m，选择Lk=13.5m的70/20t电动双钩桥式吊车。

主副吊钩沿厂房纵轴方向的极限长度，即厂房山墙与主副吊钩极限线间的距离由公式B/2＋0.5m确定，其中B为吊车的最大宽度，0.5m为阻进器的长度；沿厂房横轴方向的极限长度，即主副吊钩至轨道中心距离见吊车技术数据表。

第四章主厂房设备布置

一、发电机层的设备布置

主厂房沿纵轴方向从装配场到厂房另一端依次布置#1，#2，#3，#4发电机，两机组的距离是4.2m。

每台机组配有机旁盘四块、励磁盘两块、调速柜一个和油压装置一台，均放置于机组上游侧,具体位置如发电机层平面图所示。

从平面图看：

在装配厂右下角和主厂房右端空位各布置吊物孔，尺寸分别为：

1500mm×2000mm；

在主厂房左下角布置踏面270mm，踢面180mm的三跑楼梯。

在＃1、＃2机组间布置踏面270mm，踢面180mm的二跑楼梯下到水轮机层。

二、水轮机层的设备布置

#4，#3，#2，#1水轮机与发电机层位置对应，机组下游侧设置2.45m宽的主过道。

左侧和#1、#2之间均做踏面270mm，踢面180mm的楼梯到104.589m高程。

第五章副厂房尺寸及布置

一、副厂房的尺寸

副厂房的长度取决于主厂房的长度，定为63.076m。

根据设计资料给出的副厂房各功能房间的参考面积总和，再考虑厂房纵轴方向的总长度，将副厂房宽度定为7m。

二、副厂房的布置（尺寸单位为m）

（具体见平面图03、04）

1.发电机层副厂房的布置

沿厂房顺水流方向的左端往右端，依次布置了如下功能房间（小括号里表示房间面积，单位为m2；中括号里表示房间里的主要设备）：

电工试验室（6.85×5.833＝40）；

直流盘室（3.5×5.5＝19）；

充电机室（3.5×5.5＝19）；

免维护蓄电池（7×7.368=51.6）

厂用盘室（7×9.8＝68.6）【14块配电柜】；

继电保护室（7×9.84＝68.9）【继电保护装置】；

中央控制室（7×6.18＝43.26）【控制台、模拟屏】；

载波通讯室（3.5×5.85＝20）；

值班室（3.5×5.85＝20）；

机修间（7×13.198=92.4）

2.水轮机层副厂房的布置

沿厂房顺水流方向的左端往右端，依次布置了如下功能房间（小括号里表示房间面积，单位为m2；中括号里表示房间里的主要设备）：

厂变1与厂变2面积均为11,

从左往右依次布置了#4、#3、#2、#1机组的励磁变以及高压开关室，其间留了两个2.2m宽的母线检修廊道；

副厂房顺水流方向最右侧是透平油及油处理室（46.7）【透平油桶（容积7.0米）3只;】

其他

在水轮机顺水流方向左侧，分别布置空压机室（9*4.625=41.6m2）、供水泵室（9*4.5=40.5m2）、深井泵室（9*5.268=47.4m2）。

在水轮机层左右两侧分别设油压装置，用于启闭水轮机。

在中央控制室、继电保护室下方设置电缆夹层，净高2.0m。

并在继电保护室与中央控制室中各开一个0.8m×0.8m的方孔，通往电缆夹层。

第六章主厂房结构布置、厂房的分缝

一、厂房上部结构布置设计

1.屋盖：

预制大型屋面板，利用预埋铁件与屋面大梁连接。

屋面板上盖一层100厚保温防潮层，再铺一层100厚的砼，排水沟为450mm宽。

并且每10m做排水管，φ=100mm。

2.屋面大梁：

断面为工字型的预制梁，由于厂房跨度为15.9m，取大梁高度为1.5m，符合高跨比为1/15～1/10的要求，梁端为0.5m高，翼缘厚150mm。

3.吊车梁：

由于排架柱间距为6米，取吊车梁高度为1.4米，符合高跨比为1/7～1/4的要求。

吊车轨道中心线距吊车外端400mm，离墙留150mm，定吊车梁宽715mm。

4.排架柱：

以牛腿为界，下柱的尺寸为1200mm×600mm，上柱的尺寸为700mm×400mm。

5.楼板：

发电机层的主、副厂房及安装间楼板均取120mm厚。

6.墙：

考虑到10mm的抹灰层，发电机层主厂房的内外墙均取250mm厚。

二、厂房下部结构布置设计

1.墙：

临水侧的非尾水平台段取0.65m厚，尾水平台段由于要在墙里布设闸门槽，取2.62m厚，背水侧在水轮机层以上取1.5m厚，在水轮机层以下取1.5m厚，左右两侧挡土墙取1.0m厚。

2.机墩：

墩壁1m厚，风道壁0.4m厚的圆锥式机墩。

3.蜗壳：

钢蜗壳。

三、厂房分缝

在主厂房跟装配厂之间设置一道通长的沉降缝，缝宽20mm。

另在某些方面2#机组和3#机组之前设通长的沉降缝，缝宽20mm。