水电站厂房设计
第十一章水电站地面厂房布置设计
第一节水电站厂房的任务、组成及类型
一、水电站厂房的任务
水电站厂房是水能转为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺地引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。
水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体，在厂房的设计、施工、安装和运行中需要各专业人员通力协作。
二、水电站厂房的组成
水电站厂房的组成可从不同角度划分。
(一)从设备布置和运行要求的空间划分
(1)主厂房。水能转化为机械能是由水轮机实现的，机械转化为电能是由发电机来完成的，二者之间由传递功率装置连接，组成水轮发电机组。水轮发电机组和各种辅助设备安装在主厂房内，是水电站厂房的主要组成部分。
(2)副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。
(3)主变压器场。装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。
(4)开关站(户外配电装置)。为了按需要分配功率及保证正常工作和检修，发电机和变压器之间以及变压器与输电线路之间有不同电压的配电装置。发电机侧的配电装置，通常设在厂房内，而其高压侧的配电装置一般布置在户外，称高压开关站。装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。
(二)从设备组成的系统划分
水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统
(1)水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。
(2)电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。
(3)电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统，如图11-1所示。
(4)机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
(5)辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。
(三)从水电站厂房的结构组成划分
1．水平面上可分为主机室和安装间。主机室是运行和管理的主要场所，水轮发电机组及辅助设备布置在主机室；安装间是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地。
2．垂直面上，根据工程习惯主厂房以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。
(1)上部结构。与工业厂房相似，基本上是板、梁、柱结构系统。
(2)下部结构。为大体积混凝土整体结构，主要布置过流系统，是厂房的基础。
图11-1详细表述了水电站厂房的组成及配合关系。
三、水电站厂房的基本类型
水电站厂房型式往往是随不同的地形、地质、水文等自然条件和水电站的开发方式、水能利用条件、下游水位的变化、水利枢纽的总体布置而定。
水电站厂房类型划分方法很多，根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征，可分为三种基本类型：
1．引水式厂房
发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸，其轴线常平行河道。若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房，如图11-2所示。
图11-1水电站厂房组成图
图11-2 地下厂房剖面图
2．坝后式厂房
厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压管道引入厂房，如图11-3所示。有时为了解决泄水建筑物布置与厂房建筑物布置之间的矛盾，可将厂房布置成以下型式。
图11-3 水电站坝后厂房剖面图
(1)溢流式厂房。厂房位于坝后，将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房，如图11-4所示。这种益流式厂房通常是承受中、高水头的电站厂房。
图11-4 溢流式厂房剖面
(2)坝内式厂房。厂房移入溢流坝体空腹内，厂房与大坝全为一体。如图11-5所示。
图11-5 坝内式厂房剖面
3．河床厂房
厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分，厂坝结构在河床上衔接为一体，如图11-6所示。
图11-6 河床式厂房剖面
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。
第二节水电站厂房设计所需资料和设计程序
一、厂房设计所需资料
水电站厂房布置设计涉及到各种机电设备的布置与其相应的建筑结构布置，在进行其设计之前，应收集有关的原始资料。
(一)河流开发方案及建筑物等级
一条河流要开发，应先进行规划设计，确定修建梯级电站的先后顺序。故设计之初应有规划报告的批文作为依据。
应根据工程规模、建坝高低、电站装机容量等，确定电站建筑物等级和相应的设计标准。此外还应了解对厂房的特殊要求。
(二)地形资料
(1)库区及取水枢纽1/2000~1/1000的地形图。坝址轴线处1/200的地形图。
(2)厂区枢纽处1/500的地形图。
(3)厂房所在处1/200的地形图。
(4)若为引水式电站，还应有1/2000~1/1000引水线路带状地形图。
(三)工程地质和水文地质资料
厂区地质分析报告及图纸，对厂区所属范围的地质情况、岩层走向、倾角、断层走向、条数应有了解。厂区内有无滑坡体、厂区厂房后坡有无危岩孤石、枢纽及厂区的地震级别有多大，也应有了解。
此外，对厂区的地基覆盖层厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物理力学指标等，均应了解清楚。
对厂区内地下水活动情况应分析清楚，如地下水有无腐蚀性、岩层有无承压水、它的渗透性等。
(四)水文及水能资料
1．站址的多年径流资料，用以进行洪水、枯水、径流等水文计算作依据。
2．水库的调洪方式，包括水库及大坝的各种水文及下泄流量，坝址及厂址处的水位~流量关系由线，尾水相应的校核、设计及最小的各特征水位值。
3．厂区所在河流的泥沙资料、河流冰凌资料以及山洪泥石流等资料。
4．电站的装机容量、机组台数、电站的最大最小和加权平均水头。
5．电站的运行方式、输电方向、电压等级、输电距离等。
(五)施工组织资料
了解施工单位的施工技术水平，包括施工方法及设备，施工材料的运输条件，施工工期、施工单价等资料。
(六)机组与辅助设备资料
1．主机组及总装图（立面和平面）及台数。
2．发电机的尺寸和重量，冷却方式及通风道尺寸。
3．水轮机型号、直径和重量，蜗壳和尾水管的型式和尺寸。
4．变压器的台数、重量和尺寸。
5．机旁盘、各种配电板、发电机引出线接地等装置图；油开关等的地脚螺栓基础图；调速器；高低压空气压缩机、水泵等尺寸及基础图；吊车的规格及技术资料。
综上所述，要设计厂房，须在地形、地质、水文、气象、施工、机组等基本资料收集齐后，方可进行。
二、水电站厂房的设计程序
水电站厂房设计，根据电站规模和工程难易程度可分为两个阶段或三个阶段设计。一般大中型电站按两个阶段设计，即初步设计和施工详图设计(或技施设计，即技术设计和施工详图合并进行)。某些大型电站或比较复杂的厂房，则可按三个阶段设计，即初步设计、技术设计、施工详图。
1．初步设计
初步设计阶段的主要任务是通过技术经济论证，确定厂区总体布置、厂房内部布置等方案，具体包括：
(1)阐述各比较方案的厂房及开关站布置的地形、地质、型式、布置、工程量、施工及运行条件、劳动力及造价等情况。各比较方案的优缺点和选定方案的论证。
(2)主副厂房的内部布置、结构型式、面积、高程和主要尺寸的选定，厂房结构的稳定计算及工程地质处理措施等。
(3)尾水建筑物的结构型式、控制高程、断面尺寸、长度、尾水闸门及操作平台布置的选定。尾水建筑物的水力计算以及提出尾水渠和下游河床防护整治措施方案的意见。
(4)开关站和主变压器的位置、场地布置、面积、高程的选定。
2．技术设计
技术设计阶段是在批准初步设计基础上进行各建筑物的详细设计。包括建筑物的细部布置、结构布置，确定主要结构的计算原则及编写出设计大纲，进行结构及构件的设计和计算。为施工组织设计和编制工程预算提供更详细的工程量，编制该阶段的设计文件，包括技术设计书、专题报告等。
3．施工详图
施工详图阶段是在技术设计的基础上进行的。包括各建筑物的基础开挖图，边坡及基础处理图，混凝土浇筑分层分块图，各浇筑层预埋件图，各结构及构件钢筋图，水下结构的止水排水设计图，各建筑物的观测设备埋设图及其它构造详图。
初步设计是关键，技术经济上是否合理主要取决于初步设计阶段，因此必须做到充分论证、精心设计。
第三节水轮发电机
发电机是实现机械能向电能转化的主要电气设备，其型式和布置对主厂房的布置和尺寸影响很大。
一、发电机类型及传力方式
竖轴水轮发电机就其传力方式可分为二大类：
(一)悬挂式发电机
如图11-7所示，推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。悬挂式发电机转动部分(包括发电机转子、水轮机转轮、大轴和作用于转轮上的水压力)的重量，通过推力头和推力轴承传给上机架，上机架传给定子外壳，定子外壳再把力传给机墩，整个机组好象在上机架上挂着一样，因此称为悬挂式。
图11-7悬挂式发电机示意图
下机架的作用是支撑下导轴承和制动闸，下导轴承是防止摆动的。当机组停机时，需用制动闸将转子顶起，以防烧毁推力头和推力轴承。
制动闸反推力、下导轴承自重等通过下机架传给机墩。发电机楼板自重和楼板上设备重量通过通风道外壳传到机墩上。高转速的发电机则多做成悬挂式的，因其转子直径小、高度大、重心高。
从图中可看出，这种发电机的传力方式为：
(二)伞式发电机
如图11-8所示，伞式发电机推力轴承位于转子下方，设在下机架上。整个发电机象把伞，推力头象伞柄，转子象伞布，故称伞式发电机。
1．普通伞式。有上下导轴承，见图11-8(a)。
机组转动部分的重量通过推力头和推力轴承传给下机架，下机架再把力传给机墩。上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。由于利用水轮机和发电机之间的轴安放推力头，上机架的高度可减小，轴长可缩短，因而降低了厂房高度。发电机的重量比悬挂式要小，发电机转子可单独吊出，不需卸掉推力头，安装检修都比较方便。
伞式发电机转子重心在推力轴承之上，重心较高，运转时容易发生摆动，应用范围受到限制。对于大容量、低转速的发电机，由于转子直径大、高度小、重心低，多做成伞式。
2．半伞式。有上导轴承，无下导轴承，见图11-8(b)。此种形式的发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。
3．全伞式。无上导轴承，有下导轴承。见图11-8(c)。机组转动部分的重量通过推力轴承的支撑结构传到水轮机顶盖上，通过顶盖传给水轮机墩环。
这种发电机的上机架仅仅支撑励磁机定子和上导轴承的重量，结构简单，尺寸小。下机架只支撑下导轴承和制动闸的反作用力，结构尺寸也较小。这种传力方式进一步缩短了发电机的轴长，减小了转子的重量，同时也降低了厂房的高度。
图11-8伞式发电机剖面图
水轮发电机主要数据，如定子和转子直径、有效铁蕊高度、轴长和总高度、转子带轴重量和总重量，均由水轮发电机制造厂提供。
二、发电机的励磁系统
励磁系统是向发电机转子供给形成磁场的直流电源。一般每台发电机都设各自独立的励磁系统。励磁系统包括励磁机和励磁盘。
(1)励磁机。实际上是直流发电机，其励磁方式有采用与水轮发电机同轴的励磁机的直接励磁系统。采用直流发电机，由水银整流器组成的离子励磁系统、半导体整流等非直接励磁系统。大型水轮发电机多采用静电可控硅励磁方式。
(2)励磁盘。它是装设水轮发电机励磁回路的控制设备和自动调整装置的配电盘，其作用是控制和调整水轮发电机的励磁电流。每台发电机一般有3~5块励磁盘。一般布置在发电机层的上游侧或下游侧。
三、发电机的支承结构(机墩)
机墩是发电机的支承结构，其作用是将发电机支承在预定位置上，并为机组的运行、维护、安装和检修创造条件。对于立式机组的机墩承受水轮发电机组的全部动、静荷载，这些荷载通过机墩传到水下混凝土。为保证机组正常运行，要求机墩具有足够的强度和刚度，同时具有良好的抗振性能，一般为钢筋混凝土结构。常见的机墩形式有：
(1)圆筒式机墩。如图11-9(a)所示，其结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒，其壁厚在1m以上。外部形状可是圆形，也可是八角形。内壁为圆形的水轮机井，其直径一般为~倍的转轮直径。
圆筒式机墩的优点是刚度较大，抗压、抗振、抗扭性能较好，结构简单，施工方便。我国大中型电站采用较多。其缺点是水轮机井空间狭小，水轮机的安装、维修、维护不方便。
图11-9 发电机机墩
(2)环形梁立柱式机墩。如图11-9(c、d)所示，由环形梁和立柱组成，发电机座落在环形梁上，立柱底部固结在蜗壳上部混凝土上，并将荷载传到下部块体结构。此种机墩的优点是混凝土用量省，水轮机顶盖处宽敞，立柱间净空对设备的布置、机组的出线、安装、维修均比较方便。缺点是机墩刚度小，抗振、抗扭性能较差，一般用中小型机组。
(3)构架式机墩。如图11-12(e)所示，机墩是由两个纵向刚架和两根横梁组成。发电机支承在框架上部的梁系上，并由框架将荷载经蜗壳外围混凝土传至下部块体结构。其优点是节约材料，施工简单，造价低。构架下面的空间便于布置管路和辅助设备，机组安装、检修都较方便。缺点是刚度更小，仅适用于小型机组。
(4)块体机墩。如图11-12(b)所示。其刚度较大，抗振性能很好，但混凝土用量大，大型机组特别是大型伞式机组可考虑采用这种形式。
四、发电机的布置方式
发电机的布置方式是按发电机与发电机层楼板的相互位置划分的，常见的有定子外露式、定子埋入式、上机架埋入式三种。
(1)外露布置也叫开敞式，如图11-10(a)所示。发电机定子完全露出于发电机层地面以上。此种布置在大型机组中不多见，因其占去发电机层地板很多位置，显得拥挤，同时水轮机层高度小，不便其间布置夹层。
(2)埋入式布置，如图11-10(b)所示。发电机定子埋入发电机层楼板下机坑内。此种布置使得发电
机层较宽敞，由于提高了发电机层高程而增高了水轮机层高度，可利用增设中间层布置发电机引出线及电气设备。目前采用较多。
(3)当单机容量在100MW以上的大型机组常采用上机架埋入布置，即发电机定子及上机架全部埋设在发电机层楼板之下，发电机层只留有励磁机。这样要增加一些厂房的高度，但发电机层较宽敞，检修场地大，利于各种控制设备和辅助设备的布置，有可能减小厂房的宽度。
(a)定子外露式布置(b)定子埋入式布置
图11-10发电机的布置方式
第四节水电站厂房内的辅助设备
辅助设备是保证机组正常运行和安装所必需的，对厂房的布置和尺寸也有一定的影响。主要有：调速系统、技术供水系统、排水系统、油压系统、气系统和起重设备。
一、调速系统
每台机组装设一套包括调速器、油压装置等附属设备组成的调速系统，根据电力系统要求自动调整机组的出力，同时使机组保持一定的额定转速。调速设备一般由下列三部分组成：调速器柜、作用筒(接力器)、油压装置。三部分之间用管路联系。
(a)调速柜外形图(b)接力器示意图
图11-11调速设备
1．调速器柜。单机容量不同，机型不同，调速系统也不一样，调速柜的外形尺寸变化不大，一般为方形，尺寸为800mm×800mm×1900mm，如图11-11(a)所示。它以机械的传动杆和油管与作用筒相联。因作用筒多布置在机墩的上游侧，所以调速柜也多布置在发电机的上游侧。
2．作用筒(接力器)。作用筒是个油压活塞，大中型机组都采用两个，用来推转调节环。调节环带动导水叶来控制水轮机的引用流量，以调节机组的出力。因蜗壳上游断面尺寸较小，作用筒一般布置在上游侧机墩内，如图11-11(b)所示。
3．油压装置。油压装置是由压力油罐、储油槽和油泵组成。油罐内油压为，供推动活塞用。油压靠压缩空气维持，所以油桶内上部为压缩空气。工作后的油回到储油槽，罐内油量不足时，由油泵将油槽中的油打入罐内。油泵一般为两台，一台工作，一台备用。油压装置示意图为12-12所示。
图11-12油压装置示意图
二、油系统
1．作用及分类
水电站油系统任务有两方面：一是供给机组轴承的润滑油和操作用的压力油，称为透平油。其作用是润滑、散热及传递能量；二是供给变压器、油开关等电气设备的绝缘油，其作用是绝缘、散热及灭弧。两种油的性质不同，应有两套独立的油系统。
2．油系统的组成及布置
(1)油库。接受和贮存油地方，油库设有油罐。透平油的用油设备均在厂内，故透平油库一般布置
在厂内，只有在油量很大时才在厂外另设存贮新油的油库。绝缘油用量大的主变压器和开关站都在厂外，所以绝缘油库常布置在厂外主变压器和开关站附近。油库要特别注意防火，大于100t时油库应设在厂外。
(2)油处理室。设有油泵和滤油机，有时还有油再生装置。油处理室一般设在油库旁。透平油与绝缘油常合用油处理室。相邻水电站可合用一套油处理设备。
(3)补给油箱。设在主厂房的吊车梁下。当设备中的油有消耗时，补给油罐自流补给新油。当不设补给油箱时，可利用油泵补给新油。
(4)废油槽。在每台机组的最低点设废油槽，收集漏出的废油。
(5)事故油槽。当变压器、油开关、油库发生燃烧事故时迅速将油排走，以免事故扩大。油可排入事故油槽中或直接排入下游河道。事故油槽应布置在便于充油设备排油的位置，并便于灭火。
(6)油管。油的输送设备，一般布置在水轮机层。
三、供水系统和排水系统。
(一)供水系统
1．供水对象及要求
水电站厂房内的供水系统包括技术供水、生活供水、消防供水。技术供水包括冷却及润滑用水，如发电机的空气冷却器、机组导轴承和推力轴承的油冷却器、水润滑导轴承、空气压缩机气缸冷却器、变压器的冷却设备等。耗水量最大的是发电机和变压器的冷却用水，可达技术用水的80%左右，要求水质清洁、不含对管道和设备有害的化学成分。
2．供水系统布置及供水方式
一般供水系统是从压力管道取水、上游水库取水、下游水泵取水和地下水源取水。供水系统由水源、供水设备、水处理设备、管网和测量控制元件组成。管路应尽可能靠近机组，以缩短管线并减少水头损失。供水泵房应布置在水轮机层或以下的洞室内。为保证水质，用水管把水引向过滤设备，经过滤后再分配用水。
(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12~60m之间的水电站，但当水头大于40m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。生活用水根据工作人员的多少决定。
(二)排水系统
1．排水系统的作用和排水方式
厂房内的生活用水、技术用水、阀门或建筑物及其他设备的渗漏水，均需及时排走。发电机冷却用水等均自流排往下游。不能自流排除的用水和渗水，则集中到集水井，再用水泵排到下游，这个系统称为渗漏排水系统。
机组检修时常需要排空蜗壳和尾水管，为此需设检修排水系统。检修时，将检修机组前蝴蝶阀或进
水闸门关闭，将蜗壳及尾水管中的水自流经尾水管排往下游。当蜗壳和尾水管中的水位等于下游尾水时，关闭尾水闸门，利用检修排水泵将余水排走。检修排水可采用下列几种方式：
(1)集水井。各尾水管与集水井之间以管道相连，并设阀门控制，尾水管的积水可自流排入集水井，再用水泵排走。
(2)排水廊道。在厂房最低处沿纵轴线设一廊道，各尾水管的积水直接排入廊道，再以水泵排走。由于廊道体积大，尾水管中积水排除迅速，可缩短检修时间。
(3)分段排水。在每两台机组之间设集水井和水泵，担负两台机组的检修排水。
(4)移动水泵。需检修某台机组时，临时移动水泵装在该处进行排水。
2．排水系统的布置要求
水泵集中在水泵房内，集水井设在水泵房的下层。集水井通常布置在安装间下层、厂房一端、尾水管之间或厂房上游侧。集水井的底部高程要足够低，以便自流集水。每个集水井至少设两台水泵，一台工作，一台备用。
四、气系统
1．压气系统的用途
压缩空气分为低压压缩空气和高压压缩空气。
(1)低压压缩空气系统。机组制动；调相运行压水；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；检修时清扫设备，供风动工具使用；通向拦污栅，防冻清污。额定气压为~。
(2)高压压缩空气系统。厂房中所有调速器油压装置的压力油箱充气，调速器压力油箱中约有2/3的体积为压缩空气，以保证调速器用油时无过大的压力波动，额定气压为及4MPa。配电装置如空气断路器的灭弧和操作的用气，以及开关和少油断路器的操作用气，额定气派压为2~5MPa。
2．压气系统的组成及布置
压气系统的组成有空压机、储气罐、输气管、测量控制元件。
用气设备如远离厂房(如高压开关站及进水口)，则在该处另设有压气系统，厂房内高低压系统均要设置。空气压缩机室一般布置在水轮机层，安装间的下面，其噪声很大，要远离中央控制室，并满足防火防爆要求。
五、水电站厂房的起重设备
为了安装和检修机组及其辅助设备，厂房内要装设专门的起重设备。最常见的起重设备是桥式起重机(桥吊)。桥吊由横跨厂房的桥吊大梁及其上部的小车组成，桥吊大梁可在吊车梁顶上沿主厂房纵向行驶，桥吊大梁上的小车可沿该大梁在厂房横向移动，如图11-13所示。
起重设备的型式和吊运方式对厂房上部结构和尺寸影响较大，正确选择起重设备和吊运方式，可减小其宽度或高度。
(一)桥吊的起重量和台数
桥吊的最大起重量取决于所吊运的最重部件，一般为发电机转子，悬式发电机的转子需带轴吊运，伞式发电机的转子可带轴吊运，也可不带轴。对于低水头电站，最重部件也可能是带轴或不带轴的水轮机转
轮。少数情况下，桥吊的起重量决定于主变压器(主变需要在厂内检修时)。
桥式起重机有单小车和双小车两种。单小车设有主钩和副钩，当起重量不大时一般采用一台双钩桥吊；双小车是在桥吊大梁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，起重量大于75t时，可采用双小车桥吊。与单小车相比，双小车桥吊不仅重量轻、外形尺寸小，而且用平衡梁吊运带轴转子时，大轴可以超出主钩极限位置以上，从而可降低主厂房的高度。当机组较大而且台数多于6台时，也可考虑采用两台吊车。两台桥吊可降低厂房高度，运用较灵活。
(二)桥吊跨度与工作范围
桥吊跨度是指桥吊大梁两端轮子的中心距。选择桥吊跨度时应综合考虑下列因素：
(1)桥吊跨度要与主厂房下部块体结构的尺寸相适应，使主厂房构架直接座落在下部块体结构的一期混凝土上。
(2)满足发电机层及安装间布置要求，使主厂房内主要机电设备均在主副钩工作范围之内，以便安装和检修。
(3)尽量采用起重机制造厂家所规定的标准跨度。
桥式起重机的工作范围是指主钩和副钩所能到达的范围，起重机产品目录上给出的吊钩各方向上的极限位置构成吊车的工作范围。如图11-14所示。
图11-14起重机工作范围图
第五节主厂房的布置
水电站主厂房是安装水轮发电机组及其辅助设备的场所，根据设备布置的需要通常在高度方向上分为数层，如图11-15所示。厂房内部布置应根据机电布置、设备安装、检修及运行要求结合水工结构布置统一考虑。
一、发电机层设备布置
发电机层为安放水轮发电机组及辅助设备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡回检查机组、监视仪表的场所。主要设备有发电机、调速柜、油压装置、机旁盘、励磁盘、蝶阀孔、楼梯、吊物孔等，如图11-16所示。
图11-15 某水电站厂房横剖面
图11-16 水电站厂房发电机层平面图
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．调速柜。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安装间内进行，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。每隔一段距离需要设置一个楼梯，一般两台机组设置一个。由发电机层到水轮机层至少设两个楼梯，分设在主厂房的两端，便于运行人员到水轮机层巡视和操作、及时处理事故。楼梯不应破
坏发电机层楼板的梁格系统。
6．吊物孔。在吊车起吊范围内应设供安装检修的吊物孔，以勾通上下层之间的运输，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，平时用铁盖板盖住。
发电机层平面设备布置应考虑在吊车主、副钩的工作范围内，以便楼面所有设备都能由厂内吊车起吊。
二、水轮机层设备布置
水轮机层是指发电机层以下，蜗壳大块混凝土以上的这部分空间。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)、电气设备(如发电机引出线、中性点引出线、接地、灭磁装置等)、厂用电的配电设备，如图11-17所示。
1．调速器的接力器。位于调速器柜的下方，与水轮机顶盖连在一起，并布置在蜗壳最小断面处，因为该处的混凝土厚度最大。
2．电气设备的布置。发电机引出线和中性点侧都装有电流互感器，一般安装在风罩外壁或机墩外壁上。小型水电站一般不设专门的出线层，引出母线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。管道的布置应与使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。
4．水轮机层上、下游侧应设必要的过道。主要过道宽度不宜小于~。水轮机机墩壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为~，高度不小于~，且坡度不能太陡。
图11-17 水电站厂房水轮机层平面图
三、蜗壳层的布置
图11-18为某水电站厂房蜗壳层平面布置，蜗壳层除过水部分外，均为大体积混凝土，布置较为简单。
1．主阀。当引水式电站采用联合供水或分组供水时，在蜗壳进口前设置一道快速闸门或蝴蝶阀，一般称为主阀。
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。
3．一般电站在蜗壳层以下的上游侧或下游侧均设有检查、排水廊道，作为运行人员进入蜗壳、尾水管检查的通道，有的电站还同时兼作到水泵室集水井的过道。
图11-18 水电站厂房蜗壳层平面图
集水井位于全厂最低处，除要求能容纳运行时的渗漏水，还要担负机组检修时的集水、排水任务。
排水泵室一般布置在集水井的上层，有楼梯、吊物孔与水轮机层连接。电站排水都通向下游尾水渠。
四、安装间的布置
(一)安装间的位置与高程
1．安装间的位置
水电站对外交通运输道路可以是铁路、公路或水路。对于大中型水电站，由于部件大而重，运输量又大，所以常建设专用的铁路线，中小型水电站多采用公路。对外交通通道必须直达安装间，车辆直接开入安装间以便利用主厂房内桥吊卸货，因而安装间一般均布置在主厂房有对外道路的一端。如图11-16所示。
2．安装间的高程
安装间的高程主要取决于对外道路的高程及发电机层楼板的高程。安装间最好与对外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期对外交通畅通无阻。安装间最好也与发电机层同高，以充分利用场地，安装检修工作方便。
当水电站的下游尾水过高时，发电机层楼板常低于下游最高尾水位，从而也低于对外道路，这时可以有以下几种方案：
(1)安装间与对外道路同高，均高于发电机层，洪水期对外交通可保持通畅，但安装间与发电机层相邻部分的场面不能加以充分利用，安装间可能因之要稍加长些，同时桥吊的安装高程将取决于在安装间处吊运最大部件的要求，整个主厂房将加高。
(2)安装间与发电机层同高，均低于下游最高水位。这时又有两种处理方式，一种是对外道路在靠近厂房处下坡，由低于下游最高水位处起在路边筑挡水墙，挡水墙一直接主厂房。这种方式的好处是可保持对外交通通畅，但下游水位很高时挡水墙的工程量将太大。二是将主厂房大门做成挡水闸门，洪水时将大门关闭，断绝对外运输，值班人员可由高处的通道进入厂房。
(3)安装间与发电机层同高，而在安装间上专门划出一块货车停车卸货处，此停车处高于安装间而与对外道路同高。这时安装间场面不能充分利用，而厂房的高度可能取决于卸货的要求。
(二)安装间的面积和布置
1．安装间的面积。
安装间与主厂房同宽以便桥吊通行，所以安装间的面积就决定了它的长度。安装间的面积可按一台机组扩大性检修的需要确，一般考虑放置四大部件，即发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮、水轮机顶盖。四大部件要布置在主钩的工作范围内，其中发电机转子应全部置于主钩起吊范围内。发电机转子和水轮机转轮周围要留有1～2m的工作场地。在缺乏资料时，安装间的长度可取～倍机组段长；多机组电站，安装间面积可根据需要增大或加设副安装间。
2．安装间的布置
安装间平面布置见图11-19。安装间的大门尺寸要满足运输车辆进厂要求，如通行标准轨距的火车，其宽度不小于，高度不小于。通行载重汽车的大门宽度不小于，高度不小于。
发电机转子放在安装间上时轴要穿过地板，地板上在相应位置要设大轴孔，面积要大于大轴法兰盘。为了组装转子时使轴直立，在轴下要设大轴承台，并预埋底脚螺栓。
图11-19 安装间平面布置
1—发电机转子；2—发电机主轴孔；3—水轮机转轮4—上机架；5—卡车；6—吊物孔；7—主变器坑
主变压器有时也要推入安装间进行大修，这时要考虑主变压器运入的方式及停放的地点。因为主变
重量很大，尺寸也很大，安装间的楼板常常要专门加固，地板应设专门轨道，大门也可能要放大。
主变压器大修时常需吊芯检修，在安装间上设尺寸相当的变压器坑，先将整个变压器吊人坑内，再吊铁芯，以免增加厂房高度。目前大型变压器常做成钟罩式，检修时吊芯改为吊罩，起重量和起吊高度大为减小，安装间不再设变压器坑。主变吊装如图11-20所示。
第六节主厂房的轮廓尺寸
水电站主厂房布置设计就是确定主厂房的空间尺寸。其设计原则是在满足设备布置和安装、维护、运行、管理的前提下，尽量减小厂房尺寸，以降低造价。
水电站主厂房的空间尺寸指主厂房的长度、宽度和高度，其中长度和宽度称为厂房的平面尺寸。
图11-20 主变吊装图
(a)检修变压器吊出铁芯(b)检修钟罩式变压器吊起钟罩
一、主厂房平面尺寸的确定
(一)主厂房的长度
主厂房的长度包括机组段长度、安装间长度以及边机组段加长。即：
L=nL0+L安+△L
式中L——主厂房的总长度；
n——机组台数；
L0——机组段长度；
L安——安装间长度；
△L——边机组段加长。
(a)蜗壳与机组间距的关系(b)发电机及其通风设备与机组间距的关系
图11-21机组间距
1．机组段长度L0
机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离，也称为机组间距，见图11-21所示。机组段间距一般由下部块体结构中水轮机蜗壳的尺寸控制，在高水头水电站情况下也可能由发电机定子外径控制。
当机组段间距由水轮机蜗壳尺寸控制时，蜗壳平面尺寸确定后，机组段长度L0=蜗壳平面尺寸+2△L。△L为蜗壳外的混凝土结构厚度，混凝土蜗壳一般取~，金属蜗壳一般可取1~2m，边机组段一般取1~3m。某些情况下(尤其是低水头电站)，下部块体结构的尺寸可能取决于尾水管的平面尺寸。
当机组段间距由发电机定子外径控制时，机组段长度L0=D风+B。式中D风为发电机风罩外缘直径，B 为相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取~。为了减小机组间距，最好不将调速器、油压装置和楼梯等布置在两台机组中间。
机组段长度应综合考虑厂房分缝、蜗壳和尾水管厚度的影响，水轮机层和发电机层的布置要求，包括排架柱的布置、调速器接力器坑布置要求、楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置的要求。
2．边机组段加长
由于远离安装间一端的机组段外侧有主厂房的端墙，为了使机组设备和辅助设备处于桥吊工作范围
内，边机组段需要加长△L ，一般取△L =~D 1。
3．安装间长度
安装间的宽度一般与主厂房相同，其面积在第四节安装间布置中已讲述，这时不再重复。安装间的长度一般取L 安＝～L 0。
(二)主厂房的宽度
可以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度B s 和下游侧宽度B x ，如图11-22所示。则厂房总宽度为
B =B x +B s (12-1)
在确定B s 和B x 时，应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求。
图11-22主厂房宽度示意图
(1)发电机层中，首先决定吊运转子(带轴)的方式，是由上游侧还是下游侧吊运。若由下游侧吊运，则厂房下游侧宽度主要由吊运之转子宽度决定。若从上游侧吊运，则上游侧较宽。此外，发电机层交通应畅通无阻。一般主要通道宽2～3m ，次要通道宽1～2m 。在机旁盘前还应留有1m 宽的工作场地，盘后应有～1m 宽的检修场地，以便于运行人员
操作。
(2)水轮机层中，一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备(即油水气管路等)和发电机辅助设备(电流电压互感器、电缆等)。以这些设备布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。
(3)蜗壳层一般由设置的检查廊道、进人孔等确定宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要通畅，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。
一般由厂房机组中心线为基准，分别确定各层上游侧和下游侧所需宽度，再分别找出各层上下游侧的最大值B u 和B d ，则主厂房宽度为B u +B d 。
(4)当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度L k 验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。
一般在高水头电站中，常由发电机层布置要求确定厂房的宽度，而在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度。
二、主厂房的高度及各层高程的确定
水电站厂房的各层高程中，起基准作用的高程是水轮机安装高程。水轮机的安装高程确定以后，其他高程就可逐个确定下来。
1．水轮机的安装高程
水轮机的安装高程是一个基准高程，与水轮机的型式、允许吸出高度和电站下游尾水位等有关。其计算公式为：
X H s w T ++?=?(12-2)
900
)(10?-?+-=H H s σσ(m)(12-3)
式中T ?——水轮机安装高程，m ；
w ?——水电站正常运行时可能出现的最低下游水位，一般可取台机组的过流量相应的尾水位，m ； s H ——水轮机允许吸出高度，m ；
σ——气蚀系数，根据水轮机特性曲线确定；σ?——气蚀系数的修正值，由水轮机厂家提供； H ——计算水头，m ；
?——水电站厂房所在地点的海拔高程。
X ——水轮机压力最低点与安装高程之间的高差，与水轮机的型式有关，见图11-23。
X =b 0/2混流式水轮机 (12-4)
X =轴流式水轮机 (12-5)
水轮机的安装高程确定以后，就可以依据结构和设备的布置要求确定各层高程了。主厂房的各层高程见图11-24。
图11-23不同类型的水轮机吸出高度
(a)竖轴混流式水轮机；(b)竖轴轴流式水轮机；
A ——压力最低点
2．主厂房基础开挖高程F ?
从水轮机安装高程T ?，向下减去尾水管的尺寸(h 2+h 3)，再减去尾水管底板混凝土厚度h 1(根据地基性质和尾水管结构形式而定)，就得到厂房基础开挖高程F ?。可用下式表示：
F ?=T ?-(h 3+h 2+h 1)(12-6)
3．水轮机层地面高程1?
水轮机层设计的原则是要保证蜗壳顶部混凝土的强度，因此要求蜗壳顶部混凝土要有足够的厚度，一般不低于。从水轮机安装高程T ?向上加上蜗壳进口半径和蜗壳顶部混凝土层厚度h 4，可得水轮机层地面高程。金属蜗壳的保护层一般不少于。混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定，或根据国内外已建电站的经验采用，然后在结构设计时进行复核。
图11-24 主厂房的各层高程示意图
水轮机层地面高程一般取100mm 的整倍数。可用下式表示：
1?=T ?+h 4(12－7)
4．发电机装置高程G ?
从水轮机层地面高程加上发电机机墩进人孔高度h 5(一般取~和进人孔顶部厚度h 6(混凝土强度要求，一般为左右)，就可得发电机定子装置高程。可用下式表示：
G ?=1?+h 5＋h 6 (12－8)
式中h 5还须满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度。
5．发电机层楼板高程2?
发电机层地面高程除应满足发电机层布置要求外，还应考虑水轮机层设备布置及母线电缆的敷设和下游尾水位影响。一般情况下，发电机层楼板高程2?应满足下列条件：
(1)保证水轮机层的净高不少于～，否则发电机出线和油气水管道布置困难。如果发电机层楼板面与水轮机层地面之间加设出线层，则出线层底面到水轮机层地面净高也不宜少于。
(2)保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平。大中型水电站厂房总是希望将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上～(由厂房等级而定)。
上述条件并不是在任何情况下均必须满足的。有的河流洪水期与枯水期水位相差悬殊，山区河流尤其是如此，因而在这种情况下将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上是不经济的。这样不仅会增加厂房下部结构部分的混凝土工程量，而且机组主轴增长，既增加金属的消耗，又对机组运行稳定性带来不利。这时，可将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下。但必须在厂房大门和对外的交通口，设置临时性插板以挡洪水；窗台下的墙体采用混凝土防渗，沿进厂的交通道路设防水墙；或者将装配场楼板面高出发电机层楼板面并高于洪水位。
6．起重机(吊车)的安装高程C ?
起重机的安装高程是指吊车轨顶高程，它是确定主厂房上部结构高度的重要因素。它取决于下列要求：机组拆卸检修起吊最大和最长部件(往往是发电机转子带轮或水轮机转轮带轴)时与固定的机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距，垂直净距～(如采用刚性夹具，垂直净距可减小为～，以免由于挂索松弛或吊件摆动而碰坏设备或墙柱；另一方面在装配场检修变压器时，还需满足吊起变压器铁芯所需要的高度。可用下式表示(见图11-25)：
1110972h h h h C ++++?=?(12-9)
式中h 7——发电机定子高度和上机架高度之和(如果发电机定子为埋入式布置，h 7就仅为上机架的高
度)；
h 8——吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；
h 9——最大吊运部件的高度；
h 10——吊运部件与吊钩间的距离(一般在～左右)，取决于发电机起吊方式和挂索、卡具，如图
11-25；
h 11——主钩最高位置(上极限位置)至轨顶面距离，可从起重机主要参数表查出。
图12-25发电机起吊方式和挂索、卡具
(a)悬挂式发电机带轴转子的起吊方式
(b)伞式发电机带轴转子的起吊方式
图11-25中h 12为起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸，可以从起重机主要参数表查出；而h 13为小车
顶与屋面大梁或屋架下弦底面的净距。当采用肋形结构或屋架时，h13=～(指屋架下弦底或屋面大梁底)，小车可在两根屋架间或两极大梁间进行检修；当采用整片屋面厚板时，可在装配场上方留出小车检修用的空间或在厂顶预留吊孔，而不必过多地抬高厂房的高度。
图11-26 两台吊车联合运行利用平衡梁
大型水电站机组台数较多，为了降低主厂房的高度，同时为避免设置一台吊车起重量太大，常设两台吊车来吊装发电机和水轮机。这时，用平衡梁做连接构件。
因此除了吊装部件外，必须考虑平衡梁的重量，通常约增加起重量的10％。当两台吊车联合运行时，水轮机轴用法兰连接于平衡梁上，而发电机转子轴可穿过平衡梁孔，用固定装置连接在平衡梁上(如图11-26)。因此装有两台吊车的水电站厂房可以降低轨顶高程，但在厂房纵轴方向需要加长几米。
?
7．屋顶高程
R
屋顶高程应根据屋顶结构尺寸和形式确定，并应满足起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。
吊车轨顶高程确定以后，根据已知轨顶到吊车上小车高度h12，加上为检修吊车需要在小车上方留
?。
有h13(一般取，根据屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保温防水层的厚度等确定屋顶高程
R 8．安装间的楼板高程
安装间的楼板高程确定见本章第四节。
第七节副厂房布置
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、控制、试验、管理和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。
一、副厂房的组成
副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用等因素。大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房、检修试验副厂房、工作生活副厂房，见表12-1。
二、副厂房的位置
副厂房的位置应紧靠主厂房，基本上布置在主厂房的上游侧，下游侧和端部，可集中一处，也可分两处布置。
1．副厂房设在主厂房的上游侧
这种布置方式的优点是布置紧凑，电缆短，监视机组方便，主厂房下游侧采光通风条件良好。但电气设备线路与进水系统设备互相交叉干扰，引水道可能要增长。适用于引水式、坝后式水电站，坝后式厂房主要是利用厂坝之间的空间。
2．副厂房设在主厂房的下游侧
其优点是电气设备的线路集中在下游侧，与水轮机进水系统设备互不交叉干扰，监视机组方便。缺
点是主厂房的通风和采光受到影响，由于发电机引出母线和变压器布置在主厂房的下游侧，尾水管的振动影响较严重，容易引起电气设备的误操作，运行人员的工作环境不好。另外，副厂房布置在下游侧需延长尾水管的长度，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。如葛洲坝、富春江水电站。
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，给运行人员创造了良好的工作条件，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小，可以减轻机组噪音对中央控制室的影响。缺点是母线与电缆线路较长，投资加大，当机组台数较多时，监视、维护距离较长。适用于引水式电站。
三、副厂房平面布置设计的原则和要求
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，是电站的神经中枢。中控室一般布置控制盘、直流盘、继电保护盘和信号盘、厂用盘、自动调频盘等。
中控室的位置要便于电站的控制、监视并迅速消除故障，电缆长度尽量短，一般布置在发电机层的中部。中控室不宜布置在主变压器场的下层或尾水平台上，因为出现的噪声和振动将会影响继电保护设备的整定值，并使值班人员过度疲劳和注意力分散。
中控室要求宽敞明亮、干燥舒适、安静，具有良好的工作环境。最好用玻璃作隔音墙隔开，既便于观察，又收到隔声效果。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，室内温度、湿度适当，以保证仪表的灵敏度和准确性。
中控室面积根据电站规模、性质和对电站的要求而定，一般为60~100m2。室内净高一般为4~5m。
2．集缆室
又称电缆夹层，布置在中控室和继电保护盘室的下层，面积等于或稍小于中央控制室。室内只有电缆和电缆吊架，布置简单，室内净高一般为2~3m，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。集缆室安全出口不少于两个，并应做好防潮设计。
3．继电保护盘室
布置在中控室附近，当开关站距主厂房较远，尤其是在高程相差很大情况下，可将输电线路保护盘室布置在开关站。
4．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。低压开关室的位置布置在主变压器与发电机之间，与发电机层同高程的副厂房内。
开关室一般不设窗户，要满足通风、防潮、防火、防爆的要求。开关室长度超过7m时，须两端设出口，超过60m或通向防爆间隔通道长度大于40m时，宜设三个出口，门朝外开，两个出口相距不宜超过30m，开关室不应布置在浴室或厕所下面。耐火等级不应低于2级。采用自然通风，当不能满足温度要求或发生事故排烟困难时，可考虑增设机械通风装置。
5.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。这些房间要毗邻于中控室且同一高程，室内最小高度为～。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无线或微波发射塔。
6.直流设备室
包括蓄电池室、储酸室、充电机室、通风机室及套间等。这些房间作为整套布置在一起，一般布置在副厂房的一端，并靠近用电设备，以缩短直流配电盘的电缆长度。不允许布置在中控室、配电装置室（开关室）和通讯室的上方，以免酸性残液渗到下面房间。其要求为：
(1)蓄电池室是向厂房内电气设备提供直流电源，并作为备用电源。采用人工照明，不设窗户，避免硫酸气产生的氢气在阳光直晒下引起爆炸。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（缝中填耐酸砂浆）或耐酸性沥青地面，并有适当的排水坡度。
(2)储酸室储存电池所用的酸类，应尽量靠近蓄电池室。为了防止酸气外溢，酸室一般用套间与其他房间分开，墙壁要较厚，地板、墙壁、顶棚要考虑耐酸问题；
(3)通风机室和套间的作用是排除有害酸气，防止有害气体扩散，应采用单独的通风系统。
(4)充电机室是向蓄电池充电的，最好布置在与蓄电池室毗邻的房间内。
7．厂用电设备室
厂用变压器可布置在厂外主变压器旁；如厂内有空间，也可布置在厂内，尽可能靠近开关室，以缩短连接母线的长度。每台厂用变压器应布置在防火、防爆的单独小间，并与水轮机层同高，且设专用走廊。厂变一般就地检修，门朝外开，地面有2％坡度倾向集油槽(干式变压器可不设坡)。
厂用高压成套开关柜，通常布置在水轮机层母线室附近，不宜布置在发电机层或距中控室太近。厂用低压配电装置，又称动力盘，一般应集中布置在单独房间。
8．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。发电机母线廊道位置宜布置在发电机出线方向的一侧，并靠近主变、厂变的位置，其面积和层高取决于母线的数量和带电安全距离的要求。母线竖井应设有巡视、检修用的电梯和楼梯，每隔4～5m设维修平台，平台和楼梯宽度均不应小于。
9.各种试验室和车间
电气试验室的试验对象是二次回路的设备和500V以下的电气设备，最好布置在中控室附近。电气试验室要求通风、防尘和防潮措施，不宜布置在尾水管上部。
高压试验室的试验对象是3kV以上的电气设备，这些设备一般比较笨重，搬运不便，因此高压试验室应布置在与发电机同高程的安装间附近或副厂房内。
电工修理间和电气工具间，应布置在靠近发电机层交通方便处。机修车间可单独布置在厂外，尽量靠近厂房。
10．办公室及生活用房
值班室和调度室一般与中控室邻近，并与主厂房联系快捷、方便。行政办公及生活用房可设在厂外单独房间内，要求布置在较安静的地方。
副厂房可采用两层或两层以上的砖混结构，其尺寸可根据副厂房各层的平面布置要求，协调上下层关系，定出副厂房的长度和宽度。根据工程经验，副厂房的宽度一般为6~9m。
副厂房的面积和内部各房间布置应根据机电设备布置、维修、试验及管理需要，结合厂房具体条件综合考虑确定。表12-1可供初步设计阶段参考。
第八节厂房的采光、通风、交通及防火
水电站厂房必须妥善考虑采光、通风、取暖、防潮、防火保安、交通运输等问题，以确保水电站的正常运行，并给运行人员提供良好的工作环境。
一、采光
地面厂房应尽可能采用自然采光，布置主副厂房时要考虑开窗的要求。主厂房自然采光主要靠厂房两侧的大窗，吊车梁以上的窗子主要起通风的作用，大窗开在构架柱之间的墙上，为长形独立窗。窗宽度不要太小，使照明均匀。窗的高度一般不小于房间进深的1/4。窗下槛在发电机层楼板以上不宜超过1～2m，以保证窗子附近有足够的光线，并便于通风。
水电站厂房设计(图文讲解)
水电站厂房设计 第一节水电站厂房的任务、组成及类型 一、水电站厂房的任务 水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。 水电站厂房的主要任务： (1)将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。 (2)布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 (3)布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。 二、水电站厂房的组成 (一)从设备布置和运行要求的空间划分 主厂房：布置水电站的主要动力设备(水轮发电机组)和各种辅助设备，设置装配场(安装间)。 副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。 主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。 高压开关站：装设高压开关、高压母线、和保护措施等设备的场所，高压输电线由此送往用户。 此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。 水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。 (二)从设备组成的系统划分 水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统 (1)水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2)电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 (3)电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
风江水电站2×65MW设计_毕业设计
风江水电站2×65MW设计
摘要 本毕业设计主要是对风江水电站电气部分进行设计，该水电站的总装机容量为2×65=130MW。主接线方式采用单母线分段接线。主要内容包括主接线方案设计、主要设备选择、短路电流计算、电气一次设备的选择、计算。通过对水电站的一次主接线设计、短路电流的计算及主要电气设备的选行型及参数确定，较为细致地完成了风江水电站的设计。 毕业设计的过程是将理论与实际相结合的实践过程，起到学以致用，巩固和提升了对电气工程及自动化专业所学知识的运用和理解，树立工程设计的观念，提高了电力系统设计的能力。通过毕业设计，让我们理论联系实际，系统、全面地掌握所学知识，培养我们分析问题、工程计算和独立工作的能力，让我们树立工程观点，初步掌握发电厂电气部分的设计方法。并在计算、分析和解决工程实际问题等方面得到训练，为今后从事电力行业有关设计、运行、科研等方面的工作奠定坚实的理论基础。 这次毕业设计的课题来源于风江水电站，主要针对风江水电站在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，通过经济技术经济比较，确定推荐的最佳方案，并对其进行短路电流计算，对发电厂用电设备进行选择，然后对各级电压配电装置进行设计。在这些设计过程中需要用到各种电力工程设计手册，并借用CAD辅助绘图工具绘制电气主接线图。 通过本论文的研究，可以使风江水电站安全、可靠、经济地在系统中运行，保证其持续可靠、稳定地供电，同时也能提高自己使用CAD、word等软件的能力，培养了自己工程设计的概念，是对大学5年所学理论知识与实践的融会贯通的结晶。 关键词: 发电厂变压器主接线短路电流计算设备选型继电保护
水电站厂房设计
水电站厂房设计 一、水电站厂房的任务 水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动 的场所。 水电站厂房的主要任务： (1) 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运 行、管理、安装、检修等条件。 (2) 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 (3) 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。 二、水电站厂房的组成 (一) 从设备布置和运行要求的空间划分 主厂房：布置水电站的主要动力设备(水轮发电机组)和各种辅助设 备，设置装配场(安装间)。 副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。 主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器 升压后，再经输电线路送给用户。 高压开关站：装设高压开关、高压母线、和保护措施等设备的场所， 高压输电线由此送往用户。 此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。 (二) 从设备组成的系统划分 水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统 (1) 水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前 的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2) 电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母 线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 (3) 电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。 (4) 机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作 控制设备。 (5) 辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。 水电站厂房组成(设备组成) (三) 从水电站厂房的结构组成划分 1．平面：主机室+安装间 主机室：水轮发电机组及辅助设备布置在主机室，是运行和管理的 主要场所；
水电站厂房的设计说明
绪论 水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。 水电站厂区包括： （1）主厂房。布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。 （2）副厂房。布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。 （3）主变压器场。装设主变压器的地方。电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。 （4）开关站（户外高压配电装置）。装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。 由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不相同，所以厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型： 1. 坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。 2. 河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如西津水电站厂房。若厂房机组段还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），。 3. 引水式厂房。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。 水电站厂房是专门的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其设计有以
水电站厂房课程设计
2015年秋水利水电工程专业水电站厂房课程设计 1.课程设计的目的 课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算，制图和应用技术资料的技能。 2.工程枢纽概况 水库库区跨越S、N两河，地处MY县城以北20km，两条河在MY县城以南约10km 处汇合成SN河。 水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。 水库各特征水位如下： 死水位：▽126.0m 正常高水位：▽157.50m 设计洪水位：▽158.20m 校核洪水位：▽159.50m 坝顶高程：▽160.00m 主要建筑物包括： （1）挡水建筑物 有N、S主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为N河主坝，高66.4m，S河主坝高56m，各副坝15.7m～39m不等。 （2）泄水建筑物 ①溢洪道：有S河左岸第一、第二溢洪道。第一溢洪道为正常溢洪道，底部高程▽140m，宣泄超过100年一遇的洪水，为5孔带胸墙式河岸溢洪道。 第二溢洪道为非常溢洪道，与第一溢洪道配合，宣泄1000年洪水，底部高程▽148.5m，为5孔开敞式河岸溢洪道。 ②隧洞： a. N河左岸发电隧洞，用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄10000年一遇特大洪水。进水塔进口底部高程为▽116.0m，洞径6m，洞长416m，底坡i=1/400，调压室为园筒式，内径17.14m，调压室后接2根埋藏式压力钢管，管径5.5m，管长125m。
b. S河发电泄水隧洞，任务是施工导流，发电、灌溉、供水和泄水。 见图1所示。 ③坝下廊道： 为施工期的临时建筑物，施工导流采取S、N两河分别导流的方式，故设N河导流廊道、 210 180 150 图一：枢纽布置图（1：3000） S河导流廊道，可宣泄20年一遇洪水，另有南石骆驼输水廊道，用以泄放3个流量的
水电站毕业设计
目录 摘要 (1) 前言 (2) 第一部分：水力机组选型设计和调节保证计算 (3) 1水轮机的选型设计 (3) 1.1水轮机选型设计概述 (3) 1.2水轮机选型设计的任务 (3) 1.3水轮机选型的原则 (3) 1.4水轮机选型设计的条件及主要参数 (3) 1.5水轮机台数及型号的选择 (4) 1.6初选工况点A (5) 1.8额定转速的确定 (6) 1.9 效率及单位参数的修正 (7) 1.10 核对所选择的真机转轮直径 D................................... 错误!未定义书签。 1 1.11 确定水轮机导叶的最大可能开度 a.......................... 错误!未定义书签。 ok 1.12计算水轮机额定流量 Q ............................................... 错误!未定义书签。 r H ................................... 错误!未定义书签。 1.13确定水轮机的允许吸出高度 s 1.14计算水轮机的飞逸转速 (19) 1.15 计算水轮机轴向水推力∞ P ......................................... 错误!未定义书签。 1.16 估算水轮机的质量 (20) 1.17 绘制水轮机运转综合特性曲线 (20) 2水轮发电机的的初步选择计算 (24) 2.1水轮发电机的结构形式和冷却方式 (24) 2.2发电机主要尺寸的估算 (24) 2.3发电机外形尺寸估算 (25) 2.4水轮发电机的质量估算 (26) 3调节保证计算 (27) 3.1调节保证计算概述 (27) 3.2调节保证计算的标准 (27) 3.3计算基本数据 (27) L . 错误!未定义 3.4计算设计水头、最大水头下额定出力时引水系统的∑i i V 书签。 T和关闭规律 (28) 3.5假定导叶的直线关闭时间 f 3.6水击压力上升计算 (28)
毕业设计-小型水电站电气部分设计
毕业设计成果 Graduation practice achievement 设计项目名称110KV变电站初步设计
序 毕业设计是我们完成大学学习的最后一次总结与学习的机会，是对我们所学各门功课的综合运用与提高。通过这次毕业设计，巩固与加深了我们所学的理论专业知识，锻炼了我们分析与解决实际工程问题的能力培养和提高了我们综合实用技术规范，技术资料和进行有关计算，设计和绘图，编写技术文件的初步技能，为今后的工作和学习打下坚实的基础。 这次的毕业设计是由仇新艳老师带领的，在设计期间老师和我们共同讨论，一起学习，对我的启发良多。对此我很感谢仇老师的耐心指导，尤其是仇老师碰到问题时那积极解决问题的态度很值得我学习。 最后我还要感谢我们这组同学，在设计期间，大部分都是经过我们的仔细讨论我才解决了我的一些疑惑。通过短路电流的计算，教会了我对于高压电气的具体选型及校验方法；对于在设计过电压防护中我学会了如何来确定避雷针的高度；对于厂用变压器的选择，我也有了很深刻的认识。以上种种问题的解决，才使我的毕业设计最后能按时的完成，对此我很感谢。 这期间我查阅了大量的资料，极大的锻炼了我搜集资料和分析资料的能力，为我以后的就业提供了很大的帮助。最后我很感谢学院的领导和老师们对我这三年的教育和关怀。
目录 序 第一章原始资料 (4) 1.1水能资料 (4) 1.2 电力系统资料 (4) 第二章电气主接线设计 (6) 2.1 电气主接线设计概述 (6) 2.2 主接线方案的选择 (7) 第三章短路电流计算 (9) 3.1 短路电流计算的目的 (9) 3.2 短路电流计算的一般规定 (9) 3.3 短路电流计算的内容 (9) 3.4 短路电流计算方法 (10) 3.5 短路电流的计算 (10) 第四章厂用电的设计 (23) 4.1 厂用电设计的基本要求 (23) 4.2 水电站厂用电的特点 (23) 4.3 统计原则及计算分析过程 (23) 4.4 厂用电气的选择 (26) 4.5校验 (27) 第五章电气设备的选择及校验 (28) 5.1 35KV断路器选择与校验 (28) 5.2 35KV隔离开关选择与校验 (29) 5.3 35KV电流互感器选择与校验 (30) 5.4 35KV电压互感器选择与校验 (31) 5.5 熔断器的选择与校验 (32) 5.6 避雷器的选择 (33) 5.7 母线的选择 (33) 5.8 6.3KV开关柜及电气设备的选择 (34) 第六章过电压保护 (37) 6.1 造成水电站事故的原因 (37) 6.2 感应雷和雷电侵入波的防护 (37) 6.3 直击雷的防护 (37) 参考文献 (39) 附图
沁河河口村水库大机组电站厂房设计
沁河河口村水库大机组电站厂房设计 刘增强 柴志阳 孟旭央 （黄河勘测规划设计有限公司 工程设计院） ［摘 要］河口村水库以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电和改善河道基流等综合作用。电站分大机组和小机组两个电站，总装机容量为11.6 MW。其中大电站以发电为主，并提供生态基流，装机容量为10 MW；小电站兼发电和向沁北电厂供水双重任务，装机容量为1.6 MW。本文主要讲述大电站的厂区布置、结构布置、副厂房结构布置设计优化及稳定应力计算等内容，为类似工程的设计可提供一定参考价值。 ［关键词］电站厂房 河口村水库 沁河 1 工程概述 河口村水库位于黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处，下距五龙口水文站约9 km，属河南省济源市克井乡，是控制沁河洪水、径流的关键工程，也是黄河下游防洪工程体系的重要组成部分。开发任务是“以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电、改善河道基流等综合利用”。水库总库容3.17亿m3，最大坝高122.5 m，正常蓄水位275 m。 电站分大、小机组两个电站，总装机容量11.6 MW。大电站以发电为主，并提供生态基流；小电站兼发电和向沁北电厂供水双重任务。大机组电站为岸边式地面厂房，由2台混流式水轮发电机组、安装间及副厂房组成，总装机容量为10 MW，额定水头76.00 m，单机额定流量7.80 m3/s，机组安装高程为171.20 m。 根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），确
定河口村坝址场地地震动反应谱特征周期为0.40 s，地震动峰值加速度0.1 g，确定电站抗震设计烈度为7度。 河口村水库工程等别为Ⅱ等，属大（2）型。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），电站厂房及次要建筑物为3级，电站厂房按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。 2 大机组电站厂区布置 大电站采用岸边式地面厂房布置型式，安装间布置在主机间右侧，中控室及交接班室均布置在安装间的上游侧，主变压器布置在主机间上游室外地面高程180.00 m的平台上，考虑主变检修、消防等要求，两台主变压器之间，变压器与主厂房、中控室分别通过防火墙分隔。 厂房上游侧设置不小于4.00 m宽的消防通道，路面高程为180.00 m，可以满足消防车作业的需要，净空高度无障碍，满足有关规范要求。主厂房的对外交通出入口，布置在安装间右山墙侧，与进厂公路平顺相连。 尾水平台高程为180.00 m，高于200年一遇校核尾水位179.45 m。机组尾水闸门孔口尺寸为2.82 m×1.34 m（宽×高），底坎高程168.39 m，采用平板钢闸门，两台机组共用一台单轨移动式启闭机，为满足尾水闸门检修要求，计算确定起闭机牛腿底高程为185.30 m。
水电站设计方案
坝后式水电站毕业设计 5.1 设计内容 5.1.1 基本内容 5.1.1.1 枢纽布置 (1) 依据水能规划设计成果和规范确定工程等级及主要建筑物的级别； (2) 依据给定的地形、地质、水文及施工方面的资料，论证坝轴线位置，进行坝型选择； (3) 论证厂房型式及位置； (4) 进行水库枢纽建筑物的布置(各主要建筑物的相对位置及形式，划分坝段)，并绘制枢纽布置图。 5.1.1.2 水轮发电机组选择 (1) 选择机组台数、单机容量及水轮机型号； (2) 确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D1、转速n、吸出高度Hs、安装高程Za)； (3) 选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗売单线图； (4) 选择尾水管的型伏及尺寸； (5) 选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置。 5.1.1.3厂区枢纽及电站厂房的布置设计 (1) 根据地形、地质条件、水文等资料，进行分析比较确定厂房枢纽布置方案； (2) 核据水轮发甴机的资料，选择相应的辅助设备，进行主厂房的各层布置设计； (3) 确定主厂房尺寸； (4) 副厂房的布置设计； (5) 绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层和蜗壳层平面图各?张。 5.1.0 选作内容 5.1.2.1 引水系统设计 (1) 进水口设计。确定进水口高程、型式及轮廓尺寸； (2) 压力管道的布置设计。确定压力管道的直径；确定压力管道的布置方式和各段尺寸；
5.2 基本资料 本水电站在MD江的下游，位于木兰集村下游2km处。坝址以上流域控制面积30200km2。 本工程是一个发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运及养鱼等综合利用的水利枢纽。电站投入运行后将承担黑龙江东部电网的峰荷，以缓解系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面。 本工程所在地点交通比较方便，建筑材料比较丰富，是建设本工程的有利条件。电站地理位置图见图5-1。
水电站厂房设计
第十一章水电站地面厂房布置设计 第一节水电站厂房的任务、组成及类型 一、水电站厂房的任务 水电站厂房是水能转为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺地引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。 水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体，在厂房的设计、施工、安装和运行中需要各专业人员通力协作。 二、水电站厂房的组成 水电站厂房的组成可从不同角度划分。 (一)从设备布置和运行要求的空间划分 (1)主厂房。水能转化为机械能是由水轮机实现的，机械转化为电能是由发电机来完成的，二者之间由传递功率装置连接，组成水轮发电机组。水轮发电机组和各种辅助设备安装在主厂房内，是水电站厂房的主要组成部分。 (2)副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。 (3)主变压器场。装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。 (4)开关站(户外配电装置)。为了按需要分配功率及保证正常工作和检修，发电机和变压器之间以及变压器与输电线路之间有不同电压的配电装置。发电机侧的配电装置，通常设在厂房内，而其高压侧的配电装置一般布置在户外，称高压开关站。装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。 水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。 (二)从设备组成的系统划分 水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统 (1)水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2)电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 (3)电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统，如图11-1所示。
水电站厂房课程设计
《水电站》课程设计目录 目录 第一章任务书 (1) 1.1 目的 (1) 1.2 设计内容和要求 (1) 1.3 应提交的设计成果 (1) 第二章基本资料 (2) 2.1 工程概况 (2) 2.2 电站枢纽 (2) 2.3 设计依据及参数 (2) 第三章设计过程 (5) 3.1 确定设备尺寸 (5) 3.1.1 蜗壳尺寸 (5) 3.1.2 水轮机和尾水管尺寸 (6) 3.1.3 发电机尺寸 (7) 3.2 厂房尺寸 (7) 3.2.1 主厂房的平面尺寸 (7) 3.2.2 主厂房的立面尺寸 (9) 3.3 主厂房各层布置 (10) 3.3.1 发电机层布置 (10) 3.3.2 水轮机层布置 (11) 3.3.3 蜗壳层布置 (12) 3.4 副厂房的布置 (12) 3.5 厂区枢纽布置 (12)
第一章任务书 1.1 目的 通过本设计，进一步巩固和加深水电站厂房部分的理论知识，使学生初步掌握水电站厂房设计的步骤和方法，培养和提高学生独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。 1.2 设计内容和要求 根据给定的原始资料及机电设备，决定厂房在枢纽中的位置，进行厂区和厂房内部的布置，确定厂房的轮廓尺寸。 1.3 应提交的设计成果 （－）设计说明书一份。 （二）水电站厂房设计布置图三张： 1、沿机组中心线厂房横剖面图（1：100）； 2、发电机层平面图（1：100－1：200）； 3、水轮机层、蜗壳层综合平面图（1：100－1：200）。 （三）厂房枢纽布置简图一张（1：1000）。
第二章基本资料 2.1 工程概况 湘贺水利枢纽位于向河上游，河流全长270km，流域面积6000km2，属于山区河流。本枢纽控制流域面积1350km2，总库容22.15m3，为多年调节水库。 本枢纽的目标是防洪和发电。主要建筑物有重力拱坝，坝高77.5m，弧长370m；泄洪建筑物；开敞式溢洪道或泄洪隧洞；发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。水电站总装机60MW，装机4台，单机15MW。电站担任工农业负荷，全部建成后担任系统灌溉负荷。 2.2 电站枢纽 电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径5.5m，支洞内径3.4m，厂内装置4台混流式立式机组，出线方向为下游，永久公路通至左岸，开关站布置在左岸开阔平地上。 2.3 设计依据及参数 （一）水库及水电站特征参数 （1）水库水位。水库校核洪水位为140.00m，水库设计洪水位为137.00m，水库正常蓄水位为125.00m，水库发电死水位为108.00m，设计洪水尾水位为77.00m，校核洪水尾水位为78.50m。 （2）厂址水位—流量关系见表2—1. （3）水电站特征水头。最大水头为56.00m，最小水头为38.00m，平均水头为50.84m， 2
水电站厂房课程设计计算书1
2013年秋季学期课程设计 水利与环境学院系（院）水利水电工程专业 题目水电站厂房课程设计 学生姓名胡浩凡 班级10水利水电工程（1）班 学号2010101143 指导教师朱士江 日期2014 年01 月08 日 三峡大学教务处订制
水电站厂房课程设计说明书 1 绘制蜗壳单线图 1.1蜗壳的型式： 首先，本水电站水轮机的最大工作水头80.440＞=m H m m ，应采用金属蜗壳；其次，由水轮机的型号HL220—LJ —120，可知本水电站采用金属蜗壳。 1.2蜗壳主要参数的选择 金属蜗壳的断面形状为圆形 为了获得良好的水力性能，圆形断面金属蜗壳的包角一般取φ0 =345°（P98）。 由基本资料可知: 3max 12.03m /s =Q 蜗壳进口断面流量max 0360 ?= c Q Q 3345 12.0311.53/360 = ?=c Q m s 。 由图4—30（P99）查得蜗壳进口断面平均流速 6.6/=c V m s 。 1.3座环尺寸 查金属蜗壳座环尺寸系列表可知，表中最小转轮直径为1800mm 。对表中数据进行分析，发现转轮直径和座环内外径成线性关系，利用excel 拟合直线，求出 17.3074983.11+=D D a ， 54.1852938.11+=D D b 。 当11200=D mm 时 mm D a 2105=，mm D b 1738=，则mm r a 5.1052=，mm r b 869=。 其中：b D —座环内径；a D —座环外径；b r —座环内半径；a r —座环外半径。
座环示意图如下图所示 座环尺寸（单位：mm ），比例1:100 1.4蜗壳的水力计算 1.4.1对于蜗壳进口断面（P100） 断面面积20max 34512.03 1.75360360 6.6 ??= ===?c c c c Q Q F m V V 断面的半径0max max 0.746360360 6.6ρπ π = = = =???c m V 。 从轴中心线到蜗壳外缘的半径：max max 2 1.052520.746 2.545ρ=+=+?=a R r m 。 1.4.2 对于断面形状为圆形的任一断面的计算 设i ?为从蜗壳鼻端起算至计算面i 处的包角，则该计算断面处的max 360 i i Q Q ?= ， i ρ= 2i a i R r ρ=+。 其中：3max 12.03/=Q m s ， 6.6/=c V m s ， 1052.5 1.0525==a r mm m 。 表 １—１
水电站厂房设计及问题分析与解决措施一
水电站厂房设计及问题分析与解决措施 摘要：随着科学技术的快速发展，我国的水电站建设越来越多，伴随着的水力发电被广泛应用起来。然而水电站厂房建设是水电站的基础建设，只有合理地对水电站厂房进行设计，在施工中解决问题，才能根本的解决水电站厂房的建设问题。本文主要分析了水电站厂房设计，并对水电站厂房建设存在的问题和解决措施进行了探讨。 关键词：水电站厂房；设计；问题；解决措施 一、水电站厂房设计 1.1 方案确定 在水电站厂房的方案确定过程中，应对厂址的地质、地形、水文条件以及施工单位具体要求等方面做实地考察与研究，并确定最佳的建设方案。例如在考察过程中，可确定河床式或者引水式以及长尾水渠式等形式，以确保使其发挥最大的效果。 1.2 布置特点 在厂房的布置方面，对于地形特点的依赖性更大。包括各个建筑的排布形式、溢洪坝位置、厂房布置位置等方面。核心方面就是发电厂房，特别要考虑河床弯道水流的影响, 应使水流进出厂房顺畅, 泥砂不易淤积, 确保安全运行, 管理方便。以某水电站建设为例，在建设过程中，发现河床较宽，因此可采用“一”字形排布；同时与闸坝结构合为一体，便于利用水力条件。在这一过程中，还需要保证施工的安全可靠。 1.3 参数标准 在厂房本身的设计过程中，需要充分考虑水源的蓄水深度、总水含量、装机容量等方面，同时也需要考虑附近农田的面积。以确保水电站在发电的过程中，也具有灌溉、泄洪及蓄水等综合作用。一般来讲，根据当地近100 年来的气候特点，对水电站厂房的抗风、抗震能力需要论证，并给与相应的极限范围。 1.4 配套设施的布置设计 (1)主变压器与开关站 主变压器可安置两台，紧邻安装场，同时可利用钢轨道进行推进。对于开关站来说，为保证其安全可靠，采取户内式结构。同样紧邻安装场，距离约15 米。实际执行过程中，有两回进线、四回出线的形式进行，提高了效率。 (2)交通安排 厂房内部的交通较为便利，上下层之间有楼梯连接，各个工作室或者设施之间有通道连接。在室外也有各类通道相连，便于人行和机动车辆行驶。 (3)排水系统 对于厂房的排水系统，主要由深水泵及集水井完成。并在厂房机组上游布置排水廊道。在实际应用过程中，与集水井相通。为了防洪需要和不至于发生洪水淹没厂房的事故，下游最高洪水位低于厂区地面高程，厂区排水均通过地面排水沟自动排至下游尾水渠内。
最新整理水电站厂房设计资料
水电站厂房设计 指导老师：徐寅 一、任务书 1、设计技术要求 厂房课程设计重点是主厂房内部主要设备和结构的布置，以及轮廓尺寸的决定，设计图应符合工程图纸的要求，说明书应能说明设计内容，文字通顺，整洁
2、 工作内容 水电站厂房课程设计要求学生根据所给任务书，利用说给的资料，完成下列工作： 用简略的方法选择厂房的主要和辅助设备 进行厂区和厂房内部布置，决定厂房的轮廓尺寸 绘制设计图纸和编写设计说明书 二、工程概况 该水电站是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m ，坝址以上控制流域面积564k ㎡，占全流域面积的75.3%，多年平均流量为s m /6.173水库总库容为3810783.2m ?，属多年调节。厂房为坝后式，安装3台8000KW 机组，总装机容量KW 4104.2?，保证出力5500KW ，多年平均发电量h KW ??4107260，年利用小时3025h ，在系统中（地方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。 在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。隧洞直径为5.2m 。隧洞出口设有放空水库用的闸门。在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m ，然后以三根m 2Φ的钢支管与机组相连。 本工程规模属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。 三、主要设备 1、水轮机和发电机 电站最大水头H max =64.3m ，加权平均水头H cp =59.63m ，最小水头H min =38.02m 。按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。水轮机的型号为HL220-LJ-140，单机额定出力为8333KW ，该机组适用H max =65m ，H min =38m ，额定流量16.5m 3/s ，和电站水头范围比较匹配。发电机型号为SF8000-16/3300，单机额定出力8000KW （悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。水轮机导叶b0为0.35m 。水轮机带轴长3.74m ，发电机转子带轴长 4.785m.。一台机组在设计水头、额定出力下运行的尾水位为100.1 m 。 2、调速器：选用 YDT-3500型电气液压式 3、主阀：采用卧式液压型摇摆式接力器双平板偏心蝴蝶阀
水电站毕业设计论文(学术参考)
摘要 本次毕业设计的主要任务是根据原始资料进行一个发电厂主接线的初步设计，并对其一次设备进行选择,进而对继电保护进行规划和对配电装置进行规划。设计主要内容包括：电气主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择、校验及配电装置初步设计和继电保护的规划等。主要的电气设备选择有：主变压器、高压厂用变压器、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器及母线等的选择。 电气主接线是发电厂的主要环节，故本文对数个电气主接线方案进行了技术经济综合比较，确定了一个较佳方案，并根据此方案对全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护的规划等，进行了详细的设计和说明。本设计包括六部分：电气主接线选择，电气设备选择，短路电流计算，配电装置规划，继电保护规划及其整定。 关键词：发电厂；主接线；短路电流；电气设备；配电装置；继电保护
ABSTRACT This graduation project topic is s according to the first hand information designs a electric power plant, and mainly carries on the design to its equipment. Then design the power distribution equipment and relay protection planning. Designs the main content to include: The electrical host wiring design, the wiring design, the short-circuit current computation, the main electrical equipment choice , the verification and the power distribution equipment preliminary design and relay protection planning and so on. The main choice electrical equipment includes: The main transformer, the high-pressured factory use the transformer, the high-pressured circuit breaker, the isolator, the current transformer ,the voltage transformer, the arrester and the generatrix and so on. Main electrical scheme is the main part of substation, so this thesis synthetically compares several main electrical schemes from technical and economic aspects and picks up one preferable scheme. According to the chosen scheme, detailed design and instruction are carried out about the electric apparatus selection, distribution equipment arrangement, relay protection, and so forth.This thesis consist of six parts：main electrical scheme select，main choice electrical equipment，short-circuit current calculation，distribution equipment arrangement, relay protection and verification on the selection short dot. Key words: electric power plant; electrical main wiring; short-circuit current; electrical equipment; the power distribution equipment; relay protection
中小型水电站电气部分初步设计毕业设计论文
郑州电力职业技术学院 学生毕业论文 论文题目：中小型水电站电气部分初步设计 院系：电力工程系 年级： 2011级 专业：发电厂及电力设备 摘要 本篇毕业设计主要是对某水电站电气部分的设计，包括主接线方案的设计，主要设备选择，短路电流计算，电气一次设备的选择计算。通过对
水电站的主接线设计，主接线方案论证，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，较为细致地完成电力系统中水电站设计。 限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制，本毕业设计主要完成了对水电站电气主接线设计及论证，短路电流计算，电气一次设备的选择计算，电气设备动、热稳定校验、电气设备型号及参数的确定做了较为详细的理论设计，而对其他方面分析较少，这有待于在今后的学习和工作中继续进行研究。 关键词 电气主接线；短路电流；电气一次设备。
目录 摘要 ..........................................................I Abstract ...................................... 错误！未定义书签。 第1章前言 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2水电站电气部分研究的背景 (2) 1.3本课题的研究意义 (2) 1.3.1 电站电气主接线的论证意义 (2) 1.3.2 电气一次设备和二次设备选择及计算的意义 (3) 1.3.3 短路电流计算的意义 (3) 1.3.4 本课题研究的现实意义 (3) 1.4本课题的来源 (4) 1.5论文设计的主要内容 (4) 第2章主接线方案确定 (5) 2.1电气主接线释名 (5) 2.2主接线方案的拟定 (5) 2.2.1 方案一 (5) 2.2.2 方案二 (6) 2.2.3 方案三 (6) 2.2.4 方案比较说明 (7)
水电站厂房施工组织设计..
顺河水电站厂区工程 施 工 组 织 设 计 重庆黄浦建设（集团）有限公司顺和水电站工程项目部
二○一一年二月四日 1.1 施工条件 1.1.1 工程概况 顺和水电站位于阿坝藏族羌族自治州九寨沟县境内，是汤珠河干流水电梯级开发方案规划的第二级电站。本电站首部位于汤珠河与勿角沟交汇处下游约100m，距上游马家电站厂房约110m，电站经左岸约8.24km的隧洞，于甘沟水文站下游约200m 处汤珠河左岸的Ⅰ级漫滩阶地上建厂房，电站额定水头206m，引用流量12.1m3/s，装机规模21MW。本电站开发任务以发电为主，兼顾下游河道减水段生态环境用水。工程区沿河有平武至九寨沟的S205 公路通过。汤珠河邻近九寨沟县县城（马家磨至县城直线距离约11km，河口至县城直线距离约11 km）。该城距阿坝州州府马尔康约500km；距盆中重镇绵阳市323km；距省府成都市426km；距甘肃省文县60km。 1.1.2 工程布置及建筑物 本电站为引水式电站，由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽三部分组成。 1.1. 2.1 厂区枢纽 厂区主要建筑物有主机间、安装间、副厂房、升压站、尾水建筑物、进厂公 路、防洪堤等。 主机间共三层即发电机层、水轮机层、蜗壳层，主机间长21.20 m，宽 15.40m，高26.08m。内设2 台单机容量为10.5MW 的SF10.5-8/2600 发电机和两台HLA542-LJ-10125水轮机，机组间距9.00m，安装高程1367.12m。 安装间位于主机间上游侧,长15.40m，宽11.20m，为避免不均匀沉降，二者之
间设沉降缝，缝宽2cm。 副厂房位于在主机间沿河流流向的左侧，长32.52m、宽8.00 m、高11.44m， 为避免不均匀沉降，二者之间设沉降缝，缝宽2cm。 升压站位于主机间的左侧,由覆盖层明挖以及回填形成升压站平台。平面上基本呈“T”布置，长52 米、宽29.5 米，地面高程1373.58m，场内布置有两台容量分别为40MVA、16MVA油浸式变压器各一台，由通过厂区的公路可直接进入升压站。 厂房尾水采用正向出水布置，出口与原河床相接。 进厂公路由现有公路延伸扩建而成,总长约30m，坡度为2%。 1.1.3 自然条件 1.1.3.1 自然地理 本电站位于白水江下游右岸支流——汤珠河上，电站闸址位于九寨沟县两河口附近，闸址控制集水面积502km2，厂址位于九寨沟县甘沟水文站附近，控制集水面积567km2。 白水江系白龙江的一级支流，发源于岷山东麓的弓杠岭斗鸡台，分为黑河和白河两源，两源于黑河桥汇合后始称白水江：白水江自西北向东南流，流经九寨沟县白河乡、安乐乡、城关，在九寨沟县城下游约10公里处的双河乡汇入右岸支流——汤珠河，自柴门关出四川省境，流入甘肃省文县，于碧口汇入嘉陵江一级支流白龙江。白水江九寨沟县境内河道长约50km。该河段南部以黄土梁与平武县境内的火溪河为界；西南部以弓杠岭与岷江源头分水；西北以纳玛梁毗邻黄河的黑河流域；北接白龙江。 白水江流域地处青藏高原东南缘的岷山山脉东部，地理位置界于东经103° 30′至105°15′与北纬32°30′至33°40′之间，流域边缘雪峰环绕，流域内山势盘错，地势高亢，坡陡谷深；河道坡降大，水流湍急，河谷多
密云水电站厂房课程设计概要
一、绘制蜗壳单线图 1、蜗壳的型式： 在资料中已经给出水轮机的型号为HL220-LJ-225，而且电站设计水头H P =46.2m＞40m ，根据《水力机械》第二版P96页书中蜗壳分类，则蜗壳的型式应为金属蜗壳。 2、选择蜗壳的主要参数 （1）金属蜗壳的断面形状为圆形，为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取0345?= 。通过计算得出max Q 值，计算如下： ○ 115000 156250.96 f r f N N KW η== = 式中：60000150004f KW N KW = =，0.96f η= ○ 2131max 22115625 1.111.159.819.81 2.2546.20.91 r r N Q m s D H η ==
=