水电站设计说明书.doc

目录
第一章 枢纽基本状况及设计参照资料
一、枢纽状况
二、地质条件
三、电站厂房枢纽布置
四、设计根据及资料
第一章 枢纽基本状况及设计参照资料

一、枢纽状况
某水利枢纽位于XX河上游，坝址处河流迂回波折，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，是一座以浇灌为主结合发电、防洪和养鱼等综合性中型水利枢纽。主体工程由土坝、溢洪道和水电站三部分构成。
二、地质条件
厂址位于隧洞出口低洼沟谷处，该处为灰岩地带，岩石强度较高，是建站有利条件，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，不适宜建站。
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、开关站等构成。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、设计根据及资料
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
容许吸出高 -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、供电状况和电气主结线
本电站重要顾客为距电站8～12公里处三个机械制造厂。负荷约16000千瓦，剩余功率用110千伏线路送往50公里处变电站并入电力系统。根据规定，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
重要设备
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， SFL1-0/35 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。规定一台厂变工作时，能满足四台机组正常运行常常负荷规定，
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
参照外形尺寸 ：800×550×2360 合计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
参照外形尺寸 ：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。(参照外形尺寸：900×550×2200)
6、付厂房参照面积
中央控制室·继电保护室 120~140 m2 通讯室 20~25 m2
免维护蓄电池室 50~60 m2
充电机室 15~20 m2 直流盘室 15~20 m2
发电机电压、配电装置 120~140 m2 通风机室 10~15 m2
厂用盘室 40~45 m2 电工试验室 40 m2
空压机室 25~30 m2 供水泵室 30~40 m2
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 25~30 m2 机修间 80~100 m2
厂用变压器、励磁变压器室 每台 9~10 m2
其他办公生活用房根据需要及布置状况确定
7、主变场． 8×10 m2×2台
35千伏开关站 15×40 m2 110干伏开关站 20×40 m2
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、参照书
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
单层工业厂房构造设计(第二版) 罗福午主编 清华大学出版社。
水电站建筑物设计参照资料 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=750 b=950 h=1375 压力油罐： 筒外径D1=1132 筒高h=2732
电气柜尺寸：M=550 N=804 H=2360 基础架外径D0=1390 总高H=3654
基础板尺寸：L=1200 B=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
重要尺寸
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
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、开关站等构成。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，分岔进入各台机组管径为2.6m，与蜗壳管径相符。为保证进水稳定，不影响水轮机正常运转，进口管应保证垂直于厂房纵轴方向，故采用在距厂房10m外处分岔为2.6m支管进入厂房，距厂房20m内保证4.2m支管方向与厂房纵轴方向垂直。

二、主厂房位置选择
由资料知，厂址位于隧洞出口低洼沟谷处，该处为灰岩地带，岩石强度较高，是建站有利条件，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，不适宜建站。
故主厂房布置在隧洞出口低洼沟谷处大概123m等高线位置，上游面面向谷口方向便于引水管道布置。（详见厂区布置图）
经计算，主厂房发电机层楼板高程为115.509m，装置高程为113.209m，高于百年洪水位113.00m。

三、副厂房位置选择
由于电气设备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，监视机组更以便，将副厂房设在主厂房下游侧。

四、安装间平面位置及高程
1.平面布置：安装间布置于厂房靠近交通道路一端，即厂房顺水流方向左端。
2.高程设计：与主厂房发电机层楼板同高程，即为115.509m，以便机组设备在整个厂房纵轴方向上移动。

五、主变场平面布置及高程
1.平面布置：主变场紧贴着厂房顺水流方向左侧布置，以便减小母线长度，减少电能损失和故障机会。
2.高程设计：原则上应采用与主厂房安装间同一高程，以便运送、安装和运用轨道推进厂房安装间检修，实际上考虑到地形条件，布置位置原地面高程为120m左右，为减少开挖量，故设计其高程为116.509m，与厂房间有1：2.5坡度。

六、开关站平面位置及高程
1.平面布置：开关站尽量靠近升压变压器场，以节省高压导线和简化构架。考虑到升压变压器出线以便，防止跨越水跃区或挑流区，以及交通较为便利，将110kV及35kV开关站布置在主变场附近，公路对面边，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开关站高程定为118.000m，35kV开关站高程定为 116.509m。

七、回车场及对外交通
1. 回车场: 考虑到汽车掉头，在装配场侧设一种回车场，高程与安装间相似。
2. 公路：从回车场、油库、主变场及开关站各引道路通向公路，考虑交通道为双车道，而当地公路较窄，故需进行加宽拉直处理，设计路宽8m，保证通行顺畅，详见布置图。

八、尾水渠布置
根据尾水出水口宽在副厂房下游端设置一40.88m宽尾水渠，为保证尾水出水顺利，尾水渠前段保持与厂房纵轴垂直方向，设计1：4倒坡消能，坡顶高程为107.300m，低于设计尾水位108.084m，而又高于河流最低水位。为不影响下游房屋，尾水渠中段偏左岸设计，末段为了防止泄洪回流而使尾水出水受阻而壅高，防止影响尾水位波动产生漩涡和淤积或冲刷，将尾水渠走向布置成逐渐趋向排洪道方向。

九、其他建筑
绝缘油库及油处理室布置于主变场旁边，并与主变场同高程，即为116.509m。

第三章 厂房重要尺寸确实定
一、水轮机安装高程确实定
水轮机安装高程是一种控制型高程，它取决于水轮机机型、容许吸出高度和电站建成后厂房下游最低水位。由于本电站选用水轮机型式为HL230-LJ-200，故按竖轴混流式水轮机公式计算水轮机安装高程：
▽T =▽下min +Hs+（b0/2）
——水电站厂房建成后下游设计最低水位（m），全厂有3或4台机组时，取1台机组流量对应尾水位；
由设计资料知，机组单机最大引用流量为28m3/s，由水位~流量关系曲线用内插法求得：
▽下min＝108.00+（28-25）/（40-25）×（108.42-108.00）=108.084m
故水轮机安装高程▽T＝▽下min +Hs+（b0/2）
＝108.084－0.5＋0.315
＝107.899m

二、各重要动力设备装置高程及厂房高程确实定
1.尾水管底板高程
尾水管底板高程=107.899-0.315-0.44-2-2.77=102.374m
2.主厂房基础开挖高程
取尾水管底板混凝土厚度为1.5m，为保证厂房稳定，在厂房下游基础处设置了0.5m深齿墙。故
主厂房基础开挖高程1＝102.374-1.5=100.874m
主厂房基础开挖高程2＝100.874-0.5=100.374m
3.蝶阀层高程
蝶阀层高程=107.899-2.6/2-1.8=104.799m
4.水轮机层地面高程
▽1=107.899+2.6/2+1.0=110.199m，取100mm整数倍为110.200m，便于在构造设计时进行复核。
5.发电机装置高程
▽G=107.899+3.68+1.63=113.209m，高于百年洪水位113.00m。
6.发电机层楼板高程
▽2=113.209+2.3=115.509m
7.起重机(吊车)安装高程
起重机安装高程＝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（假如发电机定子为埋入式布置，则仅为上机架高度），有设计资料可知定子为埋入式布置，故h7=0.7m；
h8为吊运部件与固定机组或设备间垂直净距，取0.8m；
h9为最大吊运部件高度，有设计资料知为4.9m；
h10为吊运部件与吊钩间距离，取1.0m；
h11为主勾最高位置至轨顶面距离，由桥吊参数表中查知为1.186m。
故起重机安装高程＝115.509＋0.7＋0.8＋4.9＋1.0＋1.186=124.095m
8.屋顶大梁底高程
屋顶大梁底高程=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高度
=124.095+3.654+0.25
=127.999m
9.屋顶高程
屋顶高程＝屋顶大梁底高程+屋面大梁高、板厚与屋面保温防水层厚
＝127.999＋1.8
＝129.799m

三、主厂房平面尺寸确实定
1.机组段长度确实定
L1＝L+x＋ L-x
式中：L+x——机组段+x方向最大长度；
L-x——机组段-x方向最大长度；
L+x和L-x按蜗壳层、尾水管层和发电机层分别计算，然后取其中最大值。
（1）蜗壳层
L+x＝R1+δ1
L-x＝R2+δ2
其中：由资料知， R1=4.214m，R2=3.318m，δ1、δ2均取为1.5m；
故L+x＝4.214+1.5=5.714m，L-x＝3.318+1.5=4.818m
（2）尾水管层
L+x＝B/2+δ2
L-x＝B/2+δ2
其中：由资料知， B=5.480m，δ2取为2.0m；
（3）发电机层
L+x＝φ3/2+b/2+δ3
L-x＝φ3/2+b/2+δ3
其中：由资料知，φ3=6.800m，δ3取为0.4m；b——两台机组间设楼梯，取4m；
故L+x＝L-x＝6.800/2+4/2+0.4=5.800m
故机组段长度L1＝L+x＋ L-x＝5.800+5.800=11.600m

2.端机组段长度确实定
在实际布置中，考虑过人、吊物孔、楼梯等原因，初取端机组段长度与机组段长度同样为11.600m，布置后在校核。

3.主厂房宽度确实定
主厂房布置发电机、油压装置、调速器、机旁盘、励磁盘及预留蝶阀吊孔，根据对应尺寸大小，且考虑发电机上下游侧留有2m宽交通道，多种设备间也必须保持运行巡视和检修需要而留1.5m距离，最终还考虑厂房总宽度需满足桥吊跨度规定，确定主厂房总宽度为16.900m（详见发电机层平面图）。

4.安装间
安装间布置在厂房顺水流方向左侧，其长度一般为机组段1～1.5倍，对混流式水轮机采用偏小值。最终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规定。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。
考虑以上原因，取安装间长度为11.600m，宽度取与主厂房宽度同样为16.900m。

5.厂房总长度确实定
总和以上机组段、端机组段以及安装间长度，考虑总长度较长，需在2#与3#机组间及1#机组与安装间之间进行分缝（计算不计缝宽），以减小地基不均匀沉降对厂房影响，布置完后厂房总长度为59.800m。

6.付厂房长、宽度确实定
付厂房长度定为与主厂房长度同样，为59.8m。
付厂房宽度确实定，考虑付厂房需布置中央控制室、继电保护室、厂用盘室、机修间、电工试验室等等，总面积约600m2，故取付厂房宽度为11.000m。

7.尾水平台长、宽度确实定
尾水平台长度也定为与主厂房长度同样，为59.8m。
尾水平台宽度根据相似工程经验定为2.150m。

8.厂房总宽度
厂房总宽度=主厂房宽度+付厂房宽度+尾水平台宽度
=16.900+11.000+2.150
=30.050m

四、桥吊选择
根据主厂房宽度16.900m，考虑两边柱宽各1m，选择LK=14.5m75/20t电动双钩桥式吊车。
主副吊钩沿厂房纵轴方向极限位置，即厂房山墙与主副吊钩极限线间距离由公式B/2＋0.46m确定，其中B为吊车最大宽度，0.46m为阻进器长度；沿厂房横轴方向极限长度，即主副吊钩至轨道中心距离参照LK=16.5m吊车技术数据表。

第四章 主厂房设备布置
一、发电机层设备布置
从下游往上游看，主厂房沿纵轴方向从左往右依次布置4#、3#、2#、1#发电机，
4#与3#，2#与3#机组间布置了双跑楼梯，用以连接发电机层与水轮机层，楼梯宽1.2m，采用160mm×270mm，考虑人上下楼梯不碰到发电机层楼板，故在发电机层看到楼梯层数为：2/0.16=12.5（层），取13层。
#2与#3机组间留有5m过道，机组下游侧设置2.5m宽主过道。
每台机组配有机旁盘三块、励磁盘两块、调速柜一种和油压装置一台，均放置于机组上游侧,详细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，尺寸均为：1500mm×mm；
在装配厂左下角和＃1、＃2机组间各布置踏面270mm，踢面180mm三跑楼梯。

二、水轮机层设备布置
#3，#2，#1水轮机与发电机层位置对应，#2与#3机组间留有3m过道，机组下游侧设置1.5m宽主过道。
每台机组配置接力器装置一台和球阀控制柜一种，三个球阀共用两台油压装置（一台工作，一台备用），详细位置如水轮机层平面图所示。
水轮机层上游段设置一3.4m宽阀室槽以布置三个球阀，在其一端配置一直角转弯楼梯，尺寸为：踏面270mm，踢面180mm。在阀室槽中＃2、＃3机组之间，设置一排水泵室，里面安放一台3BA－6A离心式水泵，以作渗漏排水用。为了放置接力器，在阀室槽非球阀段铺设盖板，高程与水轮机层相似。

第五章 副厂房尺寸及布置
一、副厂房尺寸
副厂房长度取决于主厂房长度，定为48m。
根据设计资料给出副厂房各功能房间参照面积总和，再考虑厂房纵轴方向总长度，将副厂房宽度定为7.5m。
二、副厂房布置（尺寸单位为m）
（详细见平面图03、04）
1. 发电机层副厂房布置
沿厂房顺水流方向左端往右端，依次布置了如下功能房间（小括号里表达房间面积，单位为m2；中括号里表达房间里重要设备）：
套间、酸室、蓄电池室（7.1×5.0＝35.5）；
充电机室（7.1×2.2＝15.6）；
厂用配电室（7.1×6.3＝44.7）【11块配电柜】；
继电保护室（7.1×7.1＝50.7）【继电保护装置】；
中央控制室（7.1×7.1＝50.4）【控制台、模拟屏】；
载波通讯室（4.6×6.5＝29.9）；
值班室（2.3×6.5＝15.0）；
电工试验室（7.1×6.6＝46.9）；
厕所（7.1×5.2＝36.9）。
2. 水轮机层副厂房布置
沿厂房顺水流方向左端往右端，依次布置了如下功能房间（小括号里表达房间面积，单位为m2；中括号里表达房间里重要设备）：
供水兼机组检修排水室（6.7×3.8＝25.5）【四台8BA－12离心式水泵及集水井】；
其右边紧贴副厂房下游面处通长布置一2米宽母线道；
母线道上游面从左往右依次布置了＃1、＃2、＃3机组励磁变、整流器以及高压开关室，其间留了两个1.5m宽母线检修廊道；
两个厂变室紧挨着（4.5×3.2＝14.4）【厂用变压器】；
副厂房最右侧是透平油室（4.5×4.1＝18.5）【8m3贮油桶一种、4m3运行油桶两个】。
3. 其他
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种0.8m×0.8m方孔，通往电缆夹层。

第六章 主厂房构造布置、厂房分缝
一、厂房上部构造布置设计
1. 屋盖：预制大型屋面板，运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厚砼，屋顶做1.6m高女儿墙，排水沟为450mm宽。并且每10m做排水管，φ=100mm。
2. 屋面大梁：断面为工字型预制梁，由于厂房跨度为15.5m ，取大梁高度为1.5m，符合高跨比为1/15～1/10规定，梁端为0.8m高，翼缘厚150mm。
3. 吊车梁：由于排架柱间距为5米，取吊车梁高度为0.8米，符合高跨比为1/7～1/4规定。
吊车轨道中心线距吊车外端260mm，离墙留100mm，故定吊车梁宽720mm。
4. 排架柱：以牛腿为界，下柱尺寸为1000mm×500mm，上柱尺寸为640mm×400mm。
5. 楼板：发电机层主、副厂房及安装间楼板均取200mm厚。
6.墙：发电机层主厂房外墙取300mm厚，内隔墙均取200mm厚。

二、厂房下部构造布置设计
1. 墙：临水侧非尾水平台段取1.2m厚，尾水平台段由于要在墙里布设闸门槽，取3.0m厚，背水侧在水轮机层以上取1.5m厚，在水轮机层如下取2.0m厚，左右两侧挡土墙取1.5m厚。
2. 机墩：墩壁1m厚，风道壁0.4m厚圆锥式机墩。
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沉降缝，缝宽2mm。

第七章 构造布置图
1.发电机层楼板构造布置图如下：

2.梁、柱及重要孔洞尺寸表
类
别
主梁
L1
次梁
L2
次梁
L3
次梁
L4
柱
Z1
柱
Z2
尺寸（mm）
600×400
400×250
300×200
300×150
1000×500
400×400
类
别
楼梯孔
油槽孔
球阀孔
吊物孔
风道壁厚
机墩壁宽
尺寸（mm）
2175×1240
4600×1900
4000×2200
×1500
400
1000