摘要：對一些已建或在建的燈泡貫流式電站，比較機電設(shè)備布置與廠房結(jié)構(gòu)的關(guān)系，分析其合理性及優(yōu)缺點，并提出一些設(shè)計建議。

關(guān)鍵詞： 機電設(shè)備布置 主機間 副廠房 安裝間 變電站布置

1、概述

燈泡貫流式電站廠房的特點：電站為河床式，廠房是擋水建筑的一部分，上下游擋水位高;廠房的大部分建筑都位于水面下，使得廠內(nèi)的自然通風采光條件差;由于燈泡機組安裝及檢修的需要，機組上方的主機間樓板上須開設(shè)二個巨大的吊物孔，故主機間可用于布置機電設(shè)備的場地非常少;而燈泡貫流式機組有較長的尾水管，容易獲得大面積的下游副廠房，對機電設(shè)備布置有利。

電站廠房的主要結(jié)構(gòu)布置型式一般有：主機間、安裝間和副廠房，由于燈泡貫流電站的特點，副廠房一般布置在主機間的下游，安裝間自然在主機間的一端。根據(jù)現(xiàn)已建成或在建的電站廠房主要結(jié)構(gòu)布置形式如下表1：

表1 燈泡貫流電站廠房的主要結(jié)構(gòu)布置形式

布置形式1 2

主機間

安裝間

副廠房單層結(jié)構(gòu)

低層結(jié)構(gòu)(與管道電纜層同高)

封閉結(jié)構(gòu)雙層結(jié)構(gòu)

高層結(jié)構(gòu)(高于管道電纜層)

帶天井結(jié)構(gòu)、屋頂采光蓬結(jié)構(gòu)

廠房結(jié)構(gòu)布置形式考慮了設(shè)備布置的需要，而設(shè)備的具體布置應(yīng)按照廠房結(jié)構(gòu)布置形式進行布置，這二者是相輔相成的，既要滿足結(jié)構(gòu)安全、減少投資，又要滿足設(shè)備布置、運行維護方便，改善生產(chǎn)條件、滿足通風采光等等，如何作到廠房布置與設(shè)備布置的最優(yōu)結(jié)合，在每座電站設(shè)計中，是機電和廠房專業(yè)最需協(xié)調(diào)的問題。

2 、主機間

一般將機組現(xiàn)地運行需要的機電設(shè)備布置在主機間內(nèi)，主要有：調(diào)速器油壓裝置、機旁動

力屏、機組保護屏、控制屏、勵磁屏、測溫屏、中性點設(shè)備、電纜、管路等。

2.1單層主機間的設(shè)備布置

從已投運的燈泡電站主機間的布置來看，將設(shè)備布置在廠房中間，緊靠機組，運行方便，但由于燈泡機廠房的特點，主機間可用的場地較少，機旁屏等電氣設(shè)備、調(diào)速器油壓裝置、管道、電纜等等全布置在其間，使得主機間擁擠、凌亂，維護不方便;若將機旁屏等布置在下游副廠房內(nèi)，解決了主機間場地少的問題，但離機組較遠，現(xiàn)地調(diào)試運行不方便。

2.2雙層主機間的設(shè)備布置

雙層主機間設(shè)有管道電纜層和運行層，由于增多了一層，可用于布置設(shè)備的場地大大增加，使得機電設(shè)備的布置較容易，一般將調(diào)速器、機旁屏布置在運行層，而中性點設(shè)備、電纜、管路等布置在管道電纜層(電纜和管路按協(xié)調(diào)好的規(guī)定布置在機組的各一側(cè)，減少交叉)。

如上所述，單層主機間：節(jié)省水工投資;但可用于布置機電設(shè)備的場地較少;雙層主機間：容易使設(shè)備布置美觀、整潔，運行層噪音低，但水工投資較大。

實際上主機間采用單層結(jié)構(gòu)或雙層結(jié)構(gòu)主要取決于機電設(shè)備的布置，而機電設(shè)備的布置關(guān)鍵在于兩點，一是電纜、管路之間的交叉及與其他設(shè)備布置交叉的問題，二是電氣設(shè)備與調(diào)速器等輔機設(shè)備布置的問題。經(jīng)過設(shè)計人員多項工程的研究和探討，現(xiàn)在基本上已經(jīng)解決了這兩個問題。第一，從廠房結(jié)構(gòu)分析，機組流道兩側(cè)上方的混凝土較厚，可以各開出一條廊道，力學計算結(jié)果也是允許的，那么用其分別布置電纜和管道，就避免了地面上電纜、管路與其他設(shè)備布置交叉的問題，把最凌亂的電纜和管路收藏在地下，使廠房變得整潔美觀，如蓬辣灘、蒙里、紅花等電站。第二，主機間下游側(cè)的結(jié)構(gòu)柱一般較寬，將電氣屏柜及測溫屏、調(diào)速器電柜等安嵌在兩兩結(jié)構(gòu)柱之間，使屏柜與柱子成一列，使主機間的布置簡潔，解決了與調(diào)速器油壓裝置爭場地的問題，同時，屏柜靠近機組，調(diào)試運行方便。

2.3 建議：a .主機間宜開設(shè)電纜廊道及管道廊道，主機間取單層結(jié)構(gòu); b.不能開設(shè)廊道(溝)的，主機間宜取雙層結(jié)構(gòu)，并協(xié)調(diào)好電纜與管路的布置關(guān)系，例如，設(shè)計前專業(yè)之間商定：電纜走機組的左側(cè)，管道走機組的右側(cè)，或者以某個高程為界，電纜架在上方，管路在下方，這樣可以大大減少施工中出現(xiàn)意想不到的矛盾。c主機間與副廠房某層同高程的電站，宜優(yōu)先采用將屏柜安嵌布置在結(jié)構(gòu)柱之間的布置。

3、安裝間

安裝間的結(jié)構(gòu)與設(shè)備布置無關(guān)，而廠區(qū)布置有關(guān)、與設(shè)備進廠運輸方式有關(guān)，若為水平進廠方式，則安裝間的高程一般較高，在此稱“高層結(jié)構(gòu)”;若為垂直進廠方式，則安裝間的高程可降低，在此稱“低層結(jié)構(gòu)”。兩種結(jié)構(gòu)的安裝間使用幾率相當，高層結(jié)構(gòu)與低層結(jié)構(gòu)比較，設(shè)備進廠運輸直接、方便，但廠房較高，廠區(qū)擋水建筑物龐大，投資較高。建議：現(xiàn)在燈泡機組的大件設(shè)備運輸已不成問題，若主機間為單層結(jié)構(gòu)，則應(yīng)優(yōu)先采用低層結(jié)構(gòu)。

4、副廠房

燈泡貫流式電站的副廠房一般有主機段下游副廠房及安裝間段副廠房，為方便運行以及使設(shè)備電氣距離最短，一般將電氣設(shè)備布置在主機段下游副廠房，輔機設(shè)備布置在安裝間段副廠房。常見的下游副廠房結(jié)構(gòu)形式見圖1～2。

4.1封閉式副廠房

將主機間與下游擋水墻之間全部用做副廠房。其優(yōu)點之一是副廠房面積大，設(shè)備布置容易、方便;二是副廠房頂層可用來布置升壓變電設(shè)備，節(jié)省開關(guān)站用地，而且發(fā)電與變電設(shè)備集中，便于管理。缺點是不能自然采光、通風困難。

4.2帶天井副廠房

這種形式的副廠房可以克服封閉副廠房的缺點，因此被很多電站采用。其缺點是副廠房樓層較多，一般有三層以上。為充分利用副廠房的有效面積，減少布置層數(shù)，將副廠房布置成：中間通道，上下游側(cè)為各設(shè)備室 ，通道上方的屋頂開設(shè)通風采光棚，以利于上下游兩側(cè)副廠房的采光和通風。

4.3設(shè)備布置

副廠房主要設(shè)置的設(shè)備室有：中控室、繼保室、中壓開關(guān)柜室、廠用變室、勵磁變室、廠用配電屏室、電纜室或電纜層等。無論副廠房的結(jié)構(gòu)采用何種形式，均建議： a.下游電氣副廠房僅設(shè)電纜夾層及設(shè)備層二層為宜，這樣設(shè)備與電纜界線清晰，沒有交叉，電纜較短;副廠房內(nèi)設(shè)置環(huán)行通道，利于巡視維護和設(shè)備運輸，也利于副廠房的通風;b .如果電站周圍場地狹小，建獨立開關(guān)站困難，投資高，則宜將開關(guān)站布置在副廠房頂或尾水平臺上，GIS或敞開式均適宜。

5、升壓變電站的布置

雖然燈泡機電站裝機容量不大，主接線一般較簡單，升壓變電設(shè)備不多。目前常見的布置有：a升壓變電站緊靠廠房戶外布置, b升壓變電站布置在副廠房頂;c升壓變電站布置在副廠房內(nèi);d變壓器布置在戶外，開關(guān)站布置在副廠房。

升壓變電站(或開關(guān)站)緊靠廠房布置是最為常見的布置形式，但水電站多在山區(qū)，有些電站四周場地非常緊張，建獨立開關(guān)站困難，投資高，這種情況下，可考慮利用燈泡電站尾水管較長的特點，將升壓變電站布置在電站的尾水平臺(副廠房頂)，如飛來峽電站，將整個敞開式升壓變電站布置在尾水平臺上。這種布置方式是否成立主要在于主變有無搬運通道。

當無法解決主變搬運通道，或投資較高時，則宜采用將升壓變電站布置在副廠房內(nèi)，如紅花電站。

如果開關(guān)站采用GIS，建議布置在副廠房內(nèi)，其占地少，增加的水工投資微少，并可利用廠房外墻出線，取消出線門構(gòu)。如梅江丹竹、丙村、三龍、龍上電站。

6、廠房電氣設(shè)備布置實例

6.1飛來峽電站：見圖3

裝機4x35MW;主變160000kVA/220kV+80000kVA/110kV;開關(guān)站220kV一個半間隔，

110kV四個間隔。

主機間：雙層結(jié)構(gòu)，下層(管道電纜層)布置有電纜橋架、電纜溝、中性點設(shè)備柜、測溫屏等，發(fā)

電機主引出電纜在溝內(nèi)敷設(shè)、控制保護電纜在橋架上敷設(shè)，所有電纜按規(guī)定布置在機組的左側(cè)，機組右側(cè)布置管道。上層(發(fā)電運行層)，布置調(diào)速器油壓裝置、機組控制屏、保護屏、勵磁屏、動力屏、調(diào)速器柜全部排列在主機間下游結(jié)構(gòu)柱之間。

副廠房：典型的封閉式副廠房，設(shè)三層副廠房，第一層為管道電纜層，層內(nèi)沿壩軸

線方向布置了油、氣管線，沿水流方向布置了電纜，管線與電纜在高程上錯開。第二層為發(fā)電機出口設(shè)備層，內(nèi)設(shè)兩列設(shè)備室，其中一列是貫穿全廠的電纜室，一列是發(fā)電機出口設(shè)備、勵磁變等設(shè)備室。第三層為發(fā)電機開關(guān)層，層內(nèi)設(shè)一列貫穿全廠的110KV高壓電纜室、一條環(huán)行搬運通道(兼走廊)，一列是發(fā)電機開關(guān)及廠用電屏柜室以及一列廠用變壓器等設(shè)備室。副廠房內(nèi)全部采用機械通風及人工照明。

副廠房頂：與電站尾水平臺同高程。由于電站被船閘和泄水閘夾在中間，兩岸尋找開關(guān)站場地有較

多弊端，故將兩臺主變及開關(guān)站布置在電站的副廠房頂及尾水平臺上，開關(guān)站布置了220KV一列一個半間隔、110KV二列四個間隔。發(fā)電機出線以電纜引至開關(guān)柜，開關(guān)柜至主變低壓側(cè)用封閉母線連接;

6.2丙村電站:見圖4

裝機2×10MW;主變一臺25000KVA/110KV;GIS開關(guān)站一個間隔。

主機間：為雙層結(jié)構(gòu)，下層基本無布置設(shè)備，電纜及管道布置在廊道內(nèi)。

副廠房：是帶天井及采光蓬的副廠房，通風透光。有三層，第一層為水機副廠房，布置了壓氣機、水泵等，第二層為電纜夾層，布置了電纜及封閉母線;第三層為電氣設(shè)備層，所有6.3KV以下的一、二次設(shè)備以及中控室均布置在此層，設(shè)兩條走廊，檢修運行條件較好。

主變及開關(guān)站：布置在安裝間段的副廠房內(nèi)，主變在一層，GIS在二層(圖中未能示出)。

6.3紅花電站:見圖5

裝機6×38MW;主變?nèi)_100000KVA/220KV;GIS開關(guān)站7個間隔。

主機間：為單層結(jié)構(gòu)，電纜及管道布置在廊道內(nèi)。

副廠房：是帶天井及采光蓬的副廠房，通風透亮。有四層，第一層為水機副廠房，布置了壓氣機水泵等;第二層為電纜夾層，布置了電纜及封閉母線;第三層為電氣設(shè)備層，布置有機旁屏、10.5KV開關(guān)柜、廠用變、勵磁變、廠用配電屏等，設(shè)兩條走廊，檢修運行條件較好;第四層為半層，中控室布置在此層(圖中未能示出)。

主變及開關(guān)站：布置在安裝間段的副廠房內(nèi)，主變在一層，GIS在二層，見圖。所有設(shè)備從主機間的吊物孔垂直進廠內(nèi)。

7.結(jié)語

目前低水頭的燈泡貫流電站建設(shè)越來越多，希望上述幾點經(jīng)驗和建議能給以后建設(shè)的燈泡電站的機電設(shè)計提供借鑒。