摘要：對一些已建或在建的燈泡貫流式電站，比較機(jī)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(jī)電設(shè)備布置 主機(jī)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(fēng)采光條件差;由于燈泡機(jī)組安裝及檢修的需要，機(jī)組上方的主機(jī)間樓板上須開設(shè)二個巨大的吊物孔，故主機(jī)間可用于布置機(jī)電設(shè)備的場地非常少;而燈泡貫流式機(jī)組有較長的尾水管，容易獲得大面積的下游副廠房，對機(jī)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(jī)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(jī)間的下游，安裝間自然在主機(jī)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(jī)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(jìn)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(hù)方便，改善生產(chǎn)條件、滿足通風(fēng)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(jī)電和廠房專業(yè)最需協(xié)調(diào)的問題。

2 、主機(jī)間

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

力屏、機(jī)組保護(hù)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(jī)間的設(shè)備布置

從已投運的燈泡電站主機(jī)間的布置來看，將設(shè)備布置在廠房中間，緊靠機(jī)組，運行方便，但由于燈泡機(jī)廠房的特點，主機(jī)間可用的場地較少，機(jī)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(jī)間擁擠、凌亂，維護(hù)不方便;若將機(jī)旁屏等布置在下游副廠房內(nèi)，解決了主機(jī)間場地少的問題，但離機(jī)組較遠(yuǎn)，現(xiàn)地調(diào)試運行不方便。

2.2雙層主機(jī)間的設(shè)備布置

雙層主機(jī)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(jī)電設(shè)備的布置較容易，一般將調(diào)速器、機(jī)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(jī)組的各一側(cè)，減少交叉)。

如上所述，單層主機(jī)間：節(jié)省水工投資;但可用于布置機(jī)電設(shè)備的場地較少;雙層主機(jī)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(jī)間采用單層結(jié)構(gòu)或雙層結(jié)構(gòu)主要取決于機(jī)電設(shè)備的布置，而機(jī)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(jī)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(jī)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(xué)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(jī)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(jī)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(jī)組，調(diào)試運行方便。

2.3 建議：a .主機(jī)間宜開設(shè)電纜廊道及管道廊道，主機(jī)間取單層結(jié)構(gòu); b.不能開設(shè)廊道(溝)的，主機(jī)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(jī)組的左側(cè)，管道走機(jī)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(jī)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(jìn)廠運輸方式有關(guān)，若為水平進(jìn)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(jìn)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(dāng)，高層結(jié)構(gòu)與低層結(jié)構(gòu)比較，設(shè)備進(jìn)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(jī)組的大件設(shè)備運輸已不成問題，若主機(jī)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(jī)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(jī)段下游副廠房，輔機(jī)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(jī)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(fēng)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(fēng)采光棚，以利于上下游兩側(cè)副廠房的采光和通風(fēng)。

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(hù)和設(shè)備運輸，也利于副廠房的通風(fēng);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(jī)電站裝機(jī)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(dāng)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(jī)4x35MW;主變160000kVA/220kV+80000kVA/110kV;開關(guān)站220kV一個半間隔，

110kV四個間隔。

主機(jī)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(jī)主引出電纜在溝內(nèi)敷設(shè)、控制保護(hù)電纜在橋架上敷設(shè)，所有電纜按規(guī)定布置在機(jī)組的左側(cè)，機(jī)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(jī)組控制屏、保護(hù)屏、勵磁屏、動力屏、調(diào)速器柜全部排列在主機(jī)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(jī)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(jī)出口設(shè)備、勵磁變等設(shè)備室。第三層為發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)械通風(fēng)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(jī)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(jī)2×10MW;主變一臺25000KVA/110KV;GIS開關(guān)站一個間隔。

主機(jī)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(fēng)透光。有三層，第一層為水機(jī)副廠房，布置了壓氣機(jī)、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(jī)6×38MW;主變?nèi)_100000KVA/220KV;GIS開關(guān)站7個間隔。

主機(jī)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(fēng)透亮。有四層，第一層為水機(jī)副廠房，布置了壓氣機(jī)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(jī)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(jī)間的吊物孔垂直進(jìn)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(jī)電設(shè)計提供借鑒。