1、那比水电站厂房布置施工图阶段优化设计摘要 水电站厂房结构普遍比较复杂，投资小、机组运行维护方便的厂房布置是每个水电站工程追求。本文对田林县那比水电站厂房布置的优化设计进行了详细分析。 关键词 水电站；立轴混流式；设计优化。 中图分类号：TV74 文献标识码： A 文章编号： 1 概述 广西田林县那比水电站是一个以发电为主的水电工程，是郁江十大梯级电站中的第一个梯级。那比水电站上游 19.5km 为已经建成的洞巴水电站，下游 25km 为规划中的瓦村水电站。坝址控制集雨面积 4777km2，多年平均流量 59.9m3/s，电站水库总库容 5790 万 m3，为日调节水库，装机容量 48MW，多年
2、平均发电量 1.785 亿 kWh。 广西水利电力勘测设计研究院（GWPDI）对厂房进行了施工图阶段的优化设计，本文将分析优化设计的主要内容，为相似类型的水电站厂房布置设计提供参考。 2 分析电站厂房布置的招标设计成果 那比电站水轮发电机组型式为 3 台单机容量为 16MW 的立轴混流式机组，上游库水由坝后的一条引水隧洞引至拟建电站附近后分为 3 条叉管，分别作为 13#机组的发电引水叉管。电站机组安装高程为 302.5m，站址位置为 35左右的山坡， ，建成后将形成厂房进水侧的厂背紧靠高边坡、出水侧直抵河岸的布置形态。 从厂房招标设计成果来看，电站主厂房从下至上采用了尾水管层（?296.08
3、m） 、蜗壳层（?299.15m） 、水轮机层（?305m） 、运行层（?311.1m）的常规布置。主厂房净宽 15.5m，净长 50.4m，一台 75/20t主厂房双梁桥式起重机跨度达 16m。副厂房采用励磁变层（?305.5m） 、电缆层（?307.3m） 、中控层（?311.1m）的布置，净宽 8.2m，净长却达到了64.4m，长度超过主厂房 14m，外观结构来看不够整齐美观。副厂房与空压机室共同布置在主厂房上游侧，采用开挖边坡布置的半地下式厂房结构。 经分析，几个因素的存在造成开挖量过大，第一是厂房的宽度过宽，第二是两个油罐室占用面积过大，第三是电气副厂房的半地下式结构。其中，第三个因
4、素对厂房结构和施工的不利影响最大，不仅加大了开挖，而且使得开挖后超过 60的高边坡的处理极为困难、?303.5m 的副厂房基础开挖面也将严重影响到?304.2m 的电站进水支管顶部。如果为了减少开挖而将厂房整体向出水侧平移，厂房尾水平台闸墩将占用泄洪河道，这样的方案是不允许的。 2 台主变室是电气副厂房的一部分，布置在与运行层同高的?311.1m，就是超出主厂房 14m 的位置。主变室的进水侧是高边坡，出水侧紧靠安装间、回车场。1#主变的位置半边靠近安装间、半边靠在安?间外回车场上游侧，2#主变的位置挨近第一台主变、整体位于回车场上游侧。这样的布置使 1#主变及 GIS 室设备的施工安装存在很
5、大的问题，运行维护的检修空间也十分局促，1#主变检修时会直接影响到 2#主变的正常运行。 3 电站厂房各部分优化设计 主厂房的水管层、蜗壳层、水轮机层及运行层四层布置形式是合理的，机组间距结合引水支洞的开挖不作改变，因此施工图阶段与招标设计阶段相比，厂房的厂址、机组的间距、厂房下游挡水墙轴线位置、机组安装高程、厂区的总体布置维持原招标设计成果不变。主要针对厂房宽度、长度、副厂房的布置进行了下列一些优化和修改。 3.1 主机间 缩小厂房尺寸，最有效的办法就是将厂房宽度尽量减小。分析发现，进水蝶阀重锤下落时的水平位置作为厂房宽在进水侧的限制因素，尾水检修放水盘形阀位置作为厂房宽在出水侧的限制因素。
6、这样得到的主厂房净宽是 13.5m，比初设阶段整整减少了 2m。主厂房减少的 2m 的优点是显而易见的，既减少了开挖，又减少了厂房施工的工程量，并且有条件将桥机跨度从 16m 缩减到 13.5m。 主机间的机组间距保持不变，纵向宽度由初设的 39.4m 压缩到38.6m，压缩了主机间右侧 0.8m；横向宽度由初设的 18.1m 压缩到16.1m，压缩了上游侧 2m，并保持下游挡水墙轴线位置不变。 （1）发电机层 根据厂家资料，发电机层的楼面顶高程由初设的 311.1m 抬高到311.8m。 调速器/油压装置改放置在机组左侧，以便 3#机的调速器油压装置在吊钩限制线以内。 机盘柜布置在主机间上游
7、侧结构柱旁，分别安装 4 面励磁盘柜：1 面调节器柜、2 面功率柜、1 面灭磁开关及过电压保护柜；机组 LCU 柜 2 面、发电机保护柜 1 面、调速器电气柜 1 面、机旁动力盘 1 面、测温制动屏1 面。机旁盘单机共 10 面，出于实际需要，比招标设计布置多 1 面柜。 （2）水轮机层 取消水轮机层上游侧副厂房。将油库、油处理室、空压机、励磁变室放置于安装间下方。各分隔空间分别设风机通风，取消离心风机。 （3）蜗壳层 渗漏集水井和检修集水井的井底高程由 294.38m 抬高到 295m，减少了渗漏集水井的开挖深度。在蜗壳层两侧设疏散楼梯（招标设计布置图未考虑蜗壳层的疏散楼梯布置） ，取消水轮
8、机层的蝶阀钢盖板，利于通风与施工。取消蝶阀操作油压装置，将蝶阀上方的水轮机层楼板全部去掉。（4）尾水平台 根据厂家尾水管资料，尾水管长度由初设的 10.415m 缩短到10.37m，考虑到闸门槽的布置要求，尾水闸墩长度取 2.3m，机组中心线到尾水闸墩的长度为 12.67m，比招标设计缩短了 0.485m。 3.2 安装间 安装间楼面高程由初设的 311.1m 抬高到 311.8m，横向宽度由初设的18.1m 压缩到 16.1m，压缩了上游侧 2m。考虑到主变均在安装间内运输检修，安装间的长度取与主变室的长度一致，因此安装间纵向长度由初设的 13m 伸长到 19.3m，伸长了 6.3m。 这一
9、变化在工程量上并未增加多少，但是很大的优化了 2 台主变的安装、检修条件。 3.3 副厂房 招标设计的副厂房按三层布置，上层楼面顶高程 311.1m，布置中央控制室、高低压柜室、交接班室、工具间等。下层楼面顶高程 305m，布置励磁变压器室、站用变压器室、蓄电池、空压机室。中间为电缆夹层。下层副厂房楼层高度为 2.3m，扣除梁高后，净高约 1.5m，考虑楼板下面为发电支管，管顶高程为 304.2m，无法下挖，因此下层副厂房的高度无法满足运行要求，需要调整副厂房的布置。 施工图设计副厂房亦布设三层，第一层和发电机层同高，为311.8m，主要布置主变室、高压开关柜室、厂用变室、楼梯间、卫生间等；第
10、二层为电缆夹层，楼面高程为 317m，第三层楼面高程为 320m。根据调整后的副厂房布置，减少了 9m 宽，7.5m 高，27.5m 长，约 2000m3的石方开挖，取消了副厂房上游侧挡墙和基础底板，减少混凝土约350m3。 副厂房的宽度由初设的 9.2m 压缩到 8.2m，压缩了 1m，长度由初设的 66m 压缩到 57.9m，压缩了 8.1m。 招标设计的主变室长 20.4m，宽 10.3m，伸出安装间 14m。运行期，2 号主变无法独自运出主变室进行检修，影响 1 号主变的运行，因此主变室的布置不合适。施工图设计将主变室齐平安装间布置，主变的运输及检修均可在安装间内进行。主变室长 19.
11、3m，宽 9 m。 GIS 室层为 323m 楼层，长 19.3m，宽 9m。GIS 室布置 5 间隔，2 个110kV 出线间隔、2 个主变出线间隔及 1 个 110kV 电压互感器间隔，由于招标设计未考虑出线设备的安装位置，施工图设计考虑在 GIS 室同层的上游侧设 1 出线平台，安装电压器、避雷器、出线构架等设备。出线平台长 19.3m，宽 8m，从 GIS 室伸出后架立到后背 323m 开挖边坡的平台上。施工图设计布置了左、右两侧楼梯，均能满足从 GIS 层、中控层到蜗壳层的交通。在主楼梯旁增加的电梯大大优化了电站运行人员的运行条件。 3 结语 设计单位有责任为业主提供优质的设计产品。设计单位也只有通过解决工程实际发生的一个个重点、难点问题，不断的积累设计经验、努力增进设计能力，才有机会在竞争越来越激烈的设计市场占据一席之地。
