1、第三篇第三篇 水電站廠房水電站廠房 水電站廠房是將水能轉為電能的綜合工程設施，包括廠房建筑、水輪機、發電機、變壓器、開關站等，也是運行人員進行生產和活動的場所。水電站廠房 第十一章第十一章 引水式地面廠房引水式地面廠房第一節 水電站廠房任務、組成和類型一、水電站廠房的任務v 將水電站的主要機電設備集中布置在一起，使其具有良好的運行、管理、安裝、檢修等條件。v 布置各種輔助設備，保證機組安全經濟運行，保證發電質量。(1) 布置必要的值班場所，為運行人員提供良好的工作環境。二、水電站廠房的組成二、水電站廠房的組成v從設備布置和運行要求的空間劃分從設備布置和運行要求的空間劃分v主廠房。安裝水輪發電機

2、組和各種輔助設備，主廠房。安裝水輪發電機組和各種輔助設備，是水電站廠房的主要組成部分。是水電站廠房的主要組成部分。v副廠房。安置各種運行控制和檢修管理設備副廠房。安置各種運行控制和檢修管理設備的房間及運行管理人員工作和生活用房。的房間及運行管理人員工作和生活用房。v主變壓器場。水電站發出的電能經主變壓器主變壓器場。水電站發出的電能經主變壓器升壓后，再經輸電線路送給用戶。升壓后，再經輸電線路送給用戶。 v開關站。一般布置在戶外，裝設高壓開關、高壓母線和保護設施，高壓輸電線由此將電能輸送給電力用戶。 主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關站及主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關站及廠區交通等，一般稱

3、為廠區樞紐。廠區交通等，一般稱為廠區樞紐。廠區樞紐廠區樞紐從設備組成的系統劃分從設備組成的系統劃分 v水流系統。水輪機及其進出水設備，包括壓力管水流系統。水輪機及其進出水設備，包括壓力管道、水輪機前的進水閥、蝸殼、水輪機、尾水管道、水輪機前的進水閥、蝸殼、水輪機、尾水管及尾水閘門等。及尾水閘門等。v電流系統。即電氣一次回路系統，包括發電機及電流系統。即電氣一次回路系統，包括發電機及其引出線、母線、發電機電壓配電設備、主變壓其引出線、母線、發電機電壓配電設備、主變壓器和高壓開關站等。器和高壓開關站等。v電氣控制設備系統。即電氣二次回路系統，包括電氣控制設備系統。即電氣二次回路系統，包括機旁盤、厲

4、磁設備系統、中央控制室、各種控制機旁盤、厲磁設備系統、中央控制室、各種控制及操作設備如各種互感器、表計、繼電器、控制及操作設備如各種互感器、表計、繼電器、控制電纜、自動及遠動裝置、通迅及調度設備等直流電纜、自動及遠動裝置、通迅及調度設備等直流系統。系統。v 機械控制設備系統。包括水輪機的調速設備，如機械控制設備系統。包括水輪機的調速設備，如接力器及操作柜，事故閥門的控制設備，其它各接力器及操作柜，事故閥門的控制設備，其它各種閘門、減壓閥、攔污柵等操作控制設備。種閘門、減壓閥、攔污柵等操作控制設備。v 輔助設備系統。包括為了安裝、檢修、維護、運輔助設備系統。包括為了安裝、檢修、維護、運行所必須的

5、各種電氣及機械輔助設備，如廠用電行所必須的各種電氣及機械輔助設備，如廠用電系統系統(廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統)，油系統、氣系統、水系統，起重設備，各種電氣油系統、氣系統、水系統，起重設備，各種電氣和機械修理室、試驗室、工具間、通風采暖設備和機械修理室、試驗室、工具間、通風采暖設備等。等。水水電電站站廠廠房房組組成成圖圖3. 從水電站廠房的結構組成劃分從水電站廠房的結構組成劃分 v 水平面上可分為水平面上可分為主機室和安裝間主機室和安裝間。主機室安裝水。主機室安裝水輪發電機組及輔助設備，安裝間是水電站機電設輪發電機組及輔助設備，安裝間是水電站機電設

6、備卸貨、拆箱、組裝、檢修時使用的場地。備卸貨、拆箱、組裝、檢修時使用的場地。v 垂直面上，以發電機層樓板面為界，分為上部結垂直面上，以發電機層樓板面為界，分為上部結構和下部結構。構和下部結構。v 上部結構。與工業廠房相似，基本上是板、梁上部結構。與工業廠房相似，基本上是板、梁 、柱結、柱結構系統。構系統。v 下部結構。為大體積混凝土整體結構，主要布置過流下部結構。為大體積混凝土整體結構，主要布置過流系統，是廠房的基礎。系統，是廠房的基礎。上部結構上部結構下部結構下部結構下部塊體結構下部塊體結構 三、水電站廠房的基本類型三、水電站廠房的基本類型 (一一) 根據廠房與擋水建筑物的相對位置及根據廠房

7、與擋水建筑物的相對位置及其結構特征其結構特征，可分為三種基本類型，可分為三種基本類型 1壩后式廠房 特征：廠房位于攔河壩的下游，緊接壩后，在結構上與大壩用永久縫分開，發電用水由壩內高壓管道引入廠房。 壩后式廠房還可以變化為：挑越式廠房、溢流式廠房、壩內式廠房。壩壩 后后 廠廠 房房壩后式廠房示意圖壩后式廠房示意圖Center Hill Lake and Dam挑挑 越越 式式 廠廠 房房烏江渡水電站烏江渡水電站壩內式廠房壩內式廠房鳳灘水電站鳳灘水電站廠房移入溢流壩體空腹內。廠房移入溢流壩體空腹內。溢流式廠房溢流式廠房v將廠房頂作為溢洪道，成為壩后溢流式廠房。新安江水電站新安江水電站2河床廠房廠

8、房位于河床中，成為擋水建筑物的一部分3引水式廠房v特征：發電用水來自較長的引水道，廠房遠離擋水建筑物，一般位于河岸。如若將廠房建在地下山體內，則稱為地下廠房。清江雪照河水電站清江雪照河水電站 (二二) 按機組主軸的裝置方式分按機組主軸的裝置方式分 立式機組廠房和臥式機組廠房。立式機組廠房立式機組廠房臥式機組廠房臥式機組廠房 (三) 按廠房上部結構分： 露天式、半露天式、封閉式廠房。 (四) 按水電站資源的性質分： 河川電站(常規水電站)廠房、潮汐電站廠房、抽水蓄能電站廠房。第三節第三節 水輪發電機水輪發電機一、發電機類型及傳力方式一、發電機類型及傳力方式1、懸掛式發電機懸掛式發電機 推力軸承位

9、于轉子上方，支承在上機架上。推力軸承位于轉子上方，支承在上機架上。 發電機的傳力方式發電機的傳力方式為：為： 轉動部分重量轉動部分重量(發電機轉子、勵磁機轉子、水輪發電機轉子、勵磁機轉子、水輪機轉輪機轉輪)推力頭推力頭推力軸承推力軸承定子外殼定子外殼機座機座； 固定部分重量固定部分重量(推力軸承、上機架、發電機定子、推力軸承、上機架、發電機定子、勵磁機定子勵磁機定子) 定子外殼定子外殼機座機座。懸式發電機懸式發電機2、傘式發電機傘式發電機 v推力軸承位于轉子下方，設在下機架上推力軸承位于轉子下方，設在下機架上v發電機的傳力方式為：發電機的傳力方式為： 機組轉動部分的重量機組轉動部分的重量推力頭

10、和推力軸承推力頭和推力軸承下機架下機架機座。機座。 上機架只支撐上導軸承和勵磁機定子。上機架只支撐上導軸承和勵磁機定子。v類型：類型： 1. 普通傘式：普通傘式： 有上下導軸承有上下導軸承 2. 半傘式半傘式: 有上導軸承，無下導軸承有上導軸承，無下導軸承 3. 全傘式全傘式: 無上導軸承，有下導軸承無上導軸承，有下導軸承 (1) 普通傘式普通傘式有上下導軸承。有上下導軸承。傳力方式為：傳力方式為：機組轉動部分的重量機組轉動部分的重量推力頭和推力軸承推力頭和推力軸承下機架下機架機座。機座。上機架只支撐上導軸承和勵磁機定子。上機架只支撐上導軸承和勵磁機定子。(3) 全傘式全傘式 無上導軸承，有無

11、上導軸承，有下導軸承。下導軸承。 機組轉動部分的機組轉動部分的重量通過推力軸承重量通過推力軸承的支撐結構傳到水的支撐結構傳到水輪機頂蓋上，通過輪機頂蓋上，通過頂蓋傳給水輪機座頂蓋傳給水輪機座環。環。3常見的機座形式 (1) 圓筒式機座： 結構形式為厚壁鋼筋混凝土圓筒，其壁厚在1m以上。 優點：剛度較大，抗振、抗扭性能較好。 缺點：水輪機直徑較小時，水輪機的安裝、維修、維護不方便 四、發電機的布置型式四、發電機的布置型式 (1) 定子外露式：發電機定子完全露出于發電機層地面以上。 缺點：發電機層地板顯得擁擠，同時水輪機層高度小，不便其間布置夾層。采用較少。(2) 上機架埋入式：發電上機架埋入式：

12、發電機定子和上機架埋入機定子和上機架埋入發電機層樓板下機坑發電機層樓板下機坑內。內。 發電機層較寬敞，水發電機層較寬敞，水輪機層高度大輪機層高度大,采用較采用較多。多。 適用于單機容量在適用于單機容量在100MW以上的大型機以上的大型機組。組。(3) 定子埋入式：發電機定子埋入發電機層樓板下定子埋入式：發電機定子埋入發電機層樓板下機坑內，上機架外露機坑內，上機架外露。便于懸式發電機組的推力軸承檢修。便于懸式發電機組的推力軸承檢修。適用于單機容量在數十萬適用于單機容量在數十萬MW的大型機組。的大型機組。六、水電站廠房的起重設備六、水電站廠房的起重設備v為了安裝和檢修機組及其輔助設備，廠房內要裝設

13、為了安裝和檢修機組及其輔助設備，廠房內要裝設專門的起重設備。專門的起重設備。v最常見的起重設備是橋式起重機最常見的起重設備是橋式起重機(橋吊橋吊)。v橋吊由橫跨廠房的橋吊大梁及其上部的小車組成，橋吊由橫跨廠房的橋吊大梁及其上部的小車組成，橋吊大梁可在吊車梁頂上沿主廠房縱向行駛，橋吊橋吊大梁可在吊車梁頂上沿主廠房縱向行駛，橋吊大梁上的小車可沿該大梁在廠房橫向移動。大梁上的小車可沿該大梁在廠房橫向移動。v起重設備的型式和吊運方式對廠房上部結構和尺寸起重設備的型式和吊運方式對廠房上部結構和尺寸影響較大，正確選擇起重設備和吊運方式，可減小影響較大，正確選擇起重設備和吊運方式，可減小其寬度或高度。其寬度

14、或高度。 1、橋吊的起重量和臺數、橋吊的起重量和臺數 v橋吊的最大起重量取決于所吊運的最重部件。橋吊的最大起重量取決于所吊運的最重部件。v最重部件一般為發電機轉子，懸式發電機的轉子最重部件一般為發電機轉子，懸式發電機的轉子需帶軸吊運，傘式發電機的轉子可帶軸吊運，也需帶軸吊運，傘式發電機的轉子可帶軸吊運，也可不帶軸。可不帶軸。v對于低水頭電站，最重部件也可能是帶軸或不帶對于低水頭電站，最重部件也可能是帶軸或不帶軸的水輪機轉輪。軸的水輪機轉輪。v少數情況下，橋吊的起重量決定于主變壓器少數情況下，橋吊的起重量決定于主變壓器(主變主變需要在廠內檢修時需要在廠內檢修時)。v橋式起重機有單小車和雙小車兩種

15、。橋式起重機有單小車和雙小車兩種。v單小車設有主鉤和副鉤，當起重量不大時一般采用一臺單小車設有主鉤和副鉤，當起重量不大時一般采用一臺雙鉤橋吊；雙鉤橋吊；v雙小車是在橋吊大梁上設有兩臺可以單獨或聯合運行的雙小車是在橋吊大梁上設有兩臺可以單獨或聯合運行的小車，每臺小車只有一個起重吊鉤，起重量大于小車，每臺小車只有一個起重吊鉤，起重量大于75t時，時，可采用雙小車橋吊。可采用雙小車橋吊。v與單小車相比，雙小車橋吊不僅重量輕、外形尺寸小，與單小車相比，雙小車橋吊不僅重量輕、外形尺寸小，而且用平衡梁吊運帶軸轉子時，大軸可以超出主鉤極限而且用平衡梁吊運帶軸轉子時，大軸可以超出主鉤極限位置以上，從而可降低主

16、廠房的高度。位置以上，從而可降低主廠房的高度。v當機組較大而且臺數多于當機組較大而且臺數多于6臺時，也可考慮采用兩臺吊臺時，也可考慮采用兩臺吊車。兩臺橋吊可降低廠房高度，運用較靈活。車。兩臺橋吊可降低廠房高度，運用較靈活。2、橋吊跨度與工作范圍、橋吊跨度與工作范圍 v 橋吊跨度要與主廠房下部塊體結構的尺寸相適應，橋吊跨度要與主廠房下部塊體結構的尺寸相適應，使主廠房構架直接座落在下部塊體結構的一期混使主廠房構架直接座落在下部塊體結構的一期混凝土上。凝土上。v 要滿足發電機層及安裝間布置要求，使主廠房內要滿足發電機層及安裝間布置要求，使主廠房內主要機電設備均在主副鉤工作范圍之內，以便安主要機電設備

17、均在主副鉤工作范圍之內，以便安裝和檢修。裝和檢修。v 盡量采用起重機制造廠家所規定的標準跨度。盡量采用起重機制造廠家所規定的標準跨度。第五節第五節 主廠房的布置主廠房的布置一、發電機層設備布置一、發電機層設備布置v發電機層為安放水輪發電機組及輔助設備和儀表發電機層為安放水輪發電機組及輔助設備和儀表表盤的場地，也是運行人員巡回檢查機組、監視表盤的場地，也是運行人員巡回檢查機組、監視儀表的場所。儀表的場所。v主要設備有發電機、調速柜、油壓裝置、機旁盤、主要設備有發電機、調速柜、油壓裝置、機旁盤、勵磁盤、蝶閥孔、樓梯、吊物孔等。勵磁盤、蝶閥孔、樓梯、吊物孔等。廠房平面圖廠房平面圖發電機層設備布置發電

18、機層設備布置v 機旁盤。與調速器布置在同一側，靠近廠房上游或下游墻。機旁盤。與調速器布置在同一側，靠近廠房上游或下游墻。v 調速柜。應與下層的接力器相協調，盡可能靠近機組，并調速柜。應與下層的接力器相協調，盡可能靠近機組，并在吊車的工作范圍之內。在吊車的工作范圍之內。v 勵磁盤。常布置在發電機近旁。勵磁盤。常布置在發電機近旁。v 蝶閥孔。蝶閥孔。v 樓梯。每隔一段距離需要設置一個樓梯，一般兩臺機組設樓梯。每隔一段距離需要設置一個樓梯，一般兩臺機組設置一個。樓梯不應破壞發電機層樓板的梁格系統。置一個。樓梯不應破壞發電機層樓板的梁格系統。v 吊物孔。吊物孔。 發電機層平面設備布置應考慮在吊車主、副

19、鉤的工作范圍發電機層平面設備布置應考慮在吊車主、副鉤的工作范圍內，以便樓面所有設備都能由廠內吊車起吊。內，以便樓面所有設備都能由廠內吊車起吊。二、水輪機層設備布置二、水輪機層設備布置 v水輪機層是指發電機層以下，蝸殼大塊混凝土以水輪機層是指發電機層以下，蝸殼大塊混凝土以上的這部分空間。上的這部分空間。v在水輪機層一般布置調速器的接力器、水力機械在水輪機層一般布置調速器的接力器、水力機械輔助設備輔助設備(如油、氣、水管路如油、氣、水管路)、電氣設備、電氣設備 (如發電如發電機引出線、中性點引出線、接地、滅磁裝置等機引出線、中性點引出線、接地、滅磁裝置等)、廠用電的配電設備。廠用電的配電設備。水輪

20、機層設備布置圖水輪機層設備布置圖v 調速器的接力器。位于調速器柜的下方，與水輪機調速器的接力器。位于調速器柜的下方，與水輪機頂蓋連在一起，并布置在蝸殼最小斷面處。頂蓋連在一起，并布置在蝸殼最小斷面處。v 電氣設備的布置。發電機引出線和中性點側都裝有電氣設備的布置。發電機引出線和中性點側都裝有電流互感器，一般安裝在風罩外壁或機墩外壁上。電流互感器，一般安裝在風罩外壁或機墩外壁上。對發電機引出母線要加裝保護網。對發電機引出母線要加裝保護網。v 油、氣、水管道。一般沿墻敷設或布置在溝內。要油、氣、水管道。一般沿墻敷設或布置在溝內。要防止油氣水滲漏對電纜造成影響。防止油氣水滲漏對電纜造成影響。v 水輪

21、機層上、下游側應設必要的過道。主要過道寬水輪機層上、下游側應設必要的過道。主要過道寬度不宜小于度不宜小于1.2m1.6m。v 水輪機機墩壁上要設進人孔，進人孔寬度一般為水輪機機墩壁上要設進人孔，進人孔寬度一般為1.2m1.8m，高度不小于，高度不小于1.8m2.0m。二、蝸殼層的布置二、蝸殼層的布置 v主閥。當引水式電站采用聯合供水或分組供水時，在蝸殼主閥。當引水式電站采用聯合供水或分組供水時，在蝸殼進口前設置一道快速閘門或蝴蝶閥，稱為主閥。進口前設置一道快速閘門或蝴蝶閥，稱為主閥。v主閥可以裝設在廠內也可以裝設在廠外。主閥的上游側要主閥可以裝設在廠內也可以裝設在廠外。主閥的上游側要安裝伸縮節

22、，以方便其拆裝。安裝伸縮節，以方便其拆裝。v進人孔。在下部塊體結構中要設有通向蝸殼和尾水管的進進人孔。在下部塊體結構中要設有通向蝸殼和尾水管的進人孔，并設置通道。一般進人孔的直徑為人孔，并設置通道。一般進人孔的直徑為60cm，進人孔通，進人孔通道尺寸不小于道尺寸不小于11m。v在蝸殼層以下的上游側或下游側均設有檢查、排水廊道。在蝸殼層以下的上游側或下游側均設有檢查、排水廊道。v集水井位于全廠最低處，除要求能容納運行時的滲漏水，集水井位于全廠最低處，除要求能容納運行時的滲漏水，還要擔負機組檢修時的集水、排水任務。還要擔負機組檢修時的集水、排水任務。v排水泵室一般布置在集水井的上層。電站排水都通向

23、下游排水泵室一般布置在集水井的上層。電站排水都通向下游尾水渠。尾水渠。四、安裝間四、安裝間( (安裝間安裝間) )的布置的布置 安裝間是廠房主要部件安裝和檢修的場所。安裝間是廠房主要部件安裝和檢修的場所。 主要設備的安裝、檢修、到貨后卸車都要用到橋吊。主要設備的安裝、檢修、到貨后卸車都要用到橋吊。v安裝間一般均布置在主廠房有對外道路的一端。安裝間一般均布置在主廠房有對外道路的一端。對外交通通道必須直達安裝間，車輛直接開入安對外交通通道必須直達安裝間，車輛直接開入安裝間以便利用主廠房內橋吊卸貨。裝間以便利用主廠房內橋吊卸貨。v水電站對外交通運輸道路可以是鐵路、公路或水水電站對外交通運輸道路可以是

24、鐵路、公路或水路。對于大中型水電站，由于部件大而重，運輸路。對于大中型水電站，由于部件大而重，運輸量又大，所以常建設專用的鐵路線，中小型水電量又大，所以常建設專用的鐵路線，中小型水電站多采用公路。站多采用公路。 1安裝間的位置安裝間的位置2安裝間的高程安裝間的高程v安裝間的高程主要取決于對外道路的高程及發電安裝間的高程主要取決于對外道路的高程及發電機層樓板的高程。機層樓板的高程。v安裝間最好與對外道路同高，均高于下游最高水安裝間最好與對外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期對外交通暢通無阻。位，以保持洪水期對外交通暢通無阻。v安裝間最好也與發電機層同高，以充分利用場地，安裝間最好也與發電機層同高，以充分利用場地，安裝檢修工作方便。安裝檢修工作方便。 v當水電站的下游尾水過高時，發電機層樓板常低于當水電站的下游尾水過高時，發電機層樓板常低于下游最高尾水位，從而也低于對外道路，這時可以下游最高尾水位，從而也低于對外道路，這時可以有以下幾種方案：有以下幾種方案：安裝間與對外道路同高，均高于發電機層。安裝間與發電機層同高，均低于下游最高水位。安裝間與發電機層同高，而在安裝間上專門劃出一塊貨車停車卸貨處，此停車處高于安裝間而與對外道路同高。這時安裝間場面不能充分利用，而廠房的高度可能取決于卸貨的要求。3. 安裝間的尺寸安裝間的尺寸v安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安