山秀水电站厂房布置设计

张启奎 何来兴

(广西南宁水利电力设计院 南宁 530001)

1 概况[1]

广西左江山秀水电站位于左江下游河段、扶绥县城上游14km处,以发电为主,兼有航运、电灌、养殖、旅游等综合利用效益,是左江综合利用规划中的第三梯级,距下游老口水利枢纽约60km。坝址以上流域面积为29562km2,坝址多年平均流量600m3/s,多年平均径流量为 189.3亿m3,正常水位86.5m,死水位85m,水库总库容为6.063亿m3,电站装机容量3×26MW,多年平均发电量3.527亿k W◦h。

本枢纽按库容规模划为Ⅱ等工程,其永久建筑物厂房上游挡水墙按2级建筑物设计,设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为1000年一遇;厂房下游挡水部分按3级建筑物设计,设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为500年一遇。

2 厂房相对位置的选定

根据坝址地形、地质、交通、运行管理、工程量及施工等条件,对左岸厂房,右岸厂房两个枢纽布置方案进行了综合分析,最后推荐右岸厂房,主要原因有:①右岸靠近扶绥至崇左3级省道,对外交通方便。②从地形及水流方面看,厂房在右岸、船闸在左岸,则更利于改善船闸口门区流态及厂房的进出水条件。③左岸上游段山体较陡,限制了厂房进口为改善进水条件而采取调顺进水渠的措施;尾水渠的土石方开挖量较大。④厂房布置在右岸一级阶地,有利于厂房提前开工、全年施工,有利于加快施工进度缩短总工期。⑤输出线路在右侧,故厂房布置在右岸则出线方便。

3 厂区布置

厂房系河床式厂房,布置在右侧河岸台地上,厂房为挡水建筑物的一部分,其轴线与坝轴线平行,由主厂房、副厂房、安装间等部分组成。厂房安装3台贯流式机组,水轮机型号GZ-WP-560,发电机型号SFWG26-60/5600,单机容量为26MW。

厂房左接拦河闸坝,右连右岸接头重力坝,前为引水渠道后为尾水渠道。厂房全长72.44m,其中主厂房长50.42m,由厂坝导墙将之与泄水建筑物分隔;右端安装间长 22.00m,厂房宽度为16.80m,最大高度为49.60m。为了防止河床推移质底沙进入机组流道,在厂房进水口引水渠设导拦沙坎,坎顶高程74.50m,高出渠底3m,并在拦沙坎上游前沿处设置一浮式拦污导污排。

厂房为垂直进厂方式,坝顶公路在厂房上游通过,并在安装间右侧设有电站设备进厂运输道路,路面宽12m,跨厂房门机可把物品经厂顶活动屋盖吊入厂房,门机轨道地面高程为99.00m。人员通过进厂楼的电梯及楼梯进入。

升压变电采用厂外主变及GIS室内开关站方案,主变平台布置在下游副厂房屋顶,高程为99.00m。GIS室内开关站位于主机间段下游副厂房顶层,面积为 34.18×12.50m,地面高程为87.00m。出线电缆穿过安装间段下游副厂房并通过高架电缆沟引至右侧岸边山坡上设置的出线塔出线。

4 厂房布置

厂房由主厂房、付厂房、安装间等部分组成,厂房安装3台水轮机型号GZ-WP-560,发电机型号SFWG26-60/5600,厂房横剖面图、厂房横纵面图分别见图1、图2。

图1 厂房横剖面图

图2 厂房纵剖面图

4.1 进水口段布置

进口段由底板、闸墩及拦污栅胸墙组成,厂房进水口布置包括拦污栅、入口渐变段、进口检修门槽、清污设备、及交通桥等。交通桥面高程和溢流坝工作桥面高程相同即99.0m。厂房进水口每台机组一孔,为了便于清污及减小过栅流速,拦污栅采用倾斜式,与水平面夹角75°。

进水口检修门孔口尺寸11.20m×12.43m(宽×高),因施工安装期防洪挡水的需要,共设3扇潜孔式平面滑动钢闸门。拦污栅、进水口检修门均由跨厂房门机的上游悬臂端吊运、启闭。

4.2 主厂房及安装间

厂房顺水流方向的长度为66.00m,沿坝轴线方向总长度为72.44m,在主机间和安装间之间设一道结构缝,将整个厂房分为主机间段和安装间段。主机间段位于厂房左侧,长50.42m,最大高度为49.60m。

安装间段位于厂房右侧,长22.00m,顺水流向净宽16.80m,最大高度为33.70m。安装间分两层布置,上层为安装场与主厂房运行层同高程。下层布置绝缘及透平油库、油处理室。安装间上游侧76.80m高程布置小物件运输竖井、通风竖井及工具间,76.80m高程以下均留空充水增重,以增加安装间段的整体稳定性。

主厂房分三层布置,第一层为流道层,主要布置灯泡式水轮发电机组;第二层为管道层,主要布置水轮机组检修孔、管道廊道、电缆沟;第三层为运行层,主要布置有调速器,油压装置等。

主厂房及安装间顶部采用轻钢活动屋盖和现浇混凝土屋盖间隔布置,主机间段以各台机组中心线为中心布置3块活动屋盖,安装间布置两块的活动屋盖,活动屋盖轨道顶高程与坝顶同高,高程为99.00m。其余为现浇混凝土屋盖。屋顶设跨厂房门机一台,两端悬臂。跨厂房门机吊运发电设备通过厂房活动屋顶垂直进出厂房及安装间,上游悬臂端启闭厂房进水检修闸门、拦污栅,下游悬臂端吊运GIS室内开关站 (110k V)的设备通过吊物孔垂直进出下游副厂房GIS室,同时兼作启闭溢流闸坝和船闸的检修闸门之用。

主厂房内设有32/5t电动双钩桥式起重机一台,跨度为16.00m,用于日常厂内一些小物件的吊运,而无需频繁开启活动屋盖使用门机。副厂房GIS室设有10t单梁电动桥式起重机一台,跨度为11.50m,GIS室内开关站安装及检修时用以吊运设备。

4.3 副厂房

副厂房布置于主厂房下游,沿坝轴线上的总长度为72.44m,沿水流方向室内净宽均为11.00～12.50m。

安装间段副厂房共分五层。主机间段副厂房共分四层。各层副厂房及进厂楼详细布置见表1。

表1 副厂房及进厂楼各层布置一览表

4.4 厂内交通

①垂直交通

在主机间段靠右侧的副厂房内,布置有电梯及绕电梯的主楼梯,人员自进厂楼(99.00m高程)乘坐电梯或走主楼梯可通达副厂房各层、主厂房运行层及安装间层。

在主机间段靠左侧的副厂房内设1座进厂副楼梯,可至副厂房各层。

从副厂房底层、及主厂房管道层下至廊道层设有两个楼梯,一个设在2#～3#机组的中墩处,一个设在1#机组水轮机坑的右侧。

②水平交通

厂内水平交通通过设置厂内过道及交通廊道实现。每层副厂房靠主厂房及安装间一侧均设置了宽度大于2.0m的通道,副厂房的各个房间之间及其与主副楼梯之间交通方便。在主厂房流道层,各机组段间设有交通廊道连通,高程同水轮机坑底部高程,在各机组段均可穿过交通廊道通到两个下达流道层楼梯。自流道层有台阶通到检修排水泵房,由检修排水泵房通过爬梯下至集水井内。

4.5 尾水段布置

尾水段位于主机间段下游副厂房的下游侧,顺水流向宽12.60m,主要布置有尾水管、尾水检修闸门以及闸门启闭设备等。尾水闸墩上设有尾水检修闸门槽。尾水闸墩上设钢筋混凝土启闭机排架,排架顶为工作桥,启闭平台桥面高程为99.00m,同坝顶高程。启闭平台、电站设备运输道路与副厂房顶连接,在排架平台上设有启闭台车启闭尾水事故门。尾水段87.00m高程处设有检修平台。

在3#机组左侧闸墩上设置楼梯从检修平台直上坝顶99.00m高程。

每台机组尾水出口各设一扇事故检修闸门,拟采用平面滚动钢闸门,闸门的启闭用1台移动台车进行操作。闸门平时锁定在尾水平台上,闸门的检修也在此平台上。

4.6 厂内排水及卫生设施

厂房采用集中排水方式,在流道层布置检修排水泵及渗漏排水泵,泵下设检修集水井及渗漏集水井,1#机流道下游下方左侧集水井容积为136m3,2#机流道下游下方右侧集水井容积为106m3,共计容积约242m3,全厂渗漏水及机组检修时进口段和尾水段流道内的积水均可经排水管道汇向集水井,再排至下游。

4.7 通风、采光

本电站厂房为河床式厂房,厂房结构多处于上、下游校核洪水位以下,此时,相当于半潜没式厂房。鉴于这一特点,采用了自然通风、采光为主,人工为辅的原则。把运行人员主要值班的中央控制室、试验室、载波室、微机处理室和接待室等布置于高于校核洪水位的上层,使其具有较好的自然通风、采光条件。

厂房采用全面机械送风,机械排风方式,全厂气流组织为上游送风,下游排风。对少数对空气温度、湿度要求较高的房间采用空调。

4.8 主变平台及开关站

升压变电采用户外主变及GIS室内开关站方案。GIS室内开关站(110k V)位于主机间段下游副厂房顶层,面积为34.18m×12.50m。GIS室内开关站具有布置紧凑,技术先进,运行可靠,管理方便等优点。两台主变压器布置在GIS室内开关站的顶部,即主机间段下游副厂房屋顶,高程为99.00m。出线电缆穿过安装间段下游副厂房并通过高架电缆沟引至右岸山坡上设置的门形架出线。

5 厂房设计采用新技术及布置特点

①厂房布置在右岸宽阔台阶地内,利于厂房全年施工,为厂房提前发电创造有利条件;

②厂房进口工作门前流道间闸墩开通平压孔,平衡各台组的流量和发电水头;

③利用厂房尾水管顶部挖空部分增加水重,以增加厂房的稳定性,节省厂房混凝土方量;

④厂房(除下游侧闸门外)、大坝、船闸上闸首共用一套大门机启闭设备,节省金属金构和土建投资,也方便电站的运行管理。坝顶多功能门机,具有大吨位、大跨度、多功能的特点,减少了坝顶及厂内设备种类和数量,节省了工程投资。能达到如此规模的门机,在国内还是为数很少,左江山秀水电站坝顶多功能门机的设计研究对今后水电站的开发具有深远的重要意义;

⑤厂坝间导墙设连通孔效果好,避免了厂前立轴旋涡的形成。山秀水电站厂房位于坝址右岸,包括厂房及进水渠基本上是从右岸的一级台地上开挖出来,开挖量较大。初步设计进水渠开挖的总长度为602.5m。根据《广西左江山秀水电站枢纽工程整体(技设)和施工导截流水工模型试验研究》(技术设计阶段)的试验成果,在初步设计成果的基础上,厂房进水渠开挖长度缩短为450m,但过流时在厂房前形成立轴旋涡。试验中通过在厂坝间上游导流墙中设置一直径为5m的连通孔,厂房前立轴旋涡基本消失[2]。技施设计中采用了这一模型试验成果,在保证厂房前流态的基础上,大大减少了进水渠的开挖量。在近几年的运行中没有发现厂房前有立轴旋涡的出现。

6 结束语

总的来说,厂房的布置是较好的,首先是厂房的进出水口水流条件较好;其次是厂房布置较紧凑,厂房的投资较省;第三是厂房各层布置较合理,便于电站的运行管理。电站投产运行至今已有2年多,运行情况良好。

1 广西南宁水利电力设计院.广西左江山秀水电站初步设计报告[R].广西南宁水利电力设计院,2003.

2 广西大学土木建筑工程学院.广西左江山秀水电站枢纽工程整体(技设)和施工导截流水工模型试验研究报告[R].2004.