抽水蓄能电站地下厂房内部布置标准化研究及应用

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1、抽水蓄能电站地下厂房内部布置标准化研究及应用 抽水蓄能电站地下厂房内部布置标准化研究及应用 胡万飞 姜忠见 （中水顾问集团华东勘测设计研究院 浙江杭州 310014） 摘 要 通过总结我院已设计投运的天荒坪、桐柏、泰安、宜兴、宝泉抽水蓄能电站设计经验，以及国 内外其它抽水蓄能电站的资料收集分析，以福建仙游工程为依托，对抽水蓄能电站地下洞室群、厂房及机 电设备的布置进行标准化设计研究，规范各专业设计原则和布置总则，以有效推动抽水蓄能地下厂房三维 设计工作，提高设计质量和工作效率。 关键词 抽水蓄能电站地下厂房 标准化布置 三维设计研究 1 概述 随着电网的迅速发展，特别是“西电东送” 、特高压交

2、流送电、新能源（风电、核电）大规模建 设，抽水蓄能电站在电网中的地位将越来越重要，对节能、环保、低碳经济等社会经济效益更加明 显，我国新一轮抽水蓄能电站规划、建设已开始启动，计划到 2020 年，我国抽水蓄能装机规模将达 到 5000070000 MW。由于工厂三维可视化设计要求各专业在同一个系统平台协同设计，可有效解 决水电工程多专业设计之间协调问题，包括专业设计的合理性、完整性，以及专业之间碰撞问题， 可极大提高产品的设计质量。为此我院早在宝泉抽水蓄能电站设计中就尝试用三维可视化设计，基 于当时软件水平和水电工程标准化设计程度底，三维设计工作效率不高，难以达到火电工程高效程 度；但由于抽水

3、蓄能电站地下厂房内部布置的共性较强，具备进行标准化三维设计的基本条件，为 此，我院从 2007 年开始对抽水蓄能电站地下厂房内部布置标准化设计进行研究，通过对国内外已成 功投运的抽水蓄能电站的调研和总结，并结合安徽响水涧、福建仙游三维可视化设计实践，在 2010 年 3 月完成了标准化设计研究报告；这一成果也为工厂三维设计在抽水蓄能电站地下厂房内部布置 设计应用提供强大的生命力，目前我院正在设计的安徽响水涧、福建仙游、江西洪屏、浙江仙居等 项目的各阶段设计已全面按照标准化要求进行三维设计，并制定一系列三维设计操作规程及生产流 程，极大提高了设计产品的质量和工作效率。 2 抽水蓄能电站地下厂房内

4、部布置标准化设计的主要成果 2.1 地下洞室群标准术语 图 1 2.2 主洞室布置原则 根据主副厂房洞、主变洞及尾闸洞三大洞室布置的相对位置关系，地下厂房洞室群的布置可分 为三洞式、二洞式、一洞式三种布置方式。三洞室布置：主副厂房洞、主变洞、尾闸洞采用三个独 立洞室，通常情况下，对于厂房采用中部开发方式的大型抽水蓄能电站推荐采用三洞式布置方式。 二洞室布置：主副厂房洞、主变洞采用二个独立洞室，不单独设置尾闸洞，对于厂房采用尾部开发 方式且尾水系统较短的大型抽水蓄能电站推荐采用二洞式布置方式，采用该布置方式时，一般将尾 水事故闸门设在下库进出水口。一洞式布置：主变压器布置在主副厂房洞内，一般用于

5、机组台数少、 厂房采用尾部开发方式的抽水蓄能电站。 2.3 进厂交通洞型式和断面尺寸 大多数电站的进厂交通洞都采用平洞布置，平均坡度宜小于 8%，厂前应设有平直段，纵坡变化 不宜太大，纵坡变化处应设置竖曲线，为便于设计及施工，隧道曲线宜采用不设超高的大半径曲线 （150m，时速 20km） 。 经过对已建和在建抽蓄工程进厂交通洞尺寸的统计，新建抽蓄工程进厂交通洞断面净尺寸统一 为 7.87.8m。具体实施中施工专业应对该断面尺寸进行复核，例如，对控制高度可以与宜兴工程钢 岔管高度 6m 复核，控制的宽度按分半座环宽度或尾水管是否超过 6.8m 复核（响水涧工程） 。 2.4 通风兼安全洞断面型

6、式及尺寸 通风兼安全洞从副厂房端部进入厂房，通常采用左右或上下分隔，将洞室一隔为二，满足一路 进风，一路排风的要求。 通风兼安全洞仅作为施工期的施工通道， 其断面尺寸可与一般的施工支洞相同， 尺寸 7.06.5m。 通风兼安全洞有交通通道功能时，洞净断面尺寸取 7.36.9m，采用上下分隔方式，下部净高 3.0m，作为交通通道使用。 通风洞没有交通通道要求时，也可采用左右分隔的方式，以方便施工，当通风兼安全洞厂房至 排风竖井距离小于 200m 时，推荐净断面尺寸 7.06.5m， 2.5 母线洞断面型式及尺寸 母线洞推荐采用全衬砌结构，以达到防水目的，采用大小断面结合方式。小断面（包含扩散段）

7、 长度推荐采用 10m，小断面净宽尺寸推荐 6.36.5m，净高尺寸推荐 6.26.45m。大断面净宽尺寸推荐 8.38.6m；母线洞总长度取 40m，净高尺寸推荐 8m。 2.6 出线洞断面型式及尺寸 出线洞采用电缆竖井布置时，需设置电梯，以便于运行管理；采用斜井布置时，从永久运行角 度出发，坡度不宜大于 30 度，一般考虑卷扬机出渣；也可采用平洞或洞井结合布置。 对于斜井布置，根据出线斜井的功能，一般可分为以下几种布置型式： （1）布置高压电缆+排烟道功能（上下分隔：4.05.6m） （2）布置高压电缆+中低压电缆（左右分隔：5.84.45m） （3）布置高压电缆+中低压电缆+排烟道（上下

8、分隔后上部再左右分隔：4.05.6m） 2.7 机组检修排水系统型式选择 检修排水系统布置方式的选择原则：即当机组台数大于 4 台时考虑采用明管廊道布置方式；当 机组台数少于或等于 4 台时优先考虑采用埋管廊道方式，只有在尾水管之间检修排水埋管廊道顶部 岩石厚度不足（小于 4m）而难以保留时，可采用明管廊道布置方式。 推荐检修排水泵房布置在副厂房下部作为标准化布置模式 2.8 主厂房各层的标准布置 （1）安装场布置 安装场一般采用布置在端部，安装场下不设置设备层 ，当进厂交通洞从端部进厂时，均在安装 场端部设置一个小副厂房 ，小副厂房宽度选用 6.5m（不含防潮墙） 。 （2） 机组段布置 机

9、组段一般分为四层，分别为发电机层、中间层、水轮机层、蜗壳层。 在发电机层、中间层、水轮机层的每个机组段上游侧各布置一个球阀吊物孔和一个小吊物孔， 开通上下各层吊运通道。 发电机层每个机组段下游侧布置机旁盘，主要包括有机组 LCU、发电机变压器保护柜、故障录 波柜、电调柜、励磁盘等，上游侧不布置盘柜。 中间层每个机组段上游侧布置调速器及其油压装置和控制柜，左侧布置机组制动吸尘装置、右 侧布置机组自用配电盘、自用变。 水轮机层上游侧布置球阀油压装置及其控制柜；机组调相压水气罐布置在机组段第 3 象限内； 第 4 象限内布置推力轴承外循环冷却器及相关设备。另外，机组段副厂房侧布置 5 台渗漏排水泵及

10、 其启动控制柜；安装场下的 2#施工支洞布置厂内透平油罐室和处理室。 蜗壳层上游侧布置进水阀（包括延伸段、阀体、接力器、伸缩节等） 、技术供水泵和滤水器以及 相关的管路、阀门。 2.9 副厂房标准布置 副厂房底层与蜗壳层同高程，布置污水处理设备； 副厂房二层与水轮机层同高程，布置中、低压压气机； 副厂房三层与中间层同高，布置冷冻机、冷却水泵等设备； 副厂房四层与发电机层同高，布置 LCU 及照明配电室； 副厂房五层为调试值班室及电缆层； 副厂房六层为公用和保安配电室； 副厂房七层布置蓄电池室和直流配电室，并与通风兼安全洞出口相接； 副厂房顶层布置空调、风机、电梯机房。 3 抽水蓄能电站地下厂房内部布置三维标准化设计的主要应用成果 抽水蓄能电站地下厂房内部布置标准化设计促进了三维设计在各抽水蓄能电站应用的有效性和 实效性，极大地提高了三维设计工作效率和设计产品质量，我院以标准化设计为基础，完成的仙游 工程三维设计标准模板，已经直接应用到洪屏、仙居工程的三维设计上，取得了良好的实效。 三维标准化设计系列图： 图 2 厂房各层平面轴侧图 图 3 厂房上游侧纵剖面轴侧图 图 4 厂房下游侧纵剖面轴侧图 4 结语 随着抽水蓄能电站地下厂房内部布置标准化设计不断深入推广，我院将着手建立各设计阶段的 三维设计标准模板，进一步提高抽水蓄能电站设计产品质量和工作效率。