水电站厂房(一)

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1、第三篇 水电站厂房,水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。,水电站厂房,第十一章 引水式地面厂房,第一节 水电站厂房任务、组成和类型,一、水电站厂房的任务 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。,二、水电站厂房的组成,从设备布置和运行要求的空间划分 主厂房。安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水电站厂房的主要组成部分。 副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房

2、间及运行管理人员工作和生活用房。 主变压器场。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。,开关站。一般布置在户外，装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。 主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，一般称为厂区枢纽。,厂区枢纽,从设备组成的系统划分,水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设

3、备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。,机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。 辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。,水电站厂房组成图,3. 从水电站厂房的结构组成划分,水平面上可分为主机室和安装间。主机室安装水轮发电机组及辅助设备，安装间是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地

4、。 垂直面上，以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。 上部结构。与工业厂房相似，基本上是板、梁 、柱结构系统。 下部结构。为大体积混凝土整体结构，主要布置过流系统，是厂房的基础。,上部结构,下部结构,下部块体结构,三、水电站厂房的基本类型,(一) 根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征，可分为三种基本类型 1坝后式厂房 特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压管道引入厂房。 坝后式厂房还可以变化为：挑越式厂房、溢流式厂房、坝内式厂房。,坝 后 厂 房,坝后式厂房示意图,Center Hill Lake and Dam,挑 越 式 厂 房,

5、乌江渡水电站,坝内式厂房,凤滩水电站,厂房移入溢流坝体空腹内。,溢流式厂房,将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房。,新安江水电站,2河床厂房,厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分,葛洲坝水利枢纽,位于湖北省宜昌市，在三峡出口南津关下游2.3km处。混凝土重力坝，最大坝高53.8m，水电站装机容量2715 MW，保证出力76.8万kW，多年平均发电量157亿kWh。,3引水式厂房,特征：发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸。如若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房。,清江雪照河水电站,(二) 按机组主轴的装置方式分 立式机组厂房和卧式机组厂房。,立式机组厂房,卧式机组厂

6、房,(三) 按厂房上部结构分： 露天式、半露天式、封闭式厂房。 (四) 按水电站资源 的性质分： 河川电站(常规水 电站)厂房、潮汐 电站厂房、抽水 蓄能电站厂房。,第二节 水电站厂房设计所需资料和设计程序,一、厂房设计所需资料 河流开发方案及建筑物等级 规划报告的批文。 根据工程规模、建坝高低、电站装机容量等，确定电站建筑物等级和相应的设计标准。 此外还应了解对厂房的特殊要求。,地形资料 库区及取水枢纽1/20001/1000的地形图。坝址轴线处1/200的地形图。 厂区枢纽处1/500的地形图。 厂房所在处1/200的地形图。 若为引水式电站，还应有1/20001/1000引水线路带状地形

7、图。 工程地质和水文地质资料 厂区地质分析报告及图纸。 厂区的地基覆盖层厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物理力学指标等。 地下水活动情况。,水文及水能资料 站址的多年径流资料。 水库的调洪方式，包括水库及大坝的各种水文及下泄流量，坝址及厂址处的水位流量关系由线，尾水相应的校核、设计及最小的各特征水位值。 厂区所在河流的泥沙资料、河流冰凌资料以及山洪泥石流等资料。 电站的装机容量、机组台数、电站的最大最小和加权平均水头。 电站的运行方式、输电方向、电压等级、输电距离等。,施工组织资料 了解施工单位的施工技术水平，包括施工方法及设备，施工材料的运输条件，施工工期、施工单价等资料。 机组与辅助设备资料

8、 主机组及总装图(立面和平面)及台数。 发电机的尺寸和重量，冷却方式及通风道尺寸。 水轮机型号、直径和重量，蜗壳和尾水管的型式和尺寸。 变压器的台数、重量和尺寸。 机旁盘、各种配电板、发电机引出线接地等装置图；油开关等的地脚螺栓基础图；调速器；高低压空气压缩机、水泵等尺寸及基础图；吊车的规格及技术资料。,二、水电站厂房设计程序,我国大中型水电站的设计一般分四个阶段：预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图。 预可行性研究： 研究基础：河流规划和地区电力负荷发展预测 研究内容：对拟建电站的建设条件进行研究，近期兴建的必要性、技术可行性和经济合理性。 研究要求：对厂房不进行具体设计，只选定电站

9、的规模，初选枢纽布置和厂房型式，绘出厂房在枢纽中的位置。,可行性研究： 研究基础：预可行性研究成果 研究内容：通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数，决定建筑物的型式和控制尺寸，选择施工方案、进度和总布置，并编制工程投资预算，阐明工程效益。 根据选定机组机型、电气主接线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，绘出厂区及厂房布置图，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工程地质处理措施。,招标设计： 研究基础：可行性研究成果。 研究内容： 对可行性研究中的遗留问题进行必要的修改和补充，落实选定方案工程建设的技术、施工措施等。 提出较详细的工程图纸和分项工程的工程量，提出施工、制

10、造与安装的工艺技术要求以及永久设备购置清单。 编制招标文件。,施工详图： 研究基础：招标设计成果 研究内容：陆续对各项结构进行细部设计和结构计算，并拟定具体的施工方法，绘出施工详图。 研究要求：进行厂房每个构件的细部设计和结构计算，最终确定厂房各部分尺寸。对于招标设计中的基本决定，一般不会有重大改变。,第三节 水轮发电机,一、发电机类型及传力方式 1、悬挂式发电机 推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。 发电机的传力方式为： 转动部分重量(发电机转子、励磁机转子、水轮机转轮)推力头推力轴承定子外壳机座； 固定部分重量(推力轴承、上机架、发电机定子、励磁机定子) 定子外壳机座。,悬式发电机,2、

11、伞式发电机,推力轴承位于转子下方，设在下机架上 发电机的传力方式为： 机组转动部分的重量推力头和推力轴承下机架机座。 上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。 类型： 1. 普通伞式： 有上下导轴承 2. 半伞式: 有上导轴承，无下导轴承 3. 全伞式: 无上导轴承，有下导轴承,(1) 普通伞式,有上下导轴承。 传力方式为： 机组转动部分的重量推力头和推力轴承下机架机座。 上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。,(2) 半伞式,有上导轴承，无下导轴承。 发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。,(3) 全伞式,无上导轴承，有下导轴承。 机组转动部分的重量通过推力轴承的支撑结构传到水轮机顶盖上，通过顶盖传

12、给水轮机座环。,二、发电机的励磁系统,作用：向发电机转子供给形成磁场的直流电源。 有直流电机励磁和可控硅整流励磁两种。 励磁系统：励磁机、励磁盘 励磁机直流发电机。励磁方式： 直接励磁系统，用励磁机(与发电机同轴)产生磁； 可控硅整流励磁，可省去励磁机，并降低厂房高度。 励磁盘控制设备和自动调整装置的配电盘。作用是：控制和调整水轮发电机的励磁电流。每台发电机一般有35块励磁盘。,三、发电机的支承结构(机座或机墩),1机座作用： 将发电机支承在预定位置上，并为机组的运行、维护、安装和检修创造条件。 2要求： 具有足够的强度和刚度，具有良好的抗振性能。,3常见的机座形式,(1) 圆筒式机座： 结构

13、形式为厚壁钢筋混凝土圆筒，其壁厚在1m以上。 优点：刚度较大，抗振、抗扭性能较好。 缺点：水轮机直径较小时，水轮机的安装、维修、维护不方便,(2) 框架式机座：由环形梁和立柱组成。 优点：混凝土需要量小，水轮机顶盖处宽敞，设备的安装、布置、维修等比较方便。 缺点：是抗振、抗扭性能较差，结构刚度小。一般用于中小型机组。,(3) 块体机座：适用于大型机组，下部块体结构除了留有必要的通道意外，全部为混凝土。 优点：混凝土的强度和刚度大。 缺点：混凝土方量大。 (4) 钢机座：由钢结构组成。 优点：发电机与水轮机直接配套，结构紧凑，安装方便，减少了复杂的钢筋混凝土工程 缺点：消耗钢材较多，我国尚未采用

14、。,(5) 平行墙式：适用于大型机组，由平行的钢筋混凝土墙和横梁组成。 特点：水轮机顶盖处宽敞，工作方便,四、发电机的布置型式,(1) 定子外露式：发电机定子完全露出于发电机层地面以上。 缺点：发电机层地板显得拥挤，同时水轮机层高度小，不便其间布置夹层。采用较少。,(2) 上机架埋入式：发电机定子和上机架埋入发电机层楼板下机坑内。 发电机层较宽敞，水轮机层高度大,采用较多。 适用于单机容量在100MW以上的大型机组。,(3) 定子埋入式：发电机定子埋入发电机层楼板下机坑内，上机架外露。 便于悬式发电机组的推力轴承检修。 适用于单机容量在数十万MW的大型机组。,第四节 水电站厂房的辅助设备,一、

15、调速系统 每台机组装设一套调速系统。 调速设备组成：调速器柜、作用筒(接力器)、油压装置。三部分之间用管路联系。 调速器柜。单机容量不同，机型不同，调速系统也不一样，调速柜的外形尺寸变化不大，一般为方形，尺寸为800mm800mm1900mm。 它以机械的传动杆和油管与作用筒相联。调速柜多布置在发电机的上游侧。,作用筒(接力器)。作用筒是个油压活塞，大中型机组都采用两个，用来推转调节环。调节环带动导水叶来控制水轮机的引用流量，调节机组出力。,油压装置。由压力油罐、储油槽和油泵组成。油罐内油压为2.5MPa，供推动活塞用。 油压靠压缩空气维持，所以油桶内上部为压缩空气。 工作后的油回到储油槽，罐

16、内油量不足时，由油泵将油槽中的油打入罐内。 油泵一般为两台，一台工作，一台备用。,1作用及分类 透平油供给机组轴承的润滑油和操作用的压力油，作用：润滑、散热及传递能量； 绝缘油供给变压器、油开关等电气设备的，作用：绝缘、散热及灭弧。 注：两种油的性质不同，应有两套独立的油系统，不能相混。,二、油系统,2组成及布置,(1) 油库 接受和贮存油地方，油库设有油罐。 透平油的用油设备均在厂内，故透平油库一般布置在厂内，只有在油量很大时才在厂外另设存贮新油的油库。 绝缘油用量大的主变压器和开关站都在厂外，所以绝缘油库常布置在厂外主变压器和开关站附近。 注：油库要特别注意防火，大于100吨时油库应设在厂外。,(2) 油处理室 设有油泵和滤油机，有时还有油再生装置。一般设在油库旁。透平油与绝缘油常合用油处理室。相邻水电站可合用一套油处理设备。 (3) 中间排油槽 当油库设于场外时，在厂房下部结构中布置中间排油槽，以存放各种设备排出来的污油。 (4) 补给油箱 设在主厂房的吊车梁下。当设备中的油有消耗时，从补给油箱自流补给新油。,