孫祖金，蔡黎明，楊 超

（1.望謨縣水務(wù)局，貴州 望謨325200；2.中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，廣東 廣州510610）

發(fā)電廠房型式為引水式壩后地面廠房，位于上亭水庫工程大壩下游右岸，距壩軸線約29.645m。廠內(nèi)設(shè)有1臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量400kW，保證出力430kW，多年平均發(fā)電量106萬kW·h。水庫正常蓄水位499.0m，死水位487.0m。

廠區(qū)主要建筑物包括：主廠房、副廠房、安裝間、尾水渠等。廠房臨水側(cè)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，背水側(cè)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

1 廠區(qū)方案選定及布置特點

上亭水庫工程右岸山體較為陡峻。為增加廠房的安全性，對大壩下游廠房后邊坡采用掛網(wǎng)加客土噴播植草支護方案，實踐表明治理效果較好，詳見圖1。

圖1 廠房后邊坡支護效果圖

該邊坡支護方案不僅起到了較好的支護效果，而且與原支護方式噴混凝土支護相比，具有綠色環(huán)保的效果和發(fā)揮了一定的觀賞價值，提高了廠房工作環(huán)境的舒適度。

根據(jù)地形、地質(zhì)條件，結(jié)合引水鋼管布置情況，考慮消能設(shè)施對廠房的影響等因素，選定右岸壩后地面廠房廠位與河道方向一致的方案布置，詳見圖2。

圖2 發(fā)電廠房平面布置圖

該方案具有以下特點：廠區(qū)平行等高線布置，安裝間側(cè)地勢較低，該部位開挖量相對較小，開挖邊坡相對容易；引水、放空兼發(fā)電壩段可以直接與廠房相連，引水鋼管布置較順暢；廠房尾水出水方向與河道方向一致，泄洪水流對廠房尾水無影響。綜合以上諸多因素，為盡量縮短引水鋼管長度，減少廠房基礎(chǔ)開挖工程量，選定廠區(qū)方案為右岸引水式壩后地面廠房。

引水式壩后地面廠房廠址位于大壩下游右岸，距離壩軸線29.645m。主廠房尺寸16.0m×11.5m（長×寬），安裝間位于主廠房內(nèi)，廠內(nèi)裝有1臺水輪發(fā)電機組，單機容量400kW，水輪機安裝高程471.30m，單機引用流量1.798m3/s。廠房布置具有以下特點：

（1）上亭水庫工程有供水、灌溉的功能，因此引水發(fā)電鋼管在副廠房基礎(chǔ)內(nèi)以“岔管”形式引出廠房與供水、灌溉用玻璃鋼夾砂管相連，并在銜接端附近以“岔管”形式引出放空鋼管接入放空錐形閥閘閥室內(nèi)，滿足水庫放空需要。

（2）生態(tài)環(huán)境需要引用流量0.1m3/s，同時廠房單機引用流量比生態(tài)放流流量大得多，在枯水期發(fā)電合理性不足，因此在廠房上游側(cè)設(shè)置一生態(tài)放流管，從引水發(fā)電鋼管以“岔管”形式引出接入放空錐形閥閘閥室內(nèi)，滿足生態(tài)放流下泄流量要求。

（3）機組油壓裝置及調(diào)速器布置在發(fā)電機層，使主機間發(fā)電機層設(shè)備較為集中，運行管理人員工作更便捷。

（4）根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，開挖高程應(yīng)坐落在弱風(fēng)化線之下0.5～1m，據(jù)此計算的機組安裝高程為471.30m。若降低機組安裝高程，則底板開挖加大，廠房邊坡高度增加，增加投資。若抬高機組安裝高程，因廠房基礎(chǔ)需坐落在弱風(fēng)化巖石上，底板開挖高程不變，但上部回填混凝土量增加。經(jīng)計算確定，機組安裝高程為471.30m時較為合適。因此，確定471.30m為機組的安裝高程。根據(jù)現(xiàn)場實際開挖情況，實現(xiàn)了較為經(jīng)濟的預(yù)期效果。

綜上所述，上亭水庫工程樞紐布置的實際情況，導(dǎo)致發(fā)電廠房的廠區(qū)空間相對狹小。在不影響發(fā)電廠房功能使用及運行管理人員工作環(huán)境的前提下，廠區(qū)布置盡可能提高緊湊度，廠內(nèi)布置上盡量優(yōu)化，在細(xì)節(jié)上進行合理的考量。

2 發(fā)電廠房主要尺寸的確定

發(fā)電廠房共設(shè)置一臺機組，兩臺調(diào)流閥，平行布置。根據(jù)機組和調(diào)流閥的控制尺寸，確定機組與調(diào)流閥之間的間距為3m，兩臺調(diào)流閥的間距為2m。機組中心至端墻內(nèi)側(cè)距離為3.46m?？紤]到機組和調(diào)流閥的檢修要求，確定安裝間長度為3.5m，廠房總長度為16.0m。

主廠房寬度取決于主閥、機組、調(diào)速器及電氣屏柜的布置及安裝需要，結(jié)合廠房結(jié)構(gòu)的考慮，主廠房寬度定為11.5m，懸掛式起重機跨度為6.0m。

副廠房寬度取決于高壓柜、主變壓器和低壓屏的布置及安裝需要，結(jié)合廠房機構(gòu)的考慮，副廠房寬度定為6.9m，副廠房為兩層。

發(fā)電廠房設(shè)置1個安裝間，在廠房右端。安裝場的地面高程為471.80m，可滿足一臺機組發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子、水輪機轉(zhuǎn)輪等安裝檢修及車輛進廠裝卸貨物的要求，因此可以確定安裝場長度為3.5m，寬度與主機間寬度一致，均為11.5m。安裝間高程與室外高程相同，為471.80m，外有公路直接至安裝場。

根據(jù)機組的結(jié)構(gòu)特點及機電設(shè)備布置情況，各特征高程見表1。

表1 發(fā)電廠房特征高程統(tǒng)計表

3 發(fā)電廠房布置[1-6]

發(fā)電運行層自左至右分別布置水輪發(fā)電機組、小調(diào)流閥、大調(diào)流閥。機組上游側(cè)布置進水主閥，下游側(cè)布置調(diào)速器。大壩左岸布置柴油機備用電源房，尺寸5m×3m（長×寬）。

副廠房一層布置高壓柜、主變壓器和低壓控制柜。副廠房二層設(shè)置中控室及辦公室。中控室內(nèi)設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)、公用綜合屏、直流充電控制屏、電池屏等。

為了機組檢修、安裝，主機間設(shè)置一臺起重量為5t，跨度：Lk＝6.0m單梁懸掛式起重機一臺，梁底高程為486.20m。

尾水建筑物由混凝土尾水管、尾水渠道及兩側(cè)混凝土擋墻組成，尾水管底板高程為465.68m，尾水渠底寬8.3m，尾水渠自尾水管出口向河道下游延伸約45.0m與主河道相接。尾水渠兩側(cè)設(shè)有尾水渠擋墻。尾水渠右擋墻與山坡之間回填石渣形成進場公路。

油浸式變壓器戶外使用較多，其電壓等級可以做的很高，價格低且占地面積小，不足之處是易漏油、發(fā)生故障時易污染環(huán)境。干式變壓器同油浸式變壓器相比較具有以下突出優(yōu)勢：（1）干式電力變壓器可以避免因運行中發(fā)生故障而導(dǎo)致變壓器滲漏油發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險。干式變壓器絕緣材料均為難燃材料，即便運行中變壓器發(fā)生故障而引發(fā)火災(zāi)或有外來火源，也不會擴大火災(zāi)災(zāi)情。（2）干式電力變壓器不存在滲漏油問題，更無變壓器老化等問題。通常干式電力變壓器運行維護和檢修工作量較小，甚至可以實現(xiàn)免維修。（3）干式電力變壓器一般為戶內(nèi)式裝置，對特殊需要的場所亦可制成為戶外式。對戶內(nèi)式而言，可以和開關(guān)柜安裝于同一室內(nèi)，也可以和開關(guān)柜共用一個外殼，進而減少安裝面積，節(jié)約空間，提高空間利用率。（4）干式電力變壓器因為無油，故所屬附件較少，沒有儲油柜、安全氣道和油門等不易維護的部件，也不存在密封性不好等問題。

干式變壓器不僅具有以上優(yōu)勢，還具有無污染、抗短路能力強、損耗低、防潮、體積小、重量輕、安裝方便等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠房。因此，本工程采用干式變壓器，布置于副廠房一層。變壓器布置在室內(nèi)，不僅優(yōu)化了廠區(qū)布置，還提高了運行維護的安全性、便捷性、實用性。

4 結(jié)束語

上亭水庫工程發(fā)電廠房設(shè)計在細(xì)節(jié)處理方面具有獨到之處。廠房后邊坡支護上采用掛網(wǎng)加客土噴播植草的方式，具有美觀、節(jié)約成本、提高觀賞價值的特點。廠內(nèi)交通便利，發(fā)電廠房僅設(shè)置1部樓梯，就可以實現(xiàn)將主機間、安裝間、副廠房各層完整地聯(lián)系到一起；主廠房將機組的調(diào)速器及油壓裝置安排在發(fā)電機層，便于設(shè)備運行管理維護。截至目前，發(fā)電廠房機組已安裝調(diào)試完畢，空載試運行正常，運行管理人員工作環(huán)境較為舒適。實踐表明，上亭水庫工程發(fā)電廠房設(shè)計是卓有成效的。