水電站第12章其他類型廠房

1、第十二章第十二章 其他類型廠房其他類型廠房 前面所述水電站廠房的布置設(shè)計主要是引水式地面廠房為例，其布置基本原理對其它型式的廠房也適用，本節(jié)主要說明其它類型廠房布置上的一些特點。 一、壩后式廠房 布置在非溢流壩后、與壩體銜接的廠房。 壩址河谷較寬，河谷中布置溢流壩外還需布置非溢流壩時，通常采用這種廠房。 廠壩連接方式 （1）廠壩連接處設(shè)縱向沉降伸縮縫將廠壩結(jié)構(gòu)分開。廠壩各自獨立承受荷載和保持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)受力比較明確。壓力鋼管穿過縱縫處應(yīng)設(shè)置伸縮節(jié)。 （2）廠壩連接處不設(shè)縱向沉降伸縮縫，廠房下部結(jié)構(gòu)通常與壩體連接成整體，廠壩共同保持整體穩(wěn)定。壩體的變位會影響廠房，壩體承受的荷載一部分要傳給廠房承擔(dān)

2、，連接處需要傳遞較大的推力和剪力，因而廠壩連接段的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)足夠。布置特點v廠房上部與壩體之間的空間較大，主變壓器場與副廠房往往可布置于此，開關(guān)站有時也以高架型式布置在壩的下游面上。 三峽水電站三峽水電站v 又稱三峽工程、三峽大壩。位于湖北宜昌市的三斗坪鎮(zhèn)，俯瞰三峽水電站并和下游的葛洲壩水電站構(gòu)成梯級電站。大壩高程185米，蓄水高程175米，水庫長600多公里，總投資954.6億元人民幣，安裝安裝32臺單機(jī)容臺單機(jī)容量為量為70萬千瓦的水電萬千瓦的水電機(jī)組機(jī)組 .壩 后壩 后廠 房廠 房壩 后壩 后廠 房廠 房泄洪泄洪壩段壩段萬家寨壩后式水電站萬家寨壩后式水電站v萬家寨水利樞紐位于黃萬家寨水利

3、樞紐位于黃河北干流托克托至龍口河北干流托克托至龍口峽谷河段峽谷河段 。電站廠房。電站廠房進(jìn)水口高程進(jìn)水口高程932932米，鋼米，鋼管直徑管直徑7.57.5米。主廠房米。主廠房長長196.5196.5米，寬米，寬2727米米（上部）、（上部）、43.7543.75米米（下部），高（下部），高56.356.3米。米。為壩后廠房。為壩后廠房。裝裝6 6臺單臺單機(jī)容量機(jī)容量1818萬千瓦水輪發(fā)萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，電機(jī)組，額定水頭額定水頭6868米，米，最大水頭最大水頭81.581.5米，最小米，最小水頭水頭51.351.3米。米。 壩后廠壩后廠房房向家壩水電站向家壩水電站 向家壩水電站位于云南水富與

4、四川省交界的金沙江金沙江下游河段上，是金沙江水電基地最后一級水電站 。電站裝機(jī)容量775萬kW（8臺80萬千瓦巨型水輪機(jī)和3臺45萬千瓦大型水輪機(jī)），保證出電200.9萬kW，多年平均發(fā)電量307.47億kW.H。 二、溢流式廠房 v廠房布置在溢流壩后，洪水通過廠房頂下泄。v溢流式廠房適用于中、高水頭的水電站，壩址河谷狹窄、洪水流量大，河谷只夠布置溢流壩，采用壩后式廠房會引起大量土石方開挖，這時可以采用溢流式廠房。v溢流式廠房布置緊湊，由于廠房通常布置在河床中央，泄洪時下游水流條件較好。 (一) 溢流式廠房布置特點v 廠房頂泄洪，溢流式廠房通常是全封閉的，一般不設(shè)窗戶。上游被大壩所擋，因此需要

5、人工照明、通風(fēng)和防潮等措施。中央控制室、發(fā)電機(jī)層和各主要通道的照明最為重要，必須全天照明，以便運行人員監(jiān)視和巡回檢查以及處理緊急事故；通風(fēng)機(jī)室一般布置在廠房的兩端，便于進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)。 v 溢流式廠房的廠壩之間往往留有較大的空間，常將副廠房布置在廠壩之間，可節(jié)省投資。但由于廠壩之間陰暗潮濕，空氣不好，設(shè)計時要進(jìn)行必要的裝飾，使副廠房具有較好的通風(fēng)、照明和防潮功能，為運行人員和機(jī)電設(shè)備提供良好的工作條件。 v尾水平臺在泄洪時受到較大的吸力，而且在泄洪開始和終了時受到水舌的沖擊，所以尾水平臺上不宜設(shè)副廠房。v溢流式廠房的安裝間結(jié)合進(jìn)廠交通條件，一般設(shè)于主廠房的一端或兩端，很少設(shè)于中間。安裝間大門設(shè)計要

6、考慮泄洪時防止濺水或地面水進(jìn)入廠房發(fā)電機(jī)層，防止水滲入安裝間下面的房間，必要時設(shè)置臨時防洪設(shè)施。v為了減小溢流頂板的跨度，主廠房內(nèi)除布置主機(jī)及必要的附屬設(shè)備并留有主通道外，盡量不布置輔助設(shè)備和電氣設(shè)備，后者宜布置在廠壩之間。v由于溢流廠房頂承受巨大的水重、頂板自重及水平推力(來自大壩及溢流時)，廠房排架通常由整片很厚的鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)組成，而不另設(shè)柱子。 (二) 溢流式廠房廠壩之間的下部連接型式(1) 廠壩分開。在廠壩之間設(shè)永久性沉降伸縮縫。鋼管通過廠壩之間必須設(shè)伸縮節(jié)，以適應(yīng)地基不均勻沉陷。(2) 廠壩整體連接。廠壩之間不設(shè)永久縫，施工縫進(jìn)行回填灌漿，并有騎縫鋼筋相連，使廠房底板與壩體連成

7、整體，廠壩之間不設(shè)伸縮節(jié)。(3) 廠壩縫面接觸式連接。這種連接方式介于廠壩分開和整體連接之間。在廠壩之間留施工縫，待混凝土達(dá)到穩(wěn)定溫度后再進(jìn)行接觸灌漿，縫面不放插筋，不做鍵槽。這種縫面能傳遞水平推力，不能傳遞很大彎矩和剪力。廠壩之間的連接方式主要取決于地質(zhì)條件，地基條件好可采用整體連接方式，地基條件差的宜采取分開布置。新安江水電站 新安江水電站建于1957年4月，是建國后中國自行設(shè)計、自制設(shè)備、自主建設(shè)的第一座大型水力發(fā)電站。其位于杭州建德市新安江鎮(zhèn)以西6公里的桐官峽谷中 。電站總裝機(jī)容量66.25萬千瓦，保證出力17.8萬千瓦，年發(fā)電量 18.6億度. 三、壩內(nèi)式廠房v布置在壩體空腔內(nèi)的廠房

8、稱為壩內(nèi)式廠房 v壩內(nèi)式廠房布置在溢流壩內(nèi)，泄洪以及洪水期的高尾水位不直接作用于廠房。但壩內(nèi)空腔削弱了壩體，使壩體應(yīng)力復(fù)雜化。v壩內(nèi)式廠房壩體空腔的大小和形狀對壩體的應(yīng)力影響很大?？涨坏拇笮『托螤顟?yīng)結(jié)合壩型、壩高、廠房布置的要求，選擇優(yōu)化斷面。壩內(nèi)廠房的布置設(shè)計應(yīng)與大壩剖面形狀的擬定密切配合進(jìn)行區(qū)別？v壩內(nèi)式廠房機(jī)組容量的確定、機(jī)電設(shè)備的選擇和布置必須與壩內(nèi)空腔的大小相適應(yīng)。應(yīng)采取一定的措施盡量減小主廠房的高度或?qū)挾?。v壩內(nèi)式廠房副廠房的布置要視壩體空腔的大小而定。當(dāng)廠房空腔寬度較大，副廠房可平行布置在同一空腔內(nèi)主廠房的上、下游側(cè)。當(dāng)廠房空腔寬度較小時，可將大部分副廠房布置在壩外。v壩內(nèi)廠房布

9、置需特別注意防滲、防潮、通風(fēng)、照明問題。壩內(nèi)空腔周圍需設(shè)有隔墻，空腔壁與隔墻間布置排水溝管，主廠房頂部設(shè)有頂棚，上鋪防水層。壩內(nèi)廠房應(yīng)有完善的通風(fēng)、照明系統(tǒng)。四、河床式廠房大化水電站橫剖面大化水電站橫剖面v廠房與擋水建筑物一起座落在河床上，成為擋水前沿的一部分，廠、壩在結(jié)構(gòu)上合為一體。v河床式廠房布置和結(jié)構(gòu)計算的特點： 1廠房即是擋水建筑物，廠房上游側(cè)設(shè)置擋水墻來承受上游水壓力，因此必須進(jìn)行廠房總體穩(wěn)定分析和計算，包括抗滑穩(wěn)定、基礎(chǔ)防滲、地基應(yīng)力等一系列問題。2河床式水電站的進(jìn)水口是與廠房的主機(jī)室連接成為一個整體結(jié)構(gòu), 進(jìn)口段的設(shè)計即為廠房設(shè)計的一部分。一、裝置立軸軸流式水輪機(jī)的河床廠房一、裝

10、置立軸軸流式水輪機(jī)的河床廠房3廠房的上游側(cè)一般不設(shè)吊車梁，將吊車軌道直接鋪設(shè)在由上游擋水墻伸出的帶形牛腿上。另外由于機(jī)組容量大，水輪發(fā)電機(jī)組的尺寸較大，發(fā)電機(jī)的重量大，廠房橋吊、立柱、吊車梁的負(fù)荷也較大。4由于水電站的水頭低，單機(jī)引用流量大，通常采用鋼筋混凝土蝸殼。為了縮短機(jī)組段長度，蝸殼包角為為了縮短機(jī)組段長度，蝸殼包角為135225，常用，常用180；由于引用流量大，尾水管尺寸大，尾水平臺加寬，平臺由于引用流量大，尾水管尺寸大，尾水平臺加寬，平臺下面空間較大，可以布置很多輔助設(shè)備。下面空間較大，可以布置很多輔助設(shè)備。5低水頭大容量的水輪機(jī)（即軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組）氣蝕性能較差，要求安裝高程較低，

11、因此基礎(chǔ)開挖很深，水下混凝土方量很大。為了減少方量，尾水管擴(kuò)散段底板常常上翹。6河床式電站的水庫容量不大，水庫中流速較大，泥沙、漂浮物均會被帶到廠房前面，要考慮排沙、防淤及排污措施。泥沙問題處理不當(dāng)，可能淤死進(jìn)水通道，加快水輪機(jī)磨損。防污措施不當(dāng)，也能壓垮攔污柵，造成停電事故。7河床式電站落差不大，洪水期落差更小。尾水位高，除出力受阻外，對電站廠房設(shè)計也會造成不利的影響。一是進(jìn)廠道路高，發(fā)電機(jī)層低，因此安裝間與發(fā)電機(jī)層不在一個高程上。二是下游墻受到的水壓力也大，幾乎使廠房兩面受壓。二、二、裝裝置置貫貫流流機(jī)機(jī)組組的的河河床床廠廠房房虎跳巖電站廠房虎跳巖電站廠房( (軸伸式機(jī)組軸伸式機(jī)組) )v

12、水頭低于水頭低于20m的大中型河床廠房常采用貫流式機(jī)組的大中型河床廠房常采用貫流式機(jī)組。v機(jī)組轉(zhuǎn)輪部分裝置于轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，發(fā)電機(jī)部分位于水機(jī)組轉(zhuǎn)輪部分裝置于轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，發(fā)電機(jī)部分位于水輪機(jī)上游的燈泡體內(nèi)。輪機(jī)上游的燈泡體內(nèi)。v燈泡體固定于混凝土墩上，有的水電站廠房中燈泡燈泡體固定于混凝土墩上，有的水電站廠房中燈泡體用輻射布置的混凝土支承結(jié)構(gòu)固定于流道中，以體用輻射布置的混凝土支承結(jié)構(gòu)固定于流道中，以改善流道中的流態(tài)。改善流道中的流態(tài)。v燈泡體外殼可以拆開以便裝卸發(fā)電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子直燈泡體外殼可以拆開以便裝卸發(fā)電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑不大時可從轉(zhuǎn)輪室吊出燈泡體，否則需在燈泡體徑不大時可從轉(zhuǎn)輪室吊出燈泡體，否則

13、需在燈泡體流道上方設(shè)專用吊孔吊運發(fā)電機(jī)。流道上方設(shè)專用吊孔吊運發(fā)電機(jī)。v燈泡的首尾部設(shè)有通道供運行人員進(jìn)出和引出母線。燈泡的首尾部設(shè)有通道供運行人員進(jìn)出和引出母線。通道也可設(shè)在燈泡體支撐結(jié)構(gòu)的空腔內(nèi)。通道也可設(shè)在燈泡體支撐結(jié)構(gòu)的空腔內(nèi)。v通往廠房上部和下部的水輪機(jī)固定支柱，其空腔用以引出通往廠房上部和下部的水輪機(jī)固定支柱，其空腔用以引出各種輔助管道和電纜，尺寸適宜時也可兼作通道。各種輔助管道和電纜，尺寸適宜時也可兼作通道。v燈泡式貫流機(jī)組：發(fā)電機(jī)裝置在燈泡體內(nèi)，發(fā)電機(jī)定子是燈泡式貫流機(jī)組：發(fā)電機(jī)裝置在燈泡體內(nèi)，發(fā)電機(jī)定子是燈泡體的組成部分，燈泡體的直徑由發(fā)電機(jī)確定。燈泡體的組成部分，燈泡體的直

14、徑由發(fā)電機(jī)確定。v軸伸式貫流機(jī)組：發(fā)電機(jī)裝置在外部。軸伸式貫流機(jī)組：發(fā)電機(jī)裝置在外部。v水頭較小時，與采用立軸軸流機(jī)組比較，貫流機(jī)組廠房的水頭較小時，與采用立軸軸流機(jī)組比較，貫流機(jī)組廠房的機(jī)組段長度和安裝場尺寸減小，結(jié)構(gòu)簡單，廠基面可以提機(jī)組段長度和安裝場尺寸減小，結(jié)構(gòu)簡單，廠基面可以提高，廠房鋼筋混凝土和開挖土石方可減少，施工安裝方便。高，廠房鋼筋混凝土和開挖土石方可減少，施工安裝方便。v在水輪機(jī)方面，貫流機(jī)組的效率高于豎軸軸流機(jī)組。在水輪機(jī)方面，貫流機(jī)組的效率高于豎軸軸流機(jī)組。v由于允許將機(jī)組裝得低些也不致引起深開挖，水輪機(jī)的氣由于允許將機(jī)組裝得低些也不致引起深開挖，水輪機(jī)的氣蝕問題可得以

15、減輕。蝕問題可得以減輕。富春江河床式電站富春江河床式電站 富春江水電站位于浙江桐廬富春江上，電站總裝機(jī)容量29.72萬kW，年發(fā)電量9.23億kWh；廠房為擋水建筑物的一部分，最大高度57.4米，安裝4臺單機(jī)容量6.00萬千瓦及一臺容量5.72萬千瓦的轉(zhuǎn)葉式水輪發(fā)電機(jī)組，以110千伏、220千伏輸電線路并入華東電網(wǎng)。 五、泄流式河床廠房 v泄流式河床式廠房簡稱泄流式廠房，也稱混合式泄流式河床式廠房簡稱泄流式廠房，也稱混合式廠房。其典型的布置有：廠房。其典型的布置有：n泄水道可布置在蝸殼與尾水管之間，以泄水道可布置在蝸殼與尾水管之間，以底孔形式底孔形式泄水泄水；n布置在蝸殼頂板上布置在蝸殼頂板上

16、(發(fā)電機(jī)置于井內(nèi)發(fā)電機(jī)置于井內(nèi))，發(fā)電機(jī)層上，發(fā)電機(jī)層上部或主機(jī)房頂上，以部或主機(jī)房頂上，以堰流方式泄水堰流方式泄水；n在尾水管之間布置泄水廊道，或?qū)C(jī)組段與泄水在尾水管之間布置泄水廊道，或?qū)C(jī)組段與泄水道間隔布置，稱道間隔布置，稱閘墩式廠房閘墩式廠房。泄水式河床廠房的特點泄水式河床廠房的特點v 利用廠房機(jī)組段布置泄水道，可以減少泄水閘的長度，利用廠房機(jī)組段布置泄水道，可以減少泄水閘的長度，有的工程甚至可以完全不建單獨的泄水建筑物。有的工程甚至可以完全不建單獨的泄水建筑物。v 在多沙河流上利用廠房的泄水底孔排沙效果顯著。我在多沙河流上利用廠房的泄水底孔排沙效果顯著。我國某電站進(jìn)行的現(xiàn)場側(cè)驗表明

17、，廠房泄水底孔的單位國某電站進(jìn)行的現(xiàn)場側(cè)驗表明，廠房泄水底孔的單位流量排沙能力為水輪機(jī)進(jìn)水口的流量排沙能力為水輪機(jī)進(jìn)水口的78倍，排沙量則為倍，排沙量則為89倍，底孔排沙時期進(jìn)入水輪機(jī)的泥沙顆粒級配較入倍，底孔排沙時期進(jìn)入水輪機(jī)的泥沙顆粒級配較入庫泥沙細(xì)得多，底孔排沙對廠房起到庫泥沙細(xì)得多，底孔排沙對廠房起到“門前清門前清”的作用，的作用，為專門的沖沙閘所不及。為專門的沖沙閘所不及。v 河流漂污問題嚴(yán)重和有排冰要求時，利用廠房的溢流河流漂污問題嚴(yán)重和有排冰要求時，利用廠房的溢流堰泄水可順暢地排除廠房前的漂污和浮冰，防止或減堰泄水可順暢地排除廠房前的漂污和浮冰，防止或減輕污物，冰塊堆積在進(jìn)水口前

18、封堵攔污柵。輕污物，冰塊堆積在進(jìn)水口前封堵攔污柵。泄水式河床廠房的特點泄水式河床廠房的特點v 河床狹窄時采用閘墩式廠房可減少開挖和占用河岸的河床狹窄時采用閘墩式廠房可減少開挖和占用河岸的場地。場地。v 從流態(tài)來看，采用閘墩式廠房的樞紐，不論在洪水期從流態(tài)來看，采用閘墩式廠房的樞紐，不論在洪水期還是在平枯水期，樞紐上下游河流的水流狀態(tài)幾乎與還是在平枯水期，樞紐上下游河流的水流狀態(tài)幾乎與未建樞紐前相同，排沙、排污和排冰的效果較好。未建樞紐前相同，排沙、排污和排冰的效果較好。v 閘墩式廠房的缺點是機(jī)組分散，施工和運行不便。閘墩式廠房的缺點是機(jī)組分散，施工和運行不便。v 泄流式廠房利用泄水道泄水時產(chǎn)生

19、的增差作用，可以泄流式廠房利用泄水道泄水時產(chǎn)生的增差作用，可以部分地恢復(fù)水頭，減少受阻出力，增加發(fā)電量。但要部分地恢復(fù)水頭，減少受阻出力，增加發(fā)電量。但要注意，根據(jù)經(jīng)驗，廠房泄水底孔和水輪機(jī)的流量比不注意，根據(jù)經(jīng)驗，廠房泄水底孔和水輪機(jī)的流量比不宜大于宜大于1。葛洲壩水電站葛洲壩水電站 它位于湖北宜昌市境內(nèi)的長江三峽末端河段上。電站裝機(jī)容量271.5萬千瓦，單獨運行時保證出力76.8萬千瓦，年發(fā)電量157億千瓦時（三峽工程建成以后保證出力可提高到158萬194萬千瓦，年發(fā)電量可提高到161億千瓦時）。 河 床河 床廠 房廠 房河 床河 床廠 房廠 房開開關(guān)關(guān)站站船船閘閘泄洪泄洪閘閘v抽水蓄能電

20、站的工作原理抽水蓄能電站的工作原理六、抽水蓄能電站廠房 抽水蓄能電站的類型抽水蓄能電站的類型v按與常規(guī)電站的結(jié)合情按與常規(guī)電站的結(jié)合情況分：純抽水蓄能、混合式抽況分：純抽水蓄能、混合式抽水蓄能水蓄能v按調(diào)節(jié)性能分：日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)按調(diào)節(jié)性能分：日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)v按水頭分：按水頭分：600m多級或三機(jī)式多級或三機(jī)式v按布置特點分：地面式、地下式按布置特點分：地面式、地下式v按機(jī)組類型分：四機(jī)式、三機(jī)式、兩機(jī)式按機(jī)組類型分：四機(jī)式、三機(jī)式、兩機(jī)式1、裝置可逆式機(jī)組抽水蓄能電站廠房、裝置可逆式機(jī)組抽水蓄能電站廠房圖 裝置可逆式機(jī)組的抽水蓄能電站廠房 v 兩機(jī)式抽水蓄能機(jī)組由可逆式水泵水輪

21、機(jī)和電動兩機(jī)式抽水蓄能機(jī)組由可逆式水泵水輪機(jī)和電動發(fā)電機(jī)組成。發(fā)電機(jī)組成。v該廠房內(nèi)裝置兩臺可逆式機(jī)組。采用圓形斷面，該廠房內(nèi)裝置兩臺可逆式機(jī)組。采用圓形斷面，并且將廠房半埋于地下，成為半地下廠房。在更并且將廠房半埋于地下，成為半地下廠房。在更多的情況下，抽水蓄能電站以采用地下廠房較為多的情況下，抽水蓄能電站以采用地下廠房較為有利。有利。v可逆式機(jī)組的水輪機(jī)尾水管與抽水機(jī)的吸水管合可逆式機(jī)組的水輪機(jī)尾水管與抽水機(jī)的吸水管合而為一，尾水管出口即吸水管的進(jìn)口，需要裝置而為一，尾水管出口即吸水管的進(jìn)口，需要裝置攔污柵，在布置上應(yīng)更加注意進(jìn)出水的水流條件。攔污柵，在布置上應(yīng)更加注意進(jìn)出水的水流條件。由

22、于裝機(jī)高程低，尾水管在出廠房后需以一定的由于裝機(jī)高程低，尾水管在出廠房后需以一定的仰角與下水庫連接。仰角與下水庫連接。 2、裝置三機(jī)式機(jī)組的抽水蓄能電站廠房、裝置三機(jī)式機(jī)組的抽水蓄能電站廠房圖 橫軸三機(jī)式抽水蓄能機(jī)組的裝置方式 橫軸三機(jī)式機(jī)組的裝置方式如下：水輪機(jī)-固定式（或離合式）聯(lián)軸器-發(fā)電電動機(jī)-離合式聯(lián)軸器-水泵 圖 立軸三機(jī)式抽水蓄能機(jī)組的裝置方式 立軸三機(jī)式機(jī)組的裝置方式如下：發(fā)電電動機(jī)（在上端）-固定式聯(lián)軸器-水輪機(jī)-離合式聯(lián)軸器-水泵（在下端）。水泵的允許吸出高度低，所以裝在最下端。 天荒坪抽水蓄能電站天荒坪抽水蓄能電站v 天荒坪抽水蓄能電站位于浙江省安吉縣境內(nèi)，距上海175k

23、m、南京180km、杭州57km，接近華東電網(wǎng)負(fù)荷中心。電站裝機(jī)容量180萬kW，上水庫蓄能能力1046萬kWh，其中日循環(huán)蓄能量866萬kWh，年發(fā)電量316億kWh，年抽水用電量（填谷電量）4286億kWh，承擔(dān)系統(tǒng)峰谷差360萬kW任務(wù)。 黑麋峰抽水蓄能電站黑麋峰抽水蓄能電站v黑麋峰抽水蓄能電站位于湖南省望城縣橋驛鎮(zhèn)境內(nèi)，工程樞紐主要由上水庫、輸水發(fā)電系統(tǒng)和下水庫三大建筑物組成，裝4臺單機(jī)容量為300MW的可逆式水輪水泵機(jī)組，總裝機(jī)1200MW，為一等大(1)型工程。 下水庫下水庫上水庫上水庫發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)v潮汐電站利用潮差發(fā)電，水頭小，流量大，為了潮汐電站利用潮差發(fā)電，水頭小，流量大

24、，為了在漲潮落潮時均能發(fā)電，還要求機(jī)組能雙向運行，在漲潮落潮時均能發(fā)電，還要求機(jī)組能雙向運行，所以潮汐電站采用貫流式機(jī)組最為適宜，潮汐電所以潮汐電站采用貫流式機(jī)組最為適宜，潮汐電站的廠房與裝置貫流式機(jī)組的河床式廠房十分接站的廠房與裝置貫流式機(jī)組的河床式廠房十分接近。近。七、潮汐電站廠房 法國朗斯潮汐電站法國朗斯潮汐電站 該電站要求雙向發(fā)電和雙向抽水，廠內(nèi)裝置24臺10MW燈泡式貫流機(jī)組，廠房總長386m,廠頂為公路。廠房位于泄水閘和船閘之間，機(jī)組設(shè)備運到電站后，通過豎井吊人地下，經(jīng)隧洞穿過船閘基礎(chǔ)送到廠房裝配場。該電站于1967年完建。 江夏潮汐電站江夏潮汐電站v 中國第一座雙向潮汐電站。位于

25、浙江省溫嶺市樂清灣北端江廈港。1980年5月第一臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。電站設(shè)計安裝6臺500千瓦雙向燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量3000千瓦，可晝夜發(fā)電1415小時，每年可向電網(wǎng)提供1000多萬千瓦時電能。樂清灣最大潮差8.39米，平均潮差5.08米。江廈港為封閉式海港，港口筑高15.5（米的粘土心墻堆石壩 ，形成一座港灣水庫，總庫容490萬立方米，發(fā)電有效庫容270萬立方米。 八、 地下式廠房 v把水電站廠房等主要建筑物布置在山巖洞室之中就是地下廠房 v目前國外建成的地下水電站約有350座，總裝機(jī)容量達(dá)40000MW。我國已建成的地下水電站有40余座，總裝機(jī)容量約5000MW。v由于開挖機(jī)械

26、的不斷改進(jìn)和施工技術(shù)的不斷提高，地下開挖的進(jìn)度越來越快，造價越來越低，因此近年來國內(nèi)外地下水電站建設(shè)速度加快。溪洛渡水電站v位于四川和云南交界四川和云南交界的金沙江上，壩頂高程610米，最大壩高285.5米， 壩頂中心線弧長698.09米；左右兩岸布置地下廠房，各安裝9臺單機(jī)容量70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量為571640億千瓦時。 溪洛渡水電站地下廠房一、地下廠房的優(yōu)缺點v廠房位置可以選擇地質(zhì)條件較好的區(qū)域，廠房布置較靈活。v河道比較狹窄、洪水流量較大的情況下，采用地下廠房可減少與泄洪建筑物的矛盾，并便于施工導(dǎo)流。v可以全年施工，不受雨、雪、酷暑、嚴(yán)寒的影響。v與其它建筑物的施工干擾少，

27、有利于快速施工。v雪崩、山坡塌方造成的危害小些，人防(人民防空工程)條件也好。v可以降低安裝高程，改善水輪機(jī)運行條件。在下游尾水位變幅很大時，對廠房也無大影響。v有可能縮短高壓管道，并可能取消調(diào)壓室。采用地下鋼管比露天鋼管要安全些，并可節(jié)省鋼材。地下廠房的缺點：v 地下巖石開挖量很大，增加了工程的開挖費用。v 通風(fēng)、防潮、照明條件較差，要有專門措施，否則對設(shè)備和管理人員都不利。v 地質(zhì)條件較差時，用于支護(hù)方面的費用將要增加。二、引水式地下廠房的布置型式 尾部式地下廠房尾部式地下廠房中部式地下廠房中部式地下廠房首部式地下廠房首部式地下廠房1首部式地下廠房首部式地下廠房 廠房位于電站引水系統(tǒng)的首部

28、。 特點：（1）有壓引水隧洞較短，尾水隧洞較長，有可能需要設(shè)置尾水調(diào)壓室。不設(shè)上游調(diào)壓室，單元供水，可不設(shè)下端閥門。因而可以降低造價。 （2）靠近水庫，需注意處理水庫滲水對廠房的影響。（3）水電站水頭過大時，豎井過深，增加交通、出線、及通風(fēng)等洞井的費用，給施工運行帶來困難。2尾部式地下廠房特點：v具有較長的引水隧洞和較短的尾水隧洞，一般均設(shè)有上游調(diào)壓室。v廠房靠近地表，尾水洞短，廠房的交通、出線及通風(fēng)等輔助洞室的布置及施工和運行管理比較方便，因而采用較多。v尾部式地下水電站適用水頭范圍較大，最高水頭達(dá)1000m以上，目前高水頭電站多采用尾部布置方式，我國已建成的地下水電站尾部式占70%以上。

29、3中部式地下廠房 廠房位于引水系統(tǒng)的中部 同時具有較長的上游引水道和下游尾水道，當(dāng)引水道和尾水道均為有壓時需要同時建引水調(diào)壓室及尾水調(diào)壓室。 地下廠房的布置型式的選擇，要結(jié)合水電站水能規(guī)劃、當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)、交通運輸、出線條件、施工和運行條件，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。三、壩式地下廠房的布置型式 四、地下廠房的洞室組成 主廠房洞室+附屬洞室洞室群。 附屬洞室主要布置：機(jī)電設(shè)備、交通運輸、出線、通風(fēng)道。 1交通運輸洞和安裝間 交通運輸洞是地下廠房的主要對外通道。 形式：平洞、豎井。 位置：與安裝間位置直接關(guān)連，兩者應(yīng)一起考慮確定。安裝間：主廠房一端、廠房中間機(jī)組段之間。 2地下副廠房地下副廠房v靠近

30、主機(jī)的附屬設(shè)備集中布置在緊靠主機(jī)房的地下副廠房內(nèi)。v其他可以利用己有洞室分散布置或放在地面副廠房內(nèi)。v為避免增加主洞室的跨度，地下副廠房往往設(shè)于主廠房的一端。v機(jī)組尺寸不大，圍巖穩(wěn)定性好時，也可將地下副廠房放在主廠房一側(cè)，主副廠房集中布置在同一主洞室內(nèi)。 3主閥門洞室主閥門洞室v水輪機(jī)前設(shè)有快速閥門時，主閥室可布置在主廠房內(nèi)，利用廠房橋吊吊運，以免另開閥門洞和增設(shè)專用橋吊。v主閥室可布置靠近廠房上游側(cè)的單獨閥門室內(nèi)。 這種布置有利于減小主廠房洞的跨度，閥門爆破后不致危及主廠房。4尾水洞、尾水閘門洞、尾水調(diào)壓室尾水洞、尾水閘門洞、尾水調(diào)壓室v尾水隧洞比較長時，可采用聯(lián)合出水或分組出水方式；尾水隧

31、洞不長時，采用單獨出水，即一機(jī)一洞出水。v每臺機(jī)組一般均應(yīng)設(shè)置尾水閘門井，上部設(shè)有尾水閘門洞室，用以吊運和操縱啟閉尾水閘門。v尾水隧洞為有壓而長度又較長時，尾水隧洞首部還需建尾水調(diào)壓井。5主變洞、開關(guān)洞和出線洞主變洞、開關(guān)洞和出線洞v 大中型地下水電站，主變一般放在地下主變洞內(nèi)，以縮短發(fā)電機(jī)母線長度。需設(shè)專門的通風(fēng)、排煙、防火和防爆措施，洞內(nèi)設(shè)防爆門和防爆隔墻。v 主變洞應(yīng)靠近主廠房以便于變壓器的運輸、安裝和維修，減小母線長度。v 當(dāng)?shù)孛娴匦味妇灰瞬贾瞄_關(guān)站時，開關(guān)站也可布置在地下洞室內(nèi)。地下開關(guān)站盡量利用廢棄的洞室(如施工支洞、導(dǎo)流洞)或與其它洞室(排風(fēng)洞)合用，以減少開挖，節(jié)省土建投資

32、。v 地下廠房輸電線由出線洞引出，引出線為母線時即稱母線洞。出線洞可以采用平洞、斜井或豎井。地下廠房內(nèi)為了敷設(shè)電纜和引出母線至主變洞，需要設(shè)置相應(yīng)的電纜和母線支洞。 6通風(fēng)洞v地下廠房通風(fēng)系統(tǒng)：進(jìn)風(fēng)洞、出風(fēng)洞以及通風(fēng)機(jī)室。v通風(fēng)機(jī)噪聲大，通風(fēng)機(jī)室應(yīng)遠(yuǎn)離主、副廠房，一般可放在洞口或單獨的洞室內(nèi)。v通風(fēng)洞一般應(yīng)充分利用交通運輸洞、出線洞以及無壓尾水洞，例如利用交通運輸洞或無壓尾水洞進(jìn)風(fēng)，利用出線洞出風(fēng)。 五、地下廠房的洞室布置 1地下廠房的位置選擇v 巖體完整堅硬、地應(yīng)力較小，地下水微弱山體內(nèi)。v 地下洞室的上覆巖體應(yīng)有一定的厚度。應(yīng)盡量避開較大斷層帶、節(jié)理裂隙發(fā)育區(qū)和破碎帶。v 地表岸坡應(yīng)該穩(wěn)定

33、，便于設(shè)置洞、井的出口。v 在地形上應(yīng)考慮能縮短地下廠房對外連系的洞井線路長度。2主洞室縱軸線方位選擇v洞室縱軸線的方位應(yīng)考慮：地質(zhì)構(gòu)造面和地應(yīng)力場。v縱軸線的走向應(yīng)盡量與圍巖中存在的主要構(gòu)造弱面如斷層、節(jié)理、裂隙和層面等保持較大的夾角。v洞室縱軸線應(yīng)與水平大主應(yīng)力方向保持較小的夾角。3洞室布置的一般要求v 洞頂?shù)淖钚÷癫厣疃?，根?jù)巖體的完整和堅硬程度，可取洞室開挖寬度的1.53.0倍。v 洞室的最小允許間距，與地質(zhì)條件、洞室規(guī)模和施工方法有關(guān)，一般不小于相鄰洞室中最大開挖寬度的1.01.5倍。v 洞室相交應(yīng)盡量保持正交。v 上下層洞室之間的巖石厚度，不小于洞室開挖寬度的l2倍。v 洞室布置應(yīng)

34、考慮勘探和施工的需要，盡可能互相結(jié)合，減少地下開挖。 4、有限元分析在地下廠房洞室布置中的應(yīng)用、有限元分析在地下廠房洞室布置中的應(yīng)用 丘吉爾瀑布地下廠房圍巖拉應(yīng)力區(qū)分布圖丘吉爾瀑布地下廠房圍巖拉應(yīng)力區(qū)分布圖（彈性有限元計算結(jié)果）（彈性有限元計算結(jié)果） v地下廠房洞室布置對洞室圍巖的穩(wěn)定有很大影響，地下廠房洞室布置對洞室圍巖的穩(wěn)定有很大影響，為了安全合理地砷定洞室間距，除了工程地質(zhì)評為了安全合理地砷定洞室間距，除了工程地質(zhì)評價外，目前往往需用地下洞室圍巖穩(wěn)定分析有限價外，目前往往需用地下洞室圍巖穩(wěn)定分析有限元法進(jìn)行分析研究。元法進(jìn)行分析研究。 用線彈性有限元法分析計算應(yīng)用方便，花機(jī)時用線彈性有限

35、元法分析計算應(yīng)用方便，花機(jī)時少，目前在工程初步計算中仍有應(yīng)用。用彈性有少，目前在工程初步計算中仍有應(yīng)用。用彈性有限元法進(jìn)行地下廠房洞室圍巖穩(wěn)定分析時，往往限元法進(jìn)行地下廠房洞室圍巖穩(wěn)定分析時，往往用拉應(yīng)力區(qū)的大小進(jìn)行評估。用拉應(yīng)力區(qū)的大小進(jìn)行評估。 六、主廠房的洞形和吊車支承結(jié)構(gòu)六、主廠房的洞形和吊車支承結(jié)構(gòu) v1、主廠房的洞形、主廠房的洞形 主廠房洞形的確定，除要適應(yīng)機(jī)組設(shè)備布置的需要外，應(yīng)著重考慮圍巖的穩(wěn)定性和地應(yīng)力的大小。 主洞室最常采用的斷面形狀為直墻拱頂形，其邊墻為垂直，洞頂為拱形，有的地下廠房為改善側(cè)墻的穩(wěn)定性，將下部直墻做成略向洞室傾斜。 另一類常見的洞形為橢圓形或馬蹄形斷面，左

36、圖所示為這類洞形的一種情況。這種洞形主要用于軟弱破碎的圍巖，或水平地應(yīng)力較大的中等質(zhì)量圍巖。 由于應(yīng)力集中的存在，洞室輪廓有突變或銳角的部位最易失穩(wěn)，在洞室輪廓的確定上應(yīng)盡量避免。 2、吊車支承結(jié)構(gòu)、吊車支承結(jié)構(gòu) 地下廠房中的吊車支承結(jié)構(gòu)除通常地面廠房中采用的吊地下廠房中的吊車支承結(jié)構(gòu)除通常地面廠房中采用的吊車梁、柱這種結(jié)構(gòu)型式外，還可有下面幾種結(jié)構(gòu)型式。車梁、柱這種結(jié)構(gòu)型式外，還可有下面幾種結(jié)構(gòu)型式。 (1)懸掛式吊車梁懸掛式吊車梁吊車梁懸掛在廠房頂拱的吊車梁懸掛在廠房頂拱的拱座上。拱座上。 (2)錨著式吊車梁錨著式吊車梁吊車梁用錨桿、錨索錨吊車梁用錨桿、錨索錨固于巖壁上。固于巖壁上。(3)巖臺式吊車梁巖臺式吊車梁吊車梁敷設(shè)在巖臺上。吊車梁敷設(shè)在巖臺上。 (4)帶形牛腿吊車梁帶形牛腿吊車梁在整體式鋼筋混凝土襯砌上伸出帶形牛腿作為吊車梁。吊車在整體式鋼筋混凝土襯砌上伸出帶形牛腿作為吊車梁。吊車梁也可直接建于鋼筋混凝土襯砌墻頂。梁也可直接建于鋼筋混凝土襯砌墻頂。 v 懸掛式、錨著式和巖臺式吊車梁結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點懸掛式、錨著