孫紅麗

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

TSY水電站是長(zhǎng)距離引水發(fā)電工程，是新疆伊犁“KS”河梯級(jí)電站之一。工程區(qū)距烏魯木齊市約940 km，廠房位于S315省道附近”KS”河Ⅲ級(jí)階地上，對(duì)外交通方便。發(fā)電廠房為岸邊式地面廠房，發(fā)電引水流量為140 m3/s，電站裝機(jī)容量為80 MW。主要建筑物包括攔河引水樞紐、引水渠、輸水隧洞、壓力前池、泄水陡坡、壓力管道、廠房及尾水建筑物等。根據(jù)《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》[1]的規(guī)定，工程等別為中型Ⅲ等，電站廠房為3級(jí)建筑物，尾水建筑物為4級(jí)。

2 廠址選擇

廠址選擇受工程區(qū)地形、地質(zhì)條件，樞紐建筑物總體布置等因素影響[3]。根據(jù)“KS”河左右岸地形、地質(zhì)條件，電站引水閘布置在右岸；渠線自樞紐程進(jìn)水閘，沿“KS”河北岸大致平行河道，由東向西延伸約7.5 km至壓力前池；前池位于輸水渠道末端，泄水陡坡布置在前池上游右側(cè)；壓力管道連接前池和廠房；廠房及尾水建筑物布置在“KS”河右岸，考慮電站與下游梯級(jí)的水位銜接，可在進(jìn)水閘下游約7.5 km長(zhǎng)度范圍內(nèi)的“KS”河右岸擬定廠址。

根據(jù)工程樞紐布置：發(fā)電進(jìn)水閘引水線路基本沿1780.00 m等高線布置在“KS”河北岸，利用傍山引水渠與“KS”河天然河道形成的自然落差而發(fā)電。在進(jìn)水閘下游約7.5 km處河道天然形成一北向凹岸，該段渠線距“KS”河天然河道最短約180 m，地形上便于集中獲得落差且壓力管線長(zhǎng)度較短。廠址向上游布置，首先地形狹窄，不利于布置廠房，其次廠房上游存在不穩(wěn)定滑坡體對(duì)前池、壓力管道及廠房均有影響；廠址向下游布置，則前池受地形條件限制需向“KS”河北岸布置，增加了渠道、壓力管道和廠房尾水渠工程量，綜上所述，廠址布置在進(jìn)水閘下游約7.5 km處“KS”河道北岸，是工程區(qū)內(nèi)唯一可選廠址。

選取的廠址在“KS”河北岸Ⅲ級(jí)階地上，地面高程1705～1735 m，階地較為寬闊、平坦，足夠布置廠房及尾水建筑物等，廠房開(kāi)挖形成的永久邊坡高度20 m以內(nèi)，邊坡高度低。而廠址處地層特性為：表層覆蓋第四系坡積含礫粉土，下部為Ⅲ級(jí)階地砂卵礫石層，結(jié)構(gòu)密實(shí)。下伏巖性為第三系紅褐色泥巖夾薄層砂礫巖。廠房基礎(chǔ)坐在弱風(fēng)化泥巖上，泥巖承載力滿足要求。尾水渠布置在Ⅰ級(jí)階地上，地表層為灰黑色腐植土，其下為階地砂礫石層，下伏巖性為第三系紅褐色泥巖，巖層走向與渠道邊坡夾角為21°，對(duì)渠道邊坡的穩(wěn)定影響不大。從地形地質(zhì)條件上分析廠址選擇是合理的。

3 廠區(qū)布置比選

3.1 廠房各部分組成及廠區(qū)方案擬定

根據(jù)《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]對(duì)廠房各部分組成的功能界定，電站廠房主要由主廠房、副廠房和尾水建筑物等組成。TSY水電站廠房為引水式地面廠房，其廠區(qū)布置設(shè)計(jì)具有同類(lèi)工程的共通性，結(jié)合本工程的個(gè)體特點(diǎn)，對(duì)廠區(qū)各建筑物進(jìn)行了合理緊湊的布置和設(shè)計(jì)[5]。在廠址區(qū)域，考慮副廠房及主變壓器等電氣設(shè)備布置不同擬定兩種廠區(qū)布置方案。方案一為副廠房及主變壓器布置在主廠房右端，與主廠房呈“一”字型布置；方案二為副廠房及主變壓器均布置在主廠房上游側(cè)，與主廠房平行布置。

主廠房包括主機(jī)間和安裝間兩部分，平面尺寸為68.80 m×17.80 m（長(zhǎng)×寬）。主機(jī)間內(nèi)共布置四臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組（兩大兩?。笮C(jī)單機(jī)容量分別為30 MW、10 MW。副廠房?jī)?nèi)布置GIS開(kāi)關(guān)站、電氣設(shè)備及辦公室等，平面尺寸為68.80 m×12.0 m（長(zhǎng)×寬）?？紤]主變壓器檢修及安裝，主變場(chǎng)寬度為20 m?？紤]尾水啟閉設(shè)備的運(yùn)行及必要的交通通道，尾水閘墩（或尾水平臺(tái)）寬度為5.76 m，長(zhǎng)度為46.475 m。尾水閘墩后接尾水反坡段，尾水通過(guò)反坡段后直接投入主河床。3.1.1 廠區(qū)布置方案一說(shuō)明

副廠房緊貼主廠房右端墻布置，與主廠房呈“一”字型布置。兩臺(tái)主變壓器布置在副廠房上游側(cè)與副廠房縱軸線平行。在主廠房上游側(cè)布置的母線廊道至安裝間。副廠房包括一次副廠房和二次副廠房。一次副廠房布置在安裝間右側(cè)，共分五層。地面以上四層，第一層高程為1714.50 m，布置高壓開(kāi)關(guān)柜、廠用變、低壓開(kāi)關(guān)柜等；第二層高程為1719.20 m，為電纜夾層；第三層高程為1722.20 m，布置有GIS設(shè)備和保護(hù)屏等；第四層高程為1733.60 m，為屋頂出線場(chǎng)，布置有高頻阻波器、電容式電壓互感器、避雷器及220 kV出線塔架等；地面以下一層，高程為1708.50 m，上游側(cè)布置隔離變壓器，下游側(cè)布置發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)柜等。二次副廠房布置在一次副廠房右側(cè)，共兩層。地面以上一層，高程為1714.50 m，布置中央控制室、計(jì)算機(jī)室及通風(fēng)機(jī)室等；地面以下一層，高程為1708.50 m，布置中壓空壓機(jī)室等。廠房各組成部分從左至右一字排開(kāi)，依次為主機(jī)間、安裝間、一次副廠房和二次副廠房。3.1.2 廠區(qū)布置方案二說(shuō)明

副廠房布置在主廠房上游側(cè)，與主廠房“平行”布置。兩臺(tái)主變壓器布置在副廠房上游側(cè)主變平臺(tái)上。副廠房包括一次副廠房和二次副廠房。一次副廠房布置在主機(jī)間上游側(cè)，其內(nèi)部布置同方案一。二次副廠房布置在安裝間上游側(cè)，其內(nèi)部布置同方案一。廠房各組成部分由上游至下游依次為主變平臺(tái)、副廠房、主廠房及尾水建筑物。3.1.3 廠區(qū)方案比較分析

廠區(qū)布置方案從建筑物布置、電氣設(shè)備布置、施工條件及投資等方面比較，見(jiàn)表1。

表1 廠區(qū)布置比較表

綜合分析廠區(qū)布置方案一、二：

（1）從地形、地質(zhì)條件分析：兩個(gè)方案條件相同。

（2）從建筑物布置分析：方案二布置緊湊，能很好利用上游岔管開(kāi)挖空間，方案一不能有效利用該空間。方案二采光、通風(fēng)較方案一差。

（4）從施工條件分析：方案一主、副廠房間施工干擾較小，方案二施工干擾較大。

（5）從機(jī)組運(yùn)行管理分析：方案二管理較方便，母線較短，年運(yùn)行費(fèi)較少；方案一母線較長(zhǎng)。

（6）從投資分析，方案一和方案二投資相當(dāng)，方案一比方案二略增加615.61萬(wàn)元。

綜上分析推薦廠區(qū)布置方案二，即副廠房、GIS室及變壓器均布置在主廠房上游側(cè)，與主廠房平行布置。

推薦廠區(qū)布置方案平面圖見(jiàn)圖1。

4 結(jié)語(yǔ)

水電站廠址選擇和廠區(qū)布置是一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要綜合考慮樞紐布置、地質(zhì)條件、施工條件、工程投資、電站的運(yùn)行管理等多方面因素[4]。本電站廠址選擇受制于樞紐布置和工程區(qū)下游地形地質(zhì)條件，選擇的廠址具有唯一性。推薦的廠區(qū)布置方案有效利用上游開(kāi)挖空間布置副廠房及主變壓器，縮短了電氣設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)長(zhǎng)度，降低電能損耗；廠房各組成建筑物布置緊湊，可有效減少結(jié)構(gòu)、開(kāi)挖工程量，節(jié)省投資，方便運(yùn)行管理。工程目前已發(fā)電，廠房各部分運(yùn)用良好，表明廠址選擇和廠區(qū)布置是合理的。TSY水電站廠區(qū)布置型式在水電站工程中較有代表性，為相似廠房設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)并提供參考與借鑒。

圖1 廠區(qū)平面布置圖