古巴玛雅里水库右岸电站厂房布置设计

王晓罡

(1．水利部农村电气化研究所，浙江　杭州　310012；2．水利部农村水电工程技术研究中心，浙江　杭州　310012)

古巴玛雅里水库右岸电站厂房布置设计

王晓罡1，2

(1．水利部农村电气化研究所，浙江杭州310012；2．水利部农村水电工程技术研究中心，浙江杭州310012)

摘要：结合古巴玛雅里电站右岸电站地下厂房的特点，详细介绍了厂房机电设备、消防通风等方面的设计布置，对小型水电站地下厂房的设计有一定的借鉴作用。图1幅。

关键词：水电站；厂房布置；设计

1概述

玛雅里水库位于古巴东部的奥尔金省玛雅里市， 其工程开发目的是用于灌溉和防洪，并可以进行水力发电，所以在修建水库和灌溉系统时就为水电站预先开挖了引水隧洞、地下厂房和尾水隧洞。

玛雅里水库坝址流域面积1 072 km2，多年平均入库水量3.47×108 m3，多年平均流量11 m3/s。拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高93 m，正常蓄水位85.00 m。 水库属于多年调节水库。 玛雅里水电站是利用水库和灌渠的水位差发电， 出于战备考虑，发电厂房为地下厂房。 右岸厂房安装4台机组，额定水头42.93 m，右岸厂房总装机容量为2 896 kW。水电站输出采用一回34.5 kV出线，向附近的负荷区供电，并接入Nicaro 110 kV变电站。

2电站厂房布置设计

2.1右岸厂房总体结构

右岸厂房位于玛雅里水库拦河坝的右岸山体内，主要建筑物由引水隧洞、压力钢管、尾水洞、发电厂房、升压站和交通洞等组成。已开挖的洞室均完成了喷混凝土衬砌，副厂房已完成了钢筋混凝土衬砌。

引水隧洞进水口在玛雅里水库拦河坝右岸，距拦河坝约120 m，引水隧洞长169 m；压力钢管主管长20 m，直径2.0 m，发电尾水通过尾水洞接入尾水渠(灌渠)，尾水洞长254 m。

地下式主厂房长43.0 m，宽8.8 m，发电机层地面高程为23.25 m，安装场地面高程为26.41 m， 副厂房洞室地面高程26.41 m，长12.80 m，宽4.80 m，长轴垂直于进厂交通洞，进入厂房的交通洞长154 m。

2.2右岸厂房机组布置

主厂房机组段地面布置2台装机容量1 223 kW的卧式Francis水轮发电机组，1台装机容量400 kW的立式Francis水轮发电机组和1台装机容量50 kW的立式Francis水轮发电机组。 尾水洞进口正常尾水位21.10 m。

由于发电厂房被限定在已开挖的洞室内，机电设备的布置受到现有洞室尺寸的制约。 卧式机组厂房布置无论采用沿厂房的纵向布置方式或横向布置方式都不能满足设计要求，故1、2号卧式机组采用了机组中心线与厂房斜向布置的方式，使现有厂房的有限空间得到充分利用，也满足了机组安装、检修时能抽出和套入发电机转子所需要的距离。同时，进水主阀、调速器的布置裕度更大，并考虑了厂房检修通道。3、4号小机组主要考虑生态流量发电和黑启动供电，由于机组容量较小，采用立式混流整装机组(见图1)；该型机组具有结构紧凑、所占面积小、安装维护方便的特点，进一步节省了布置空间，非常适合在该地下厂房中应用。

图1右岸厂房3号整装机组立剖面

2.3电气设备布置

中控室和6.3 kV高压开关柜布置在安装场左端上游侧的洞室内， 受厂房空间限制，34.5kV高压开关柜和主变布置在安装场。主变及厂用变考虑地下厂房的防火要求采用干式变压器。

主厂房机组段(高程23.25 m)下游侧布置机组LCU屏、励磁屏、发电机中性点CT柜等。在安装场(高程26.41 m)上游侧布置34.5 kV高压开关柜和主变压器。副厂房洞室地面高程26.41 m，长12.80 m，宽4.80 m，长轴垂直于进厂交通洞，用于布置6.3 kV开关室和中央控制室，中央控制室内布置有公共LCU屏、保护屏、交流配电屏和直流屏、中控台等。本电站按“无人值班(少人值守)”的控制方式设计，采用上位机和现地控制单元两个层次的计算机监控方式。整个系统由上位工控机主站兼操作员工作站、机组现地控制单元、主变/线路现地控制单元、网络部分及常规部分组成。

2.4电站辅助设备

(1)供排水系统

供水采用集中供水方式，技术供水、消防用水与生活用水共用1套供水系统，技术供水系统为机组提供冷却供水及提供主轴密封用水等。右岸厂房水头范围满足自流供水的技术要求，从压力钢管取水，经滤水器、电动阀门及管路连接到轴承冷却器、主轴密封、消火栓等用水设备。供水系统设置2台ZLSH/G—II型全自动滤水器，一主一备互为备用。冷却水直接排至机组尾水隧洞，不设置集水井；渗漏水可自流排至尾水隧洞。

(2)油系统

机组轴承油系统采用内循环型式，检修时采用手动油泵通过油系统管路对轴承进行加油。机组制动采用油压驱动，压力油由调速器通过减压阀后提供。油处理室设置1台压力滤油机、油泵、标准油桶等，用于油的过滤和净化。

(3)水力监测系统

全厂性测量设置上游水位、下游水位，机组段测量设置机组流量、蜗壳进口压力、尾水管进口压力、主轴密封水压力等测量项目，其信号根据需要接至中控室。

2.5通风及消防

由于发电厂房均为地下厂房，其通风及消防设计显得非常重要，根据古巴和中国的相关规定，以“预防为主，防消结合”，立足自救的方针，结合水利水电工程具体特点进行通风及消防设计。

2.5.1右岸厂房通风设计

(1)工程通风系统设计范围包括主厂房、副厂房电气室等。通风系统采用机械排风兼排烟，通过排烟风管先排至尾水洞上部空间，再通过尾水洞排出洞外，进厂交通洞自然进风。双速排烟风机箱平时根据厂内温度要求变频控制排风量，火灾时相应区域高速排烟。

(2)主厂房平时低速排风，主厂房风机单机风量23 000 m3/h,根据温度变频控制风量进行排风，火灾时高速排烟，自然补风。当排烟风机箱出口处电动排烟阀关闭时，联锁关闭对应排烟风机箱。

(3)副厂房电气室的排烟风机箱平时根据温度变频控制风量进行排风，副厂房洞室风机单机风量12 000 m3/h,火灾时高速排烟，电动防火百叶风口进风。当排烟风机箱出口处电动排烟阀关闭时，联锁关闭对应排烟风机箱。

(4)火灾时，开启对应区域的排烟风机箱高速排烟，关闭所有非消防电源和非火灾区域排烟风机箱。副厂房排烟风机箱在室内、外设置便于操作的电气开关。

(5)主厂房设置1台立式除湿机(CLFZ10)，凝结水管排至尾水室。 除湿机采用专业微电脑控制，可根据用户设定的相对湿度自动开停。机组配带湿度传感器。机组设有过载、短路、缺相、过热、高压、低压等保护，并能将除湿机故障信息通过无源接点传至通风空调监控系统。

2.5.2消防设计

(1)消防通道及安全通道

消防车辆可通过进厂交通洞直达副厂房和主厂房。

当发生火灾时，进厂交通洞是主要的安全通道，特殊情况下，灌溉隧洞可作为应急逃生通道；为此在发电钢管隧洞中设进入灌溉隧洞的应急门。

(2)消火栓及灭火器布置

主厂房机组段设置2套室内消火栓，安装场设置2套室内消火栓，其间距不大于30 m。室内消火栓型号为SN65， 厂房内消火栓的布置均能保证有2股不小于10 m的充实水柱同时到达。

主厂房机组段配置手提式干粉型灭火器4具，6.3 kV高压柜室配置手提式干粉型灭火器2具，安装场配置手提式干粉型灭火器4具，中控室配置手提式二氧化碳型灭火器2具。灭火器设置点到每个灭火点的距离不超过15 m。

(3)消防给水

消防水源取自技术供水总管，提供全厂消防用水，其消防用水量均为10 L/s，每根水枪最小流量为5 L/s。

(4)消防电气及火灾报警控制系统

消防用电设备的电源取自厂用电。为了保证发生火灾时运行人员能安全疏散，厂房内最远工作地点至最近安全出口距离均不超过40 m，各个疏散通道、中控室、主厂房等均设置事故照明和疏散指示标志，疏散指示标志采用应急灯，应急时间为1 h。事故照明灯正常时由厂用电源供给，当厂用电发生故障时，事故照明切换箱可自动切换至直流电源，供给事故照明。

火灾自动报警系统采用分布式总线结构，由1台集中报警控制器、网络设备及光电火灾探测器、手动报警按钮、声光报警器、联动控制设备等组成，实现对电站厂房、控制室火灾报警和联动控制。 集中报警控制器、网络设备布置在电站中控室内，探测、报警及联动设备布置在现场。

3结语

古巴玛雅里水电站由于发电厂房被限定在已开挖的洞室内，所有机电设备布置设计受到现有洞室尺寸的限制，电站厂房1、2号卧式机组采用了机组中心线与厂房斜向布置的方式，使现有厂房的有限空间得到充分利用，也满足了机组安装、检修的要求。3、4号机组由于装机较小采用了立式混流整装机组，进一步减少了厂房占用空间。同时，由于该电站为地下厂房，还须充分考虑厂房通风、散热、除湿、消防等设计问题。 另外，国外电站的厂用电的电压等级、频率及对消防系统设备的要求也与我国不尽相同，这些差异在施工设计中应充分考虑。

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责任编辑吴昊

收稿日期：2016-01-27

作者简介：王晓罡(1969-)，男，高级工程师，主要从事水电站电气设计工作。

E_mail:xgwang@hrcshp.org