西北水电・２０ｌ２年・增刊ｌ 文章编号：１００６－－２６１０（２０１２）Ｓ１—ＯＯ９１—Ｏ７ ９１ 抽水蓄能电站地下厂房布置的比较设计 赵政 （中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，杭州摘３１００１４） 要：基于抽水蓄能电站建设的工程实践，多方面、多角度地对不同类型的地下厂房布置从进厂方式、主厂房布置、 母线洞布置、主变洞布置等进行分析对比和归纳总结，以期寻求厂房布置最优的设计方案，利于电站的土建施工、设 备安装和投运后的运行管理。 关键词：抽水蓄能电站；地下厂房；布置 中图分类号：ＴＶ７４３：ＴＶ７３１．６ 文献标识码：Ａ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｏｆ Ｐｕｍｐｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＺＨＡＯ Ｚｈｅｎｇ （ＨＹＤＲＯＣＨＩＮＡ Ｈｕａｄｏｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｕｍｐｅｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ，ｌａｙｏｕｔｓ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅｓ ｉｎ ｖａｒｉ— ｏｎｓ ｔｙｐｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ ｖｉｅｗｓ，ｆｒｏｍ ｅｎｔｅｒｉｎｇ ｍｏｄｅ，ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｌａｙｏｕｔ，ｂｕｓ— ｂａｒ ｃａｖｅｒｎ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｍａｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｃａｖｅｒｎ ｌａｙｏｕｔ，ｅｔｃ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｓｅｅｋ ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｌａｙｏｕｔ ｆｏｒ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｃｉｖｉｌ ｗｏｒｋｓ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｓｅｒｖｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｕｍｐｅｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ；ｌａｙｏｕｔ １ 概述 ３ 厂房布置的一般原则及特点 由于中国抽水蓄能电站极大部分采用地下厂 房，以下仅对地下电站的厂房布置进行论述。 ３．１ 水电站厂房布置设计原则 随着中国２０世纪８０年代开始大力兴建抽水蓄 能电站，近３０ ａ来，已建、在建装机６００ ＭＷ及以上 抽水蓄能电站达２０余座。根据水电装机规划发展 目标，自２０１０年至２０２０年，中国抽水蓄能电站建设 装机规模将达５０ ０００ ＭＷ以上。届时，中国所建的 抽水蓄能电站从数量及装机容量，均将超过日本，居 世界第１位。为进一步提高抽水蓄能电站厂房布置 的设计水平，充分发挥抽水蓄能电站的经济效益与 社会效益，文章基于国内外多个抽水蓄能电站的工 程实践，对不同类型的厂房布置进行分析对比、归纳 总结，以期寻求最优的布置方式。 水电站厂房布置应遵循以下的设计原则： （１）适应地质、地形、水文等自然条件，并根据 电站枢纽布置的具体情况、厂房的特点，全面考虑， 合理布置； （２）满足设备安全运行，便于安装检修及操作管 理，厂内各设备布置协调，并考虑水工结构上的要求； （３）充分考虑设备进厂以及厂内吊装、运输的 要求； （４）考虑电站初期运行要求，避免或减少与施 工设施的干扰； ２ 已建、在建典型的抽水蓄能电站 随着抽水蓄能电站近几十年的迅猛发展，电站 厂房布置的设计水平及布置形式有了极大的提高， 表１所列的是一些典型电站的布置情况。 收稿日期：２０１２－０７－２８ （５）结合电站的电气主接线、机组台数和容量 及厂用电接线等进行综合考虑； （６）考虑防火、防淹、防潮及劳动保护等方面的 要求，力求布置整齐美观； （７）在满足电站运行及安装检修要求的前提 下，尽量减少土建工程量，节省投资。 作者简介：赵政（１９６０一），浙江杭州人，教授级高工，从事水电站 电气设计和技术研究工作． ９２ 赵政．抽水蓄能电站地下厂房布置的比较设计 广蓄Ｉ水电站 广蓄Ⅱ水电站 惠州Ａ厂水电站 惠州Ｂ厂水电站 ４×３００ ４×３００ 侧中进厂广东水利电力勘测设计研究院 侧中进厂广东水利电力勘测设计研究院 侧中进厂广东水利电力勘测设计研究院 侧中进厂广东水利电力勘测设计研究院 靠近副厂房为１号机；地下开关站 靠近副厂房为４号机；地面开关站 ４￣３００ ４×３００ ４￣３２０ ４ｘ２００ 安装场设置２个定／转子的安装工位。 主变中性点留有经小电抗接地的可能。 同上。 清远水电站 十三陵水电站 琅琊山水电站 张河湾水电站 西龙池水电站 ５ 侧中进厂广东水利电力勘测设计研究院 中进厂 中进厂 ５ ５ 侧侧进厂 同上。副厂房设２部楼梯。 高压换向和同期。母线洞斜坡布置。 主机洞主变洞合一。主变采用分裂变。 ６ ３ ６ 厂变电抗器布置在母线洞中； ６ 北京勘测设计研究院 北京勘测设计研究院 ４ｘ１５０ ５ ５４￣２５０ 北京勘测设计研究院 母线洞等宽设计。开关站布置在地下 ０ ０ Ｏ ５ ０ Ｏ ．砌砌 砌 ４ 勰砌”砌 ．Ｏ ５ ０ ．０ ．Ｏ ．２ ∞ ４ ∞勰勰 如 ４ ４ ． ０ ６ ３ ． ３ ∞∞ ∞ ∞ ６呼和浩特水电站 蒲石河水电站 ∞ ８ ３ ∞ ∞ 中进厂 侧进厂 北京勘测设计研究院 北京勘测设计研究院 北京勘测设计研究院 ４￣３００ ４×３００ 主变冷却器及控制柜与主变分置 开关站布置在地下 安装场与副厂房在同一侧；主变运输洞 洞宽以主变长度控制。母线洞双层布置。 靠近安装场端与母线洞平行地布置了厂用设 备洞、主变运输洞洞宽以主变长度控制。 ４￣３００ ４×３００ ３３３．３ 侧中进厂 黑糜峰水电站 白莲河水电站 ３００ ２５０ ３００ 侧中进厂 侧中进厂 侧中进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 中南勘测设计研究院 中南勘测设计研究院 中南勘测设计研究院 ４ｘ３Ｏ０ 远离安装场端与母线洞平行地布置了厂用设备洞、 主变运输洞洞宽以主变长度控制。单独设置球阀室。 远离安装场端与母线洞平行地布置了厂用 设备洞、主变运输洞洞宽以主变长度控制。 ２套ＳＦＣ布置在主变洞第３层 ５００ ｋＶ电缆头垂直布置。 设置安装场副厂房 溧阳水电站 天荒坪水电站 桐柏水电站 泰安水电站 宜兴水电站 宝泉水电站 响水涧水电站 ６￣２５０ ６×３００ ４×３００ ４￣２５０ ４￣２５０ ４￣３００ 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 侧中进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 中进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 侧侧进厂 中进厂 中进厂 中进厂 交通、电缆道分置；渗漏排水系统放在尾闸洞。 交通、电缆道一洞式布置 ＳＦＣ功率柜放在主变洞主变层 １０ ｋＶ盘柜下设电缆沟 交通、电缆道分置 ４￣２５０ ４×３Ｏ０ ４￣３００ ４￣３７５ ４￣４００ ４￣３３０ 仙游水电站 洪屏水电站 仙居水电站 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 美国 日本 １０ ｋＶ盘柜下设电缆沟 主机洞、主变洞分设 腊孑Ｌ山水电站（美国） 新高濑川水电站（日本） 明湖水电站（台湾） 蒙特齐克水电站（法国） 本川水电站（日本） 莎比舍水电站（伊朗） 主机洞、主变洞分设；小马达启动 主机洞、主变洞分设；小马达启动 主机一主变一洞式布置，主变布置在水轮机层。 主机洞一主变洞一洞式布置 强震区。单相变。主机洞、主变洞错高程布置。 主机洞一主变洞一洞式布置。 主机洞一主变洞一洞式布置。２台恒速、 ２台变速。机组之间布置发电机电压设备。 主机洞一主变洞一洞式布置。２台恒速、 ２台变速。主变布置于主变洞下游侧。 Ｉ期４台；Ⅱ期２台。主机洞一主变洞 一４￣２５０ ４：＜２５０ ２ｘ３００ ４￣２７０ ４￣２５３．８ ２×４０３．７５ 台湾 法国 日本 法国ＥＤＦ 拉姆达贡水电站（泰国） 葛野川水电站（日本） 金谷水电站（德国） 日本电源开发公司 ＋２×４７２．５ ２×２６４．８ ＋２×３４ＯＭＶＡ 中进厂 神流川水电站（日本） 小丸川水电站（日本） ６￣４７０ ５００ ６００ （Ｉ毪 期） ．日本电源开发公司 ………一… 日本电源开发公司 洞式布置。设一台ＳＦＣ。 中进厂 侧侧进厂 其中２台变速机组。主机洞一主变洞一 洞式布置。安装场下部设两层副厂房。 京极水电站（日本） 迪诺维克水电站（英国） 明潭水电站（台湾） 奥吉野水电站（日本） ６ｘ２００ ５ｏｏ 主机洞一主变洞一洞式布置。其中１台变速机组。 一侧进厂 个母线洞布置两台机组的 ２套ＳＦＣ。高压同期、换向。 发电机电压设备。２套ＳＦＣ。 ２套ＳＦＣ。主变洞与主机洞呈垂直Ｔ形布置 ４００ ５１４ 中进厂 ３．２抽水蓄能电站厂房布置特点 下厂房布置的共性之外，还具有以下的特点：①机 抽水蓄能电站厂房布置除了具有常规水电站地 组转速高，机组间距较短，设备布置空间较小；②布 西北水电・２０１２年・增刊１ ９３ 置电动工况启动设备（ＳＦＣ）；③布置启动母线及换 向开关和电制动开关等；④布置压水气罐及上库充 模应用先进的工厂三维可视设计创造条件。工厂三 维可视化设计相继在响水涧、仙游、洪屏、仙居等多 个抽水蓄能电站设计中采用，并已取得显著的效果。 其它设计院也在抽水蓄能电站设计中进行了大 胆的尝试和探索。纵观近２０ ａ设计投产的蓄能电站 的厂房布置，布置型式多种多样，设计思路层出不穷。 水泵等。⑤布置蓄能机组特有的一些设备（如不同 步导叶控制柜及储能罐等）。 图１为一典型抽水蓄能电站地下式厂房布置图 （三洞式布置） ４设计单位的设计特点及研发 随着抽水蓄能电站建设的迅猛发展，各国的设 ５厂房布置设计的分类比较 厂房布置与枢纽布置、装机容量、机组台数、机 计和／或咨询单位设计了各种风格的蓄能电站，并形 成了自身的设计特点。 中国的勘测设计单位基于各自的工程实践，具 有各自的设计特点：华东勘测设计研究院习惯采用 侧进厂，三洞或二洞式布置；北京勘测设计研究院不 少电站采用中进厂、主机一主变一洞式布置；广东勘 测设计研究院习惯采用侧中进厂，三洞或二洞式布 置；中南勘测设计研究院一些电站未设端部副厂房 等。 因日本是一个多地震国家，其在抽水蓄能电站 设计时常采用标准的中进厂方式，还习惯于采用主 机洞一主变洞一洞式布置方式，主变采用扩大单元 分裂变压器。 法国ＥＤＦ习惯于在发电机层上游侧布置中央 控制室及其它控制及保护设备，机组段其它各层上 游侧布置厂用电设备等。 随着科技的进步，电站设计及研发也在快速推 进。如何用科技创新来提高抽水蓄能电站的设计效 率及工作质量，摆在了电站设计方的面前。华东勘 测设计研究院基于多个抽水蓄能电站的工程实践， 从２００７年开始，考虑到蓄能电站地下厂房内部布置 具有较强的共性，着手开展标准化设计研究，为大规 图１厂房布置典型图 组转速、机组制造厂的设计特点、电气主接线设计、 厂用电设计、消防设计、通风设计、机组拆卸方式等 均有一定的关系。 ５．１进厂方式 抽水蓄能电站进厂方式通常有３种，中进厂、侧 中进厂和侧侧进厂（见图２）。 方案Ａ：中进厂。安装场布置在厂房中部，可以 减少厂房高边墙的连续长度，减小主厂房边墙变形， 适用于围岩条件较差的工程和防止引水管道水力劈 裂的高水头电站。日本因是多地震国家，采用该方 式布置的电站比较多，如新高濑川电站、奥吉野电 站、奥多多良木等抽水蓄能电站。中国十三陵、琅琊 山、西龙池抽水蓄能电站地下厂房也采用这种布置 方式。但这种布置方式机组布置在安装场两侧，需 要在安装场的下部岩体内留有孑Ｌ洞，以便于运行人 员在机组问巡视及管线布置。由于孔洞的存在削弱 了岩体的支撑作用，并不能完全达到预期效果。安 装场布置在中部，下部有时还布置设备用房，这样对 安装场的提前交付，楼板荷载等的要求均较高。因 进厂交通洞穿越主变洞，存在与其它洞室的布置干 扰问题。 欧洲国家和中国多数蓄能电站采用安装场布置 在厂房一端的布置方式。 方案Ｂ与方案Ｃ相比，相对来讲安装场的利用 率较高，方案Ｃ安装场下游侧基本成为搬运通道， 利用率较低。 侧中进厂方式部分进厂交通洞兼做主变运输 洞。侧侧进厂方式在安装场与主变洞之间需设主变 ｌ Ｉ ｌ Ｊ 圈ｌ 昱ｌ 呈 呈Ｅ呈匡 ｌ砸 奎 （Ａ）、 中进厂Ｊｌ孺『洞ｌ … （Ｂ）侧中进厂ｌｌ霈ｌ洞ｌ ｃ‘ｃ 侧，侧侧进赶 ｒ 图２ 中进厂、侧中进厂和侧侧进厂图 赵政．抽水蓄能电站地下厂房布置的比较设计 运输洞。 主变运输洞的洞宽，一些电站以主变压器长度 控制，一些电站以主变压器宽度控制。前者可以省 去主变转盘，但增加了土建设计的难度。后者通常 需设置主变转盘，但利于土建设计。现在不少电站 基于一定的厂房布置及大件运输方式，可以较方便 地使主变压器无轨就位。 ５．２主／副厂房及安装场布局 对于主厂房、端副厂房、安装场的布局通常有３ 种方式（见图３）。 区匦圈圈 圈 方案 匦圃要 盔翌方案Ⅱ 匣 匿固 固方案Ⅲ 图３安装场的布局图 方案Ｉ或其轴对称的布置是一种理想的布置方 式，安装场与端副厂房分置于机组段的两侧。副厂 房内布置整个电站的辅助机械及电气系统设备。安 装场进行机组设备的安装，通常布置发电电动机定／ 转子安装工位、转轮、顶盖及机架安装工位等。副厂 房依次给投运的１～４号机供电，整个安装及投运顺 序较顺，且定／转子吊运不会跨越运行机组（按１～４ 号机相继投运顺序）。 方案Ⅱ或其轴对称的布置基本同方案Ｉ，与方 案Ｉ的区别在于设置了副安装场，且其下部设置端 副厂房。该布置的优点是分解了主安装场压力，缺 点是安装场下部布置了端副厂房，副安装场工作面 需要早交付，安装初期副厂房土建工期较紧，且安装 场下部中空，楼板荷载较重（通常定子重约２５０～ ３５０ ｔ），发电机磁化试验振动对土建结构的影响、定 子吊运可能跨越运行机组等。 方案Ⅲ或其轴对称的布置。该布置方式副厂房 与主机段间间隔一个安装场，电缆、管路布置较困 难，需要在安装场下开挖电缆交通廊道。副厂房至 主变洞电缆需绕行，且供电距离较长。 ５．３主机段布置 抽水蓄能电站主机段通常布置有水泵水轮机一 发电电动机组、进水阀（一些电站在主机洞上游侧 专设进水阀室，布置球阀及油压装置）、油压设备、 电气盘柜、电缆、油水气管路、风管等主要设备。主 机段一般分４层布置，自上而下分别为发电机层、中 间层、水轮机层、蜗壳层（如蜗壳层较高，可考虑设 夹层）。 发电机层通常布置机旁盘及励磁盘等设备（一 些电站单侧布置设备，这有利于中间层桥架布置及 发电机层设备起吊行走）；中间层布置调速器油压 装置、机组自用变／盘或照明变／盘、机组中性点设 备、推力轴承冷却装置（注：该装置有的电站布置在 水轮机层）等；水轮机层通常布置球阀油压装置、压 气气罐、水泵及控制设备和推力轴承冷却装置（注： 该装置有的电站布置在中间层）等；蜗壳层通常布 置进水阀、技术供水泵和上库充水泵及其启动控制 柜等。 主机洞设备布置还应考虑以下问题： （１）各机组段设备尽可能同一布置，利于标准 化出图，提高出图效率，减少出错； （２）主机段布置厂用电设备应注意首台机投运 时的供电，合理选择布置位置； （３）设备布置与电缆桥架等的设计协调； （４）设备布置高程及盘柜的进出线方式； （５）设备厂家不同，设备配置及布置不同。 伊朗莎比舍电站机组段上游侧布置中控室及其 它控制保护设备，下部设球阀室，并在蜗壳层布置了 紧急备用电源一小水轮发电机。 法国蒙特奇科主变位于主机洞水轮机层，如图 ４，５。 蒙特齐克电站采用一洞式布置（主机一主变洞 合一），ＳＦＣ布置在安装场下部。接线采用高压换 相，低压同期。 ５．４主机洞端副厂房布置 副厂房、主机洞及安装场的相对布局和优缺点 在上述５．２节中已有叙述。以下是典型的几种副厂 房布置方案（见图６）。 方案Ｉ是侧进厂的典型布置方式。基于副厂房 的功能，该方案自下而上分别布置了给排水、水机、 暖通、电气等专业的相应设备。结合厂房暖通设计， 副厂房顶部可布置暖通设备并与通风兼安全洞相 连，构成厂房的另一重要对外通道。 方案Ⅱ的优点是桥机可借用安装场上部的部分 空间，安装场的有效面积增大；安装场与副厂房都先 期形成，对提前发电有利；进厂交通洞可穿越副厂房 下部，节约开挖等；缺点是首台机的供电很不顺，供 电距离较长，或绕行；需要在安装场下开挖电缆交通 廊道等。 西北水电・２０１２年・增刊１ ９５ 副厂房和封闭副厂房每层建筑 面积不超过５００ ｉｎ ，且同时值 班人数不超过１０人时，可设１ 个。此规定是在《建筑设计防 火规范》（ＧＢ５００１６）的基础上， 根据水利水电工程副厂房运行 特点，把面积由４００ ＩＴＩ ，提高到 ５００ ＩＴＩ 。这样的话，经合理地布 置，通常情况下设置１台楼梯就 能基本满足要求。 一些设计院基于副厂房的 图４蒙特齐克电站厂房布置横剖面图 功能，已在标准化设计中规划了 各层的布置模式及层高。 对于一些６台机组的电站， 为方便机电设备的运行管理，在 不增加地下厂房总开挖长度的条 件下，在主机段端副厂房另侧安 装场下面局部开挖，增设副厂房， 调整附属设备的布置，有利于机 电设备的安装、维护和管理。 图５ 蒙特齐克电站厂房布置纵剖面图 ５．５母线洞布置 圆圈 方案Ｉ 腰 巫圃耍圈圜 方案１１ 主机洞与主变洞分设时，连 接主机与主变之间通常设有母线洞。母线洞通常布 置发电电动机侧Ｐｒｒ柜、出口ＣＴ、电制动开关柜、发 电机断路器、启动隔离开关、换相隔离开关、励磁变 柜、主变侧ＰＴ及避雷器柜和接地开关等设备。有 安装场Ｉ４号Ｊ３号 ２号ｌｌ号ｆ副厂房 方案Ⅲ 时为通风散热，母线洞顶拱设置隔层布置通风设备。 还有些电站为缩短母线洞长度，电制动开关及换向 图６副厂房布置图 方案Ⅲ，Ⅳ的特点是增设与母线洞平行洞布置 副厂房。两者不同的是副厂房设置在远离安装场或 靠近安装场。在主机洞、主变洞分置的情况下，与方 案Ｉ相比较，此类布置方式在主机洞下游侧多开挖 了１个洞室，土建设计难度增加。方案Ⅳ存在发电 初期的供电困难问题。 开关分层布置在母线洞二层。 主机洞与主变洞平行布置时，两洞问净距取值 对于洞群设计十分重要。两洞间净距定得大，母线 洞和母线就长，同时尾水管也相应加长，不仅增加投 资及运行费用，还将使水力条件变差。因此一般情 况下，希望两洞问净距尽量减少。但两洞问净距过 小对围岩稳定不利，有时会发生岩爆。母线洞根据 就端副厂房楼梯的设置，一些电站副厂房设备 布置较多，占用面积较大，按照《建筑设计防火规 范》（ＧＢ５００１６），如面积大于４００ ｍ ，将设置２部楼 梯。但基于《水电水利工程设计防火规范》（送审 稿）（替代《水利水电工程设计防火规范》ＳＤＪ２７８— ９０），其中５．２．４款规定：副厂房的安全疏散出口不 应少于２个。当地面副厂房每层建筑面积不超过 电气设备布置和运行维护的需要，长度不宜小于３５ ｍ，一般为３５—４０ ｍ。母线洞长度确定时还应考虑 有的电站ＣＴ采用ｒｒＰＹ型，需增加布置及检修空间。 有的电站在母线洞主变侧布置电抗器及其它厂用电 设备（如西龙池电站电抗器垂直布置及张河湾电站 布置了厂变及负荷开关）等。 ８００ ｎｌ ，且同时值班人数不超过１５人时；或非地面 关于母线洞等截面设计或大小头设计问题，为 ９６ 赵政．抽水蓄能电站地下厂房布置的比较设计 利于岩梁部位的围岩稳定，减小岩梁锚杆应力，许多 电站母线洞采用大小断面相结合的结构型式。 下游侧，与主变洞相连。每一廊道均有３层。最上 一层布置１８ ｋＶ配电装置、蓄电池组、直流盘等。下 英国迪诺维克电站母线洞采用独特的方式，１ 个母线洞布置２台机组的发电机电压设备。电站母 面２层的每层均放有１８ ｋＶ配电装置、控制盘以及 与发电电动机相连的主母线等，详细布置见图７。 线廊道设有３条（２台机合用１条），布置在主厂房 捧水泵 图７迪诺维克电站厂房横剖面图 ５．６主变洞布置 的第３层（第２层为电缆层）。布置方式的不同，主 要应考虑设备的进出线位置（上或下）以及电缆走 向的畅通。 一对于主变洞与主机洞分置的情况，主变段主要布 置有主变压器、离相封闭母线、高压厂用变、厂用断路 器柜、限流电抗器、输出电抗器、启动回路隔离开关、 地下ＧＩＳ、主变空载水泵、主变消防水泵和通风空调 系统等设备。主变洞副厂房通常布置ＳＦＣ设备、厂用 电设备（１０ ｋＶ盘柜）和主变洞ＬＣＵ等设备。 主变洞通常分层３层：主变层、地下ＧＩＳ层和通 些电站基于电网的独特结构，考虑到电力系 统发展的要求，主变中性点留有经小电抗接地的可 能，并预留布置位置。 关于主变布置在主变洞上游侧或下游侧的问 题。大部分抽水蓄能电站主变布置在上游侧，而英 国迪诺维克抽水蓄能电站和伊朗莎比舍抽水蓄能电 站主变布置在下游侧（如图７和图８）。主变布置在 上游侧的方式，离相封闭母线（ＩＰＢ）不必绕过主变 搬运道上方，可以减少ＩＰＢ的长度，上游侧可布置启 风层。主变层通常布置主变、高压厂变及开关柜、主 变中性点电抗器（部分电站预留）。二层通常布置 地下ＧＩＳ设备。基于习惯的不同，一些设计院在地 下ＧＩＳ层设置ｒ高压试验场，而一些设计院则采用 试验Ｐｒｒ进行地下ＧＩＳ试验。前者需考虑留有较大 的试验空间。后者则不需，但应注意试验ＰＴ的容 量以及ＧＩＳ布置不同对试验ＰＴ等的要求不同。 对于６台机组设置２套ＳＦＣ的布置实例。天荒 动母线等，该类布置通常主变室上部镂空，二层下游 侧布置地下ＧＩＳ，其余地方布置厂用电抗器及ＳＦＣ 电抗器等，布置方式较为顺畅。而主变布置在下游 侧，主变洞二层通常整层布置地下ＧＩＳ。相对而言， 主变布置在主变洞上游侧较布置在下游侧，主变洞 坪电站２套ＳＦＣ布置在主变洞第３层，考虑到２台 ＳＦＣ同时运行及当时的谐波限制要求，配置了较大 容量的滤波器。而中国其它一些６台机组设置２套 ＳＦＣ的布置方式，２套ＳＦＣ分别布置在主变洞的两 侧，主变层布置ＳＦＣ的输入／输出变压器，有的功率 柜布置在主变层，有的功率柜布置在主变洞副厂房 高度可降低些，整体布置较为紧凑。（注：莎比舍是 主变低压侧布置在主变洞下游侧，主变高压侧布置 在上游侧（电缆出线））。 ５．７安装场布置 基于机组安装及检修的需要，并考虑机组安装 西北水电・２０１２年・增刊１ 进度的要求，通常安装场需布置定／转子、上／下机 架、转轮、顶盖等设备。 考虑到蓄能机组的特点，通常发电电动机均在 现场进行定子的叠片和下线，再结合机组安装进度 的要求，一般在安装场需布置２台定子及１台转子 的安装工位。考虑到定／转子的组装时间较长并对 启动开关等，从而影响电站电气主接线设计及厂房 布置设计。 一 ｍｍ 安装环境的要求较严（定子组装常需搭棚），因此， 安装场工位布置时应考虑定／转子的组装工位避开 搬／吊运通道。 尽早交付安装场，可为机电设备安装提供条件， 安装场布置在实体岩石上，既可满足上述要求，又可 满足安装定／转子的荷载要求及定子铁损试验的防 振要求。 安装场工位布置时，还应根据制造厂的不同，酌 情布置主轴吊孔的位置。 ５．８ 厂房布置与其它元素的关联设计实例 ５．８．１ 布置与电气主接线 日本奥吉野电站６台机，中进厂，安装场位于３ 号与４号机组之间，引水１管３机。电站５００ ｋＶ侧 采用２进２出四角形接线，发电机一变压器组接线采 用扩大单元，１，２，３号扩大；４，５，６号扩大，主变采 用分裂变（低压三分裂）。该类电站主接线设计及 布置设计需考虑３机相继甩负荷，水柱分离，尾水管 负压等问题。 ５．８．２强震地区布置设计 伊朗莎比舍电站位于强震地区，电站设计具有 独特之处，其主变洞与主机洞不仅在水平方向拉开 距离，在高程上也错开３０ ｍ。为减少主变洞长度， ＳＦＣ变压器及盘柜设置在单独的小洞内，详见图８。 ５．８．３布置设计与技术发展 日本是技术发达国家，其变压器设计及制造水 平较高，不少电站基于中进厂方式，主机洞与主变洞 采用一洞式布置（日本无地下厂房消防设计标准）， 主变压器布置在洞的两侧，电站常采用多分裂变压 器。再则，一些电站采用变速机组，由于发电电动机 由直流低压励磁变为交流高压励磁，厂房布置具有 较大的不同。 ５．８．４布置设计与历史演变 由于历史的发展、技术的进步，抽水蓄能电站逐 步由静止变频启动（ＳＦＣ）取代其它启动方式、接线 上采取措施后取消ＳＦＣ滤波器、基本采用低压换向 及低压同期、６台机组设置２套ＳＦＣ及取消背靠背 ＿’ ／／ 臣 ｝ 。１９０２７Ｓ ．， ． 口 １８９７００ｒｎ ０ 一证ａ ｒ ＿］ —ｒ 疆 、 ’ ’ 、 ’ ’ ／ ｌ ］ 眦 ． 天 』 ｆ 塌 ｌＩ 器 １３１ＯＯｌｌｌｍ … 横剖面 ＼ 虽ｊ甄 （剖于主变中心线处） 图８莎比舍电站横剖面图 ５．８．５布置设计与制造厂选择 设备厂家不同，配置及布置不同。黑糜峰、仙游 等电站中间层布置了不同步导叶控制柜及储能罐 （响水涧则布置在水轮机层）。原ＧＥ公司推力轴承 采用内循环，其它厂家基本采用外循环，需要布置不 少设备（有的布置在中间层，有的布置在水轮机 层）。ＡＢＢ厂供货的ＳＦＣ功率柜内设置直流电抗 器，而Ｃｏｎｖｅｒｔｅｍ的直流电抗器采用外置式。ＡＢＢ 厂的换向隔离开关与ＡＥ—Ｐｏｗｅｒ的结构不同，布置 方式不同等。 ６结语 中国抽水蓄能电站建设经过近３０ ａ的迅猛发 展，厂房布置形式多种多样，我们希望通过对投运电 站厂房布置的归纳总结，对其运行和检修情况等的 调研，能为后续电站的设计提供一定的借鉴。 随着科技的进步，设计水平的提高，想必会出现 投资少、施工工期短、施工干扰小、结构布置合理、运 行维护方便的更为实用的厂房布置。 参考文献： ［１］邱彬如，刘连希．抽水蓄能电站工程技术［Ｍ］．北京：中国电力 出版社，２００８．