龙滩机电及金属结构设计与研究
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1.1 工程总体布置

1.1.1 枢纽布置

龙滩水电站枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、引水系统、发电系统及通航建筑物组成。挡水建筑物为碾压混凝土重力坝。泄水建筑物布置在河床坝段,由7个表孔和2个底孔组成;表孔溢洪道承担全部泄洪任务,2个底孔对称布置于表孔溢洪道两侧,用于水库放空和后期导流。引水发电系统位于河床左岸,引水系统由9个进水口和9条引水隧洞组成;尾水系统由9条尾水支洞、3个调压井、3条尾水隧洞及尾水出口等建筑物组成。发电系统包括左岸地下主厂房、母线廊道、主变洞、地面GIS开关站和出线平台以及中控楼等。通航建筑物位于河床右岸,按Ⅳ级航道设计,采用二级垂直提升式升船机。

水轮发电机组全部布置在左岸地下厂房洞室内,前期装机7台,8号、9号机组机坑浇至锥管层并在后期安装。主变洞位于主厂房洞下游,与主厂房洞平行,两洞室之间距离43.00m,主变洞与主厂房洞之间每台机组通过母线廊道连接。500kV GIS开关站和出线平台以及中控楼布置在左岸下游地面。主变洞右端通过主变进风兼主变运输洞与进厂交通洞相连,主变洞左端通过联系洞与主厂房副安装场相连;500kV高压电缆分为3组经过3个电缆竖井上升至高程340.00m后经电缆平洞至500kV GIS开关站的电缆层。中控楼与地下主厂房洞、主变洞之间由设于1号高压电缆竖井中的1座楼梯和2台电梯作为联系通道。

1.1.2 主要机电设备布置

1.1.2.1 主厂房布置

主厂房布置于左岸地下,9台机组一列式布置,机组间距32.50m;主、副安装场布置在厂房两端,主安装场位于主厂房右端,长60.00m,副安装场长36.00m,位于主厂房左端;主厂房总长度388.50m;主厂房净宽28.50m,安装场与主机间同宽。厂房总高度为74.60m。在主厂房内高程246.72m处安装两台500t+500t双小车桥式起重机。主厂房由上往下布置依次为:发电机层、母线层、水轮机层、蜗壳层、锥管层及尾水管操作廊道层。

(1)发电机层布置。发电机层高程为233.70m。上游侧为通风夹层;下游侧布置励磁系统和机组控制保护共38面盘柜。主安装场考虑放置1台机组的发电机转子、下机架、水轮机转轮、顶盖及发电机定子现场叠片的要求,长60.00m;副安装场考虑转子、转轮及顶盖的装配及放置零星小部件,长36.00m。

(2)母线层布置。母线层高程为227.70m,主要布置发电机主引出线、发电机中性点设备、机组自用变压器及开关柜和二次屏柜。发电机主引出线位于下游侧,B相中心线与“-Y”轴重合,发电机中性点引出线位于第二象限。

(3)水轮机层布置。水轮机层高程为221.70m,第二象限布置调速器、油压装置及控制柜;第三象限主要布置油、气、水管路;第四象限为水轮机机坑进人廊道,下游侧布置全厂技术供水设备。在该层主安装场下的副厂房地面高程为219.70m,布置空压机室和深井泵房,副安装场下的副厂房地面高程为220.20m,布置透平油库和透平油处理室。

(4)蜗壳层、锥管层及尾水管操作廊道层布置。蜗壳层、锥管层主要布置蜗壳取水自流减压供水设备,尾水管操作廊道层主要布置机组技术供水备用水泵及相应设备。

1.1.2.2 主变洞布置

主变洞分两层布置,上层高程为245.70m,主要布置与主变500kV套管连接的500kV GIS管线及500kV电缆。下层高程为233.70m,与发电机层同高程,以方便主变的运输,该层布置主变压器、变压器冷却器、雨淋阀、高压厂用变压器等设备。为了减少离相封闭母线的长度,主变布置在靠母线廊道一侧,主变运输道布置在下游侧。主变室下面上游侧布置3.7m宽的电缆道,贯穿整个主变洞。主变洞右端布置绝缘油库和绝缘油处理室。

主变从主厂房主安装场经主变进风洞运至主变洞。主厂房内每台机组的离相封闭母线经母线廊道与主变洞内对应的三相组合变压器连接。主变洞总长406.75m,宽度为19.50m。

1.1.2.3 母线廊道布置

母线廊道共9条,每条母线廊道内主要布置离相封闭母线和发电机电压配电装置,分两层布置,高程227.70m层主要布置离相封闭母线和发电机断路器;高程221.70m层主要布置机端电压互感器柜、电压互感器避雷器柜、高压开关柜、动力盘、照明配电室等。母线洞长43.00m,宽9.00m。

1.1.2.4 开关站和出线平台布置

500kV GIS开关站和出线平台集中布置在距左岸坝下游约500.00m的山坡上,为减少边坡高度和开挖量,开关站与出线平台采用框架结构。开关站和出线平台有左岸上坝公路与之相通,并与中控楼相邻,运行、维护、管理和设备运输均较方便。

500kV GIS开关站分3层布置,高程340.00m层为500kV电缆层,主要布置500kV电缆及动力和控制电缆;高程346.00m层为500kV GIS层,主要布置500kV GIS设备、20t桥机及现地控制柜,宽18.10m,长220.00m;高程365.00m层为500kV户外出线平台层,主要布置500kV出线并联电抗器、避雷器、电容式电压互感器、阻波器和出线门架,宽50.60m,长220.00m。

1.1.2.5 中控楼布置

中控楼布置在开关站出线平台附近,分4层布置,地面首层高程365.60m,主要布置中控室、继电保护室、计算机室、蓄电池室;地下层高程360.80m,主要布置电缆桥架及动力和控制电缆;地面第二层高程370.70m,主要布置通信电源室、通信机房、资料室、办公室;地面第三层高程376.70m,主要布置2台电梯机房。中控室布置计算机监控系统控制台、模拟屏、大屏幕电视墙、计算机条形桌,继电保护室内共布置120面盘柜,计算机室配置8个计算机工作台,通信机房共布置42面盘柜。

中控楼与地下厂房、主变洞之间设2台电梯和1座楼梯作为联系通道。中控楼长48.00m,宽33.00m。

1.1.2.6 电缆竖井及电缆平洞布置

主变洞高压电缆层与500kV GIS开关站之间高差约100.00m,设3个高压电缆竖井与3个高压电缆平洞连通主变洞与开关站,3个电缆竖井从右至左依次为1~3号电缆竖井。

1号电缆电梯竖井位于主变洞右端部,竖井内布置3回高压电缆、2台电梯、1座楼梯及1个通风井,通过高程340.00m的电缆平洞将3回高压电缆引出与地面500kV GIS开关站相连,并兼有连通中控楼与主变洞、地下厂房的交通之功能。

2号、3号电缆电梯竖井位于主变洞下游侧,竖井内均各布置3回高压电缆、1台电梯、1座楼梯及1个通风井,通过电缆竖井顶部高程340.00m的电缆平洞将高压电缆引出与地面500kV GIS开关站相连。

1.1.3 主要金属结构设备布置

龙滩水电站金属结构设备分布在大坝泄洪建筑物、引水发电建筑物、升船机上闸首和施工导流建筑物中。共有各种闸门(拦污栅)98扇,各类门槽(栅槽)112套,门库12套,各种型式启闭机27台(套)。金属结构总重量23428.951t,其中闸门及埋件重量18952.351t,启闭机重量4476.600t。

泄洪建筑物由7个溢洪道表孔和两个底孔组成。其中,溢洪道表孔设1扇事故检修闸门和7扇弧形工作闸门,底孔设1扇检修闸门、两扇事故闸门和两扇弧形工作闸门。溢流坝段弧形闸门由液压启闭机启闭。在弧形工作闸门上游设置事故检修闸门,7孔事故检修门槽共用1扇事故检修闸门,事故检修闸门由溢流坝段坝顶门机操作。在底孔上游进水口设置检修闸门,在底孔上游距进口8.00m设置事故闸门,底孔检修闸门和底孔事故闸门由溢流坝段坝顶门机操作,在底孔下游出口处设置弧形工作闸门,每扇门由1台液压启闭机操作。

每台机组进水口前布置6扇拦污栅,由进水口清污门机启闭。在拦污栅栅槽前设置抓斗导槽,由进水口清污门机连接抓斗沿导槽进行清污。在拦污栅后设置检修闸门,9台机组共用两扇检修闸门,由进水口坝顶门机小车通过自动抓梁启闭。每台机组设置1扇事故闸门,由进水口液压启闭机操作。

尾水建筑物金属结构主要包括尾水管金属结构和尾水洞出口金属结构。在每台机组尾水管出口布置检修门槽,9孔检修门槽共设9扇门叶,由调压井廊道内的3台尾水管台车操作。9条尾水管经调压井后合3为1,形成3条尾水洞,在出口处通过隔墩将每条尾水洞分成两个孔口,共有6个尾水出口检修门门槽,每个尾水出口检修门槽设置1扇检修闸门,由尾水洞出口门机操作。