蒲石河抽水蓄能电站地下厂房布置

1蒲石河抽水蓄能电站地下厂房布置陈雷1于生波1吕君卓1宋立民1何万成2郑德湘2王辉伟2（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司2.辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司）[摘要]详细介绍蒲石河抽水蓄能电站地下厂房洞室群系统布置，以及厂房内部具体布置。[关键词]地下厂房布置蒲石河抽水蓄能电站蒲石河抽水蓄能电站总装机容量为1200MW，共安装4台单机容量为300MW的机组。电站厂房为地下式，主副厂房洞室开挖尺寸为165.8×22.7×55.6m（长×宽×高），主变洞室开挖尺寸为132.6×20.4×24.4m（长×宽×高）。1．厂房洞室系统布置厂房洞室系统是一组空间立体交叉的地下洞室群，主要包括主副厂房洞室、主变洞、尾闸室、交通洞、通风（出渣）洞、主变运输洞、母线洞、高压电缆洞、周边排水廊道及送排风机洞室等（见图）。厂房布置以厂房、主变室及尾闸室为核心。三大洞室从上游向下游依次平行布置，厂房与主变室间岩体厚度为29.8m，主变室与尾闸室间岩体厚度为19.9m。三个洞室的纵轴线方位均为NW279°50′19″。厂房洞室与主变洞之间，布置四条母线洞，其轴线与厂房纵轴线垂直，母线洞中心线间距为24.8m，其间岩体厚度为15.8m。母线洞断面型式为城门洞形，开挖尺寸为29.8×9.0×12.5m（长×宽×高），衬砌厚度0.5m。主变运输洞布置在安装间下游靠生产副厂房侧，洞轴线和厂房纵轴线垂直，一端与安装间相通，另一端与对外交通洞相接，近主变洞处左侧通过主变搬运洞与主变洞相通。主变运输洞断面型式为城门洞形，根据运输最大件的外形尺寸要求，开挖尺寸为50.0×11.5×9.1m（长×宽×高）。交通洞全长约954m，一端通过主变运输洞与厂房安装间相通，另一端为厂区地面出口，与厂区公路相连。交通洞断面型式为城门洞形，洞内净尺寸为9.5×8.0m（宽×高），分衬砌段和喷锚段。通风（出渣）洞始于主副厂房送风机室，全长约808m，地面出口与厂区公路相连。在距主副厂房送风机室46m处，分叉分别通至主副厂房送风机室及主变通风机室。通风洞断面型式为城门洞形，分衬砌段和喷锚段。在主厂房的端部设置排风竖井（PFJ1），排风竖井内径为4.0m，井深约262m；主厂房及主变洞排风分别通过排风支洞汇至到排风竖井（PFJ1）。尾闸室的排风是利用排风支洞及排风竖井排至主变洞排风机室内，再通过主变排风支洞汇至主厂房排风竖井（PFJ1）排至地面。为保证施工期及永久运行通风质量，在副厂房近端部上游侧设置一个直径1.4m的排风竖井（PFJ2），井深约218m。高压电缆洞始于主变洞下游墙中部，全长约450m，地面出口位于地面开关站处，通过地面电缆沟与GIS室相通。洞断面型式为城门洞形，洞内净尺寸为：3.3×3.5m（宽×高）。2蒲石河抽水蓄能电站地下厂房剖面图3在厂房洞室及主变洞室周边布置排水廊道及截排水帷幕，排水廊道共分三层设置，上层排水廊道与厂房拱肩同高程，中层排水廊道与厂房交通洞同高程且与厂房交通洞、主机间及主变洞均设有连通段，下层排水廊道与厂房主机间下部集水井相通。排水廊道开挖断面型式为城门洞形，沿廊道设置竖、斜向排水孔，组成截排水帷幕。2．厂房内部布置2.1主副厂房主副厂房洞室从左到右（面向下游尾水）依次为主机间、安装间和副厂房，洞室纵轴线方位角为NW279°50′19″，开挖总长度为165.8m。（1）主机间主机间开挖尺寸为：长104.2m×宽22.7m×高55.6m，机组安装高程为－2.00m，厂房顶拱开挖高程38.60m，尾水管底部开挖高程-15.50m，发电机层高程为13.20m。蜗壳进水方式为斜向进水，压力钢管与机组纵轴线呈60°夹角。中间机组段长度为24.8m，1号机组段与安装间相邻，为边机组段，同层共用，比中间机组段加长1.0m，长为25.8m。4号机组段为厂房端头边机组段。为满足厂房吊车起吊4号机组球阀要求，比中间机组段加长4.0m，长为28.8m。厂房机组纵轴线上游侧净宽度为12.4m，下游侧为厂房各层主要交通通道，净宽度为8.7m，厂房净宽度为21.1m。厂房吊车梁以上净宽度为24.1m。主机间共分五层，即发电机层、母线层、水泵水轮机层、蜗壳层、尾水管层。1）发电机层发电机层地面高程13.20m，该层设备较少，厂内宽敞明亮。各机组段靠上游边墙处布置一排机旁盘；为满足蜗壳进口球阀和水泵水轮机顶盖整体垂直运输要求，每个机组段上游设置1个8.0×6.0m的吊物孔；机组段中央为发电机；每个机组段左侧设通往下面各层的楼梯；1号机组段和厂房安装间相邻，4号机组段端头设有通往厂房22.20m高程处小桥机躲避洞的楼梯及通往排水廊道的安全通道。根据吊运设备需要，厂内设置跨度为22.5m的桥式吊车，规格为300t+300t/50/2×10t双小车桥机。吊车主副钩可以对换，上下游主副钩限制线距墙面距离均为1.30m。在4号机组段厂房端头22.20m高程处设有长7.5m的小桥机躲避洞，其拱高与主机间拱高一致。2）母线层母线层地面高程7.50m，层高5.7m，本层除布置和发电机层相对应的吊物孔和楼梯外，各机组段靠上游墙侧布置控制屏。机组段中间为圆形风罩结构，风罩内径为11.8m，混凝土结构厚0.8m，在风罩的+Y方向，布置机组中性点引出线。在风罩的-Y方向，为机组主引出线位置。风罩进人门设在风罩+X方向，门洞尺寸为1.1×2.2m。各机组段下游侧沿墙边布置一排励磁盘。在母线层顶部（发电机层楼板下部）沿上下游墙、机组段间及风罩环向均设有电缆桥架。3）水泵水轮机层水泵水轮机层地面高程1.00m，层高6.5m，本层除布置和上层相对应的吊物孔和楼梯4外，各机组段上游侧沿墙布置球阀压力油罐、回油箱、操控屏及调速器压力油罐、操控屏等；机组段中央为圆形混凝土机墩结构，其内径为6.9m，外径为12.7m，混凝土厚2.9m，在机墩+X方向布置一宽1.2m、高2.2m的进人门；下游侧布置高压油顶起装置等；机组段纵轴线下游侧布置有推力轴承冷却器。4）蜗壳层蜗壳层大部分为蜗壳二期混凝土结构。上游侧为5.7m宽的蜗壳进口球阀廊道，廊道贯通整个主机间，地面高程-7.00m，层高8.0m，廊道内布置球阀及附属设备、机组技术供水泵等。机组段左侧均设有横向廊道，2号机组段、4号机组段横向廊道内布置和上层对应的通往下层的楼梯，4号机还布置有2台上库临时充水泵和2台变压器空载冷却器；1号机组段、3号机组段横向廊道内各布置4台充气压水罐。各机组蜗壳二期混凝土上游侧，沿机组中心线处，各设一宽1.5m、高2.0m的尾水锥管进人门。5）尾水管层尾水管层为厂房最下部，上游侧依次布置贯通主机间的厂房渗漏排水廊道和检修排水管道廊道，排水廊道断面均为3.0×4.5m（宽×高）。渗漏排水廊道两端布置厂房集水井，集水井平面尺寸7.5×5.0m，深8.5m，底板高程-24.00m，每个集水井内布置3台渗漏排水泵（SP215-4）。管道廊道内主要布置水力机械各种管路和阀门，便于集中管理、检修和维护，管道廊道下游侧＃1和＃2机组间、＃3和＃4机组间布置有检修排水泵室，泵室净平面尺寸4.0×4.8m，高5.5m。（2）安装间安装间布置在主机间与副厂房之间，分两层布置，开挖尺寸为：长36.0m×宽22.7m×高31.5m。安装间上层地面高程为13.20m，与主机间发电机层地面高程一致，是机组检修安装场地。除满足一台机组大修所需场地外，还设有2.5m×2.5m吊物孔。安装间下游靠副厂房侧与主变运输洞相连。安装间下层地面高程为7.50m，与主厂房母线层及副厂房底层地面高程一致。本层上游侧为油罐室、油处理室、厂内机修间和通风机室，油处理室下部设有一事故油池；中部为贯通主副厂房的交通走廊；下游侧布置有连通副厂房和主厂房的电缆道；电缆道和走廊间布置有中低压空压机、储气罐及控制屏。（3）副厂房副厂房布置在安装间右侧，总建筑面积约为3400m2，共分六层，为框架结构。开挖尺寸为：长25.6m×宽22.7m×高31.5m，在其端部与30.80m高程主副厂房送风机室相连。各层平面布置相同之处：上游侧两端各布置一部楼梯，近安装间侧中部布置一部电梯（900Kg级）；中部布置一T形交通走廊；下游近安装间侧布置面积约30m2的卫生间及电缆井。紧邻右端楼梯（＃1楼梯）布置有副厂房排风井和通风机室，紧邻安装间侧楼梯（＃2楼梯）处布置有吊物孔和主厂房送风井，电梯周边布置副厂房送风井、电梯间排风井、油罐室排风井。各层生产房间布置分述如下：第一层地面高程为7.50m，层高为5.70m。本层布置有：电热配电屏室、10.5KV高压开5关柜室、直流蓄电池室、消防水泵室及污水池等。与下游侧电缆井相接处设有一电缆廊道，电缆廊道断面尺寸为2.0×2.5m（宽×高），通往厂房交通洞及主变洞内电缆井。第二层地面高程为13.20m，与安装间地面高程相同，经安装间可直接进入主机间和厂房交通洞，层高为5.0m。本层布置有：照明变压器及照明用电主屏室、继电保护室、调试监控室及交接班室等。第三层地面高程为18.20m，层高为3.80m。本层为电缆夹层。第四层地面高程为22.00m，层高为4.10m。本层布置有：机组自用电主盘室及公用电主盘室等。第五层地面高程为26.10m，层高为3.80m。本层为电缆夹层。第六层地面高程为29.90m，层高为4.10m。本层布置主要为10KV高压开关柜级及监测室等。该层可与主副厂房送风机室及通风（出碴）洞相通。副厂房屋顶地面高程为34.00m，上部布置有通风管路及电梯机房等。2.2主变洞主变洞洞室位于主厂房下游侧，开挖全长为132.6m，宽为20.4。主变洞分为四层布置，底层地面高程为7.50m，与母线洞地面及主机间母线层地面高程一致；第二层地面高程为13.20m，与主厂房安装间地面高程一致；第三层地面高程为19.20m，第四层地面高程为23.30m。主变洞第一层为廊道层，廊道宽3.0m，主要为各条母线洞间联络通道。主变洞第二层主要为主变室层，本电站机变组合为单机单变，该层布置4台主变压器，每台主变压器都布置在单独的主变室内。此外，还布置有2个高压厂用变及2台起动装置变压器。洞室的中部、两端分别设置通往上层的楼梯。主变室下游侧为5.8m宽的主变压器搬运道，与主变运输洞连接。主变洞第三层为半层的夹层，对应主变室上方无此夹层。该层上游侧为离相封闭母线夹层，中部布置有静止变频启动装置室和电抗器室；下游侧布置500kV高压电缆夹层，与高压电缆洞相通。洞室的中部和两端各设置通往上层的楼梯。主变洞第四层主要为离相封闭母线层及GIS辅助设备层。该层上游侧为离相封闭母线，中下部布置GIS设备小母线。在该层上方设一双向移动的8t电动葫芦。主变洞顶拱设置了轻质吊顶。2.3母线洞母线洞位于主厂房主机间与主变洞之间，采用单机单洞布置型式，共四条母线洞，单洞长29.8m，洞室断面呈城门洞型。母线洞分为上下两层布置，下层地面高程为7.50m，与主厂房母线层地面高程一致。上层地面高程为13.20m，与主厂房发电机层地面高程一致。母线洞下层主要布置发电机出口断路器（SFC启动开关及背靠背启动开关）、换相开关、电压互感器、电流互感器及主引出母线、启动母线等。母线洞上层主要布置电压互感器柜、电气制动开关柜、换相开关及主引出母线等，并在一侧设有人行通道。62.4高压电缆洞高压电缆洞始于主变洞下游墙，入口高程为23.30m，地面出口位于216m地面开关站处。高压电缆洞全长约475m，斜洞段斜率为i＝0.448。高压电缆洞断面为城门洞型，断面净尺寸为3.3×3.5m。电缆洞左侧布置两层电缆支架，用于敷设500kV两回高压电缆；右侧为普通控制电缆支架；中间布有阶梯。主厂房吊顶采用悬吊式拱形螺栓球网架结构+钢彩板防水层，该结构优点造型新颖，材料新颖美观，下部可设置装修层，也可省去装修层，吊顶上部检修通道设置较方便。该结构缺点是结构较复杂，需专业施工。主变洞吊顶采用无梁“U”型钢彩板吊拱结构，该结构造型较好，结构简单，上部不需设置防水层，下部也不需设置装修层。厂内立体感较强，美观性较好，施工方便，造价低。3地面开关站