②下游調壓室（尾水調壓室）當廠房下游具有較長的有壓尾水隧洞時，需要設置下游調壓室以減小水錘壓力，特不是防止丟棄負荷時產生過大的負水錘，因此尾水調壓室應盡可能地靠近水輪機。=3\*GB3③上下游雙調壓室系統在有些地下式水電站中，廠房的上下游都有比較長的有壓輸水道，為了減小水錘壓力，改善電站的運行條件，在廠房的上下游均設置調壓室而成雙調壓室系統。=4\*GB3④上游雙調壓室系統在上游較長的有壓引水道中，有時需要設置兩個調壓室。靠近廠房的調壓室關于反射水錘波起要緊作用，稱為主調壓室；靠近上游的調壓室用以反射越過主調壓室的水錘波，改善引水道的工作條件，關心主調壓室衰減引水系統的波動，因此稱之為輔助調壓室。（2）調壓室的差不多結構型式調壓室的差不多結構型式由一下五種：=1\*GB3①簡單式調壓室特點：自上而下具有相同的斷面，結構形式簡單，反射水錘波的效果好，但在正常運行時隧洞與調壓室的聯接處水頭損失較大，當流量變化時調壓室中水位波動的振幅較大，衰減較慢，所需調壓室的容積較大適用條件：多用于低水頭或小流量的水電站=2\*GB3②阻抗式調壓室將簡單式調壓室的底部用斷面較小的短管或孔口與隧洞和壓力管道連接起來，即為阻抗式調壓室。由于進出調壓室的水流在阻抗孔口處消耗了一部分能量，因此水位波動振幅減小了，衰減加快了，因而需要的調壓室體積小于簡單式調壓室，正常運行時水頭損失小。但由于阻抗的存在，水錘波不能完全反射，隧洞中可能受到水錘的阻礙，設計時必須選擇合適的阻抗。=3\*GB3③水室式調壓室由一個斷面較小的豎井和上下兩個斷面擴大的儲水室組成。當丟棄負荷時，豎井中的水位迅速上升，一旦進入斷面較大的上室，水位上升的速度立即緩慢下來；增加負荷時，水位迅速下降至下室，并由下室補充不足的水量，因而限制了水位的下降，由于丟棄負荷時涌入上室中水體的重心較高，而增加負荷時由下室流出的水體重心較低，故同樣的能量，可儲存于較小的容積之中，因此這種調壓室的容積比較小，適用于水頭較高和水庫工作深度較大的水電站。=4\*GB3④溢流式調壓室頂部有溢流堰，當丟棄負荷時，水位開始迅速上升，達到溢流堰頂后開始溢流，限制了水位的進一步升高，有利于機組的穩定運行，溢出的水量，能夠設上室加以儲存，也可排至下游。=5\*GB3⑤差動式調壓室由兩個直徑不同的圓筒組成，中間的圓筒直徑較小，上有溢流口，通常稱為升管，其底部以阻力孔口與不處的大井相通，它綜合吸取了阻抗式和溢流式調壓室的優點，但結構較為復雜。4.5.2調壓室的水位波動計算考慮向陽口水電站的綜合地址地形條件，只需布置上游調壓室,采納差動式調壓室，參考我國《水電站調壓室設計規范（DL-T5058-1996）》進行計算（詳細尺寸參見平面布置圖）。差動式調壓室水位波動的最高涌波、最低涌波與大室面積、升管面積、阻抗孔口的大小和流量系數、溢流口高程等因素有關，在設計時應考慮到這些參數的相互阻礙。增加負荷時的最低涌波計算當水電站的起始流量為mQ0（m<1）時，調壓室內水位比上游水位低hw=（mQ0/Q0）2=m2hw0,當水電站的流量由mQ0突增至Q0時，升管水位迅速下降，大室向升管補水。由于升管水位下降特不迅速，可近似的假定升管水位下降到最低值Zmin時，大室水位和壓力水道的流量均以后的及變化，現在大室流入升管的流量應為Q0-mQ0，則： （6.3）(6.4)（6.5）式中：-水流由大室流入升管的孔口流量系數，可初步選擇一個數值，而后由模型試驗驗證了，初步計算時可按計算；-阻抗孔口的面積，一般按增加負荷的要求確定；-水流由大室流入升管的孔口阻抗系數。設全部流量Q0通過孔口從大井流向升管所需的水頭為，對“理想”差動式調壓室，大室與升管的最低水位相同，在阻抗孔尺寸滿足上述條件時，最低涌波計算公式如下： （6.6）式中：Fr-升管斷面面積；Fp-大室斷面面積。本設計中，升管斷面直徑為6.3米，大室斷面直徑為13.04米，由上式通過計算得到最低涌波水位Zmin=396.16米。丟棄負荷時的最高涌波計算當水電站突然丟棄全部負荷后，升管水位迅速上升。假定升管開始溢流時，大室水位和壓力水道流量尚未改變，則壓力水道流量Q0的一部分Qb經升管頂部溢流入大室，另一部分Qc在水頭（hw0-Zm）的作用下經阻抗孔流入大室，若水由升管經阻抗孔流入大室的孔口阻抗系數為，則：（6.7） （6.8）式中：-水流由升管進入大室的孔口流量系數，應由設計提出要求經模型試驗確定，初步設計時能夠按=0.6計算；-阻抗孔口的面積；-水流由升管進入大室的孔口阻抗系數，由上述兩式，經計算得最高涌波水位：=419.5m第5章樞紐總體布置廠區布置的目的是確定廠房與廠區其他建筑物的相對位置，使廠房與進水管道、尾水渠之間銜接好。確定副廠房、變電站的布置，廠區交通與對外交通的鏈接等，還須結合地形、地質和泄流條件考慮運行方便。5.1廠房建筑物的組成5.1.1水電站廠房建筑物的組成廠房建筑物一般分為四部分：主廠房、副廠房、變壓器場和高壓開關站。主廠房是指由主廠房構架及其下的廠房塊體結構所形成的建筑物，其內裝有水輪發電機組及要緊的操縱和輔助設備，并提供安裝檢修設施和場地。副廠房是指為了布置各種操縱或附屬設備以及工作生活用房而在主廠房臨近所建的房屋。主廠房及副廠房簡稱為廠房。變壓器場一般設置在主廠房旁，場內布置主升壓變壓器，將發電機輸出的電流升壓至輸電線電壓。5.1.2水電站廠房的差不多類型水電站所處的自然地理條件、技術經濟條件千差萬不，各不相同，為獲得最佳動能經濟效益而修建的廠房形式也是各不相同。按結構特征可分為引水式廠房、壩后式廠房、河床式廠房三種，引水式廠房一般位于河岸，廠壩間距離較長，發點流量由飲水建筑物引入孤立的廠房內，通常為地面式廠房，引水式廠房也可建在地下，構成地下式廠房；壩后式廠房直接位于擋水壩后，發點流量由埋在壩體內的壓力管道引入廠房，一定條件下，廠房可布置在溢流面下成溢流式廠房，也可布置在壩體空腔內成壩內式廠房；低水頭大流量的下游河段修建廠房常與大壩一起當水成河床式廠房。按機組主軸布置方式分為立軸機組廠房和臥軸機組廠房，立軸機組廠房內機組主軸呈垂直向布置，廠房的高度大，設備在高度方向可分層布置，廠房較寬敞整齊，平面面積較小，對樞紐布置有利。廠房下部結構為大體積混凝土，整體性強，適合下游水位變幅大或者下游水位較高的情況采納，臥軸機組廠房內機組主軸呈水平向布置。廠房的高度小，下部結構簡單，僅有尾水設施。場內大部分機電設備集中布置在發電機層，布置緊湊，廠房施工與機電設備的安裝、檢修及運行治理方便，造價較低。但平面占用面積較大，設備布置顯得擁擠，運行巡視不便。本設計為引水式水電站廠房，廠房與壩不直接相連，發電用水由引水建筑物引入廠房。5.2廠區布置的原則廠區布置一般應遵循以下原則：（1）使水流平順地進出廠房，壓力鋼管一般與廠房垂直布置，尾水渠則平順地轉向下游；（2）露天式高壓水道的主管一般不與廠房正交，宜接近平行或斜交，而僅支管與廠房正交；（3）幸免泄洪時對廠房、升壓站、開關站及進出廠交通有不利阻礙；（4）使發電機到主變的低壓母線的距離盡可能縮短，也要求方便高壓出線；（5）交通便利，包括主、副廠房間、廠內外、左右岸以及有廠房到升壓站、開關站河壩頂的水平交通和垂直交通；盡量給運行、檢修、觀測人員方便；（6）廠房與其他建筑物及設備等保持一定安全距離，在此前提下布置盡量緊湊；（7）結合地形進行廠區樞紐布置，使土方挖填工程量和混凝土盡量節約。5.3廠房樞紐布置廠區布置是指水電站主廠房、副廠房、引水道、尾水道、變電站及廠房進出通道等相互位置的安排。各建筑物應依照電站廠區具體條件，各自布置在最合理的位置。建筑物之間應相互協調，幸免或減少干擾，做到進出線方便，進出水流暢，運行安全可靠，維護治理方便。廠房位置的地形、地質、水文、氣象條件應相對優越。考慮分期建設、初期發電的需要和施工條件及交通道路的阻礙。5.3.1主廠房主廠房是水電站廠房樞紐的中心，位置應首先確定。布置時考慮以下因素：（1）水流條件水輪機的進出水道應盡可能在一條直線上，使水流順暢，水頭損失小。壓力管道一般為正向進水。小型水電站受地形條件限制，進水管道直徑小，根數少，能夠端向進水。尾水應盡可能正向尾水，專門情況下可端向尾水。尾水渠布置應依照地形、地質、河道流向、泄洪阻礙等，使水流順暢，波動小。尾水渠與河道斜交時，交角不宜大于45°。應幸免渠中淤積，出口應做導水墻延伸一定長度。（2）地形地質條件主廠房應座落在堅硬完整的巖基上。土基或存在地質缺陷巖基須進行基礎處理，滿足強度與穩定要求。陡峻河岸上的廠房，應特不注意岸坡穩定問題。（3）交通條件主廠房應位于有交通公路一岸。公路近廠房路段，應水平進廠，保證車輛平穩緩慢進廠。（4）運行條件主廠房朝向力求陽光充足、通風良好的東南方向，幸免面對西北，給運行制造良好的環境。主廠房位置應考慮高壓輸電線路進出線方便。5.3.2副廠房副廠房位置應依照廠區具體地形、地質條件及各房間的具體要求，考慮運行治理方便、安全可靠等因素合理確定。明管引水的高、中水頭電站，副廠房宜偏離引水管道正下方位置。5.3.3變電站變電站包括主變壓器廠和高壓開關站。變電站位置應盡量靠近主廠房，主變場應鄰近開關室。站址可在廠壩間、廠房與山坡間、尾水平臺及其他空地等處選擇，應保證有良好的地基條件。變電站應有適宜的交通，便于運輸、安裝和檢修。高程宜與交通道路同高，高于下游最高洪水位。高壓開關站應便于各級電壓線路引進和引出，滿足采光、通風、防潮、防爆、抗震及電氣設備的布置要求。若主變壓器進安裝間檢修，變電站地面高程應與安裝間地板同高，敷設搬運變壓器進場的軌道。場內通道應滿足任一臺變壓器運出檢修而不阻礙其他變壓器運行要求。變電站應便于維護、巡視及排除故障，土建結構經濟合理。依據以上要求結合本地地址條件本設計電站廠房設在向陽口村上游300米處，靠永定河左岸，該處河岸為70米高的陡壁，廠址放在斷層下盤緊靠陡壁的基巖上，考慮到沿河城大斷層為活動性斷面，因此將變電站與廠房按“一”字形布置在斷層基巖上。廠區樞紐總體布置如下圖：1-主廠房；2-裝配廠；3-副廠房；4-變電站；5-高壓開關站；6-尾水渠；7-進廠公路第6章水電站廠房設計6.1概述水電站廠房是將水能轉換為機械能進而轉換為電能的場所，是電能生產樞紐的中心，是水工建筑物、水利機械及電氣設備的綜合體。6.1.1水電站廠房的作用（1）通過一些列工程措施，將水流平順地引入及引出水輪機將各種必需的機電設備安置在恰當的位置。（2）為機電設備的安裝、檢修和運行治理提供良好的工作環境。（3）保證按照電力系統的需要，安全、經濟、可靠地生產電能。6.1.2水電站廠房的差不多要求：（1）安全、耐久、有用，在可能的條件下注意美觀；（2）對外交通方便，對內聯系便利，便于安裝、檢修和巡視；（3）力求工程量最少，投資最省、工期最短；（4）有良好的通風、采光、照明、隔熱、保溫等條件；具有清凈、明快的環境；提供運行、檢修和觀測等人員必要而適宜的工作條件；（5）技術先進，符合現代化要求。6.1.3水電站廠房的差不多類型依照廠房在水電站樞紐中的位置及其結構特征，水電站廠房可分為以下三種差不多類型：（1）壩后式廠房。廠房位于攔河壩下游壩址處，廠房與壩址直接相連，發電用水直接穿過壩體引入廠房。壩后式廠房又可分為挑越式廠房、溢流式廠房、壩內式廠房。（2）河床式廠房。廠房位于河床中，本身也起攔水作用。（3）引水式廠房。廠房與壩不直接相接，發電用水由引水建筑物引入廠房。當廠房設在河岸處時稱為引水式地面廠房，引水式廠房也能夠是半地下式的。此外，水電站廠房還能夠按機組類型分為豎軸機組廠房及橫軸機組廠房；按廠房上部結構的特點分為露天式、半露天式和封閉式廠房；或按水電站資源的特性分為河川電站廠房、潮汐電站廠房以及抽水蓄能電站廠房等等。本設計采納的是引水式地面廠房。6.1.4水電站廠房的組成（一）廠房的機電設備為了安全可靠地完成變水能為電能并向電網和用戶供電的任務，水電站廠房內配置了一系列的機械、電氣設備，它們可歸納為以下五大系統：（1）水利系統。即水輪機及其進出口設備，包括鋼管、水輪機前的蝴蝶閥（或球閥）、蝸殼、水輪機、尾水管及尾水閘門等。（2）電流系統。即所謂電氣一次回路系統，包括發電機、發電機引出線、母線、發電機電壓配電設備、主變壓器、高壓開關及配電設備等。（3）機械操縱設備系統。包括水輪機的調速設備如操作柜、油壓裝置及接力器，蝴蝶閥的操作操縱設備，減壓閥或其他閘門、攔污柵等的操作操縱設備。（4）電氣操縱設備系統。包括機旁盤、勵磁設備系統、中央操縱室、各種操縱及操作設備如互感器、表計、繼電器、操縱電纜、自動及遠動裝置、通訊及調度設備等。（5）輔助設備系統。即為設備安裝、檢修、維護、運行所必需的各種電氣及機械輔助設備，包括：廠用電系統：廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統；起重設備：廠房內外的橋式起重機、門式起重機、閘門啟閉機等。油系統：透平油及絕緣油的存放、處理、流通設備；氣系統（又稱風系統或空壓系統）：高低壓壓氣設備、貯氣筒、氣管等；水系統：技術供水、生活供水、消防供水、滲漏排水、檢修排水等；其他：包括各種電器及機械修理室、試驗室、工具間、通風采暖設備等。（二）廠房的建筑物組成廠房樞紐的建筑物一般可分為以下四部分：（1）主廠房。指由主廠房構架及其下的廠房塊體結構所形成的建筑物，其內裝有水輪發電機組及要緊的操縱和輔助設備，并提供安裝、檢修設施和場地。（2）副廠房。指為了布置各種操縱或附屬設備以及工作生活用房而在主廠房鄰近所建的房屋。（3）變壓器廠。一般設在主廠房旁，場內布置主升壓變壓器，將發電機輸出的電流升壓至輸電線電壓。（4）高壓開關站。常為開闊場地，安裝高壓母線及開關等配電裝置，向電網或用戶輸電。（三）廠房的結構組成水電站廠房分水下、水上兩大部分。適應上把發電機層以下稱為水下部分，發電機層以上稱為水上部分（下游墻按尾水位高程劃分）。前者工程量要占整個廠房的70%左右。廠房水下部分包括尾水管、蝸殼、和機墩三大部分。水上部分包括吊車梁、排架、屋面和樓板等。6.2廠房內部布置廠房內部布置是廠房各項設計的基礎，要認真細致地進行，必須要有機械、電氣、水工、施工、建筑、暖通等各專業設計人員通力協作，緊密配合，多次調整才能完成。廠房內部布置包括：下部塊體結構的布置、水輪機層布置、發電機層布置、尾水平臺布置、廠房的交通、采光、通風、防潮、采暖、保安防火等。6.2.1下部塊體結構的布置 廠房下部塊體結構的形狀和尺寸取決于水流系統設備的布置。（1）水流系統設備的布置水輪機安裝高程是廠房的操縱高程，依照廠房選用的機組機型確定為350.04m。立軸機組封閉式金屬蝸殼整體澆注在混凝土中。蝸殼外圍為二期混凝土，厚度由構造要求確定，常為1.2～1.5m，最小不小于0.8m，以減小蝸殼振動，滿足施工安裝要求，本設計取1.3m。蝸殼及尾水管的形式和尺寸一般由廠家提供，但可依照廠房具體布置要求適當改變。采納聯合供水時，蝸殼前有進水閥和伸縮節，常布置在廠內。進水閥上下游側設有旁通管及閥門，一邊開啟前向蝸殼注水，凈水開啟。蝸殼應設進人孔，尾水管進人孔宜設在直錐段，此處為鋼襯，宜于開孔，便于觀看和檢查轉輪，由進水閥廊道（或進水閥坑）出入。尾水管為彎肘形，出口設為水閘門，多采納平板閘門，幾孔一扇，由設在尾水平臺上或下游墻上的縱向承重懸梁掛葫蘆啟閉。平常擱置在尾水平臺下的檢修平臺上。尾水管之間為尾水隔墩。尾水隔墩上面一般擱置鋼筋混凝土板做成尾水平臺或尾水閘門檢修平臺。尾水平臺高程與主機房地面同高，便于交通聯系。廠房端部的下部塊體結構中，設有集水井及水泵房，以排除廠房的滲漏水和尾水管檢修時尾水管內的積水，集水井上為水泵房。（2）下部塊體結構最小尺寸中低水頭電站廠房長度與寬度要緊取決于塊體結構中蝸殼的平面尺寸與混凝土愛護層厚度。高水頭水電站主廠房尺寸則要緊由發電機定子外徑、風道尺寸及附屬設備布置情況決定。塊體結構二期混凝土的平面尺寸，取決于蝸殼的平面尺寸及施工條件。為便于金屬蝸殼的拼裝焊接、綁扎鋼筋及澆搗混凝土的空間要求，四周外圍混凝土厚度不得小于0.8～1.2m，一般為1.2～2.5m，本設計取1.3m。尾水管之間的尾水隔墩，隔墩厚度應不小于1.0～3.0m，本設計取1.0m。二期混凝土外圍為一期混凝土水下墻。蝸殼下游側墻體厚度一般為1.0～3.0m二期混凝土上游側若為進水閥廊道，應留足進水閥及伸縮節的安裝、檢修寬度，一般為4.0～4.5m。以上確定的下部塊體結構平面尺寸，是依照水流系統設備布置定出的最小尺寸，稱下部塊體結構最小尺寸。依照上部結構布置需要及其他因素阻礙，那個尺寸可能會加大，但不能再減小。6.2.2水輪機層布置（1）水輪機層設備布置原則1）發電機支承結構發電機支承結構即機墩，頂部支承著水輪發電機，底部固結于塊體結構中。中小型水輪發電機的型式常用的有懸式和傘式兩種。本設計采納懸式，懸式發電機的推力軸承位于發電機的上機架，機組重心高。水輪發電機由機墩固定在預定位置，并給機組的安裝、檢修、維護與運行治理制造有利的條件。機墩必須有足夠的強度、剛度及穩定性，并將發電機與水輪機的全部動靜荷載傳經下部塊體結構至基礎。中小型立軸機組的機墩常用的形式有：圓筒式機墩、環形梁柱式機墩、梁柱鋼架式機墩等，本設計采納圓筒式機墩。圓筒式機墩為一壁厚0.80～1.20m左右的鋼筋混凝土厚壁圓筒，中間為圓形水輪機坑，外部呈圓形或八角形。水輪機機坑應滿足坑內安裝、檢修、維護機組的空間要求。構造上由圓筒、懸臂及風罩三部分組成。依照機組安裝的程序，先吊入水輪機轉輪及頂蓋，再吊入發電機下機架，最后吊入發電機轉子。因此，圓筒內半徑應等于或稍大于水輪機座環內半徑，保證機墩內壁座落在水輪機座環上，圓筒外半徑應依照發電機定子螺栓位置決定，使通過定子螺栓傳到機墩的荷載偏心不致過大，并同時滿足螺栓預留孔二期混凝土的尺寸和強度要求。由下支架固定螺栓尺寸確定，則有下機架固定螺栓預留孔二期混凝土尺寸決定，若基礎尺寸不夠，可由機墩內壁局部挑出一扭退擴大基礎以滿足要求，但必須大于水輪機轉輪半徑。若有轉輪與水輪機頂蓋整體吊裝要求，必須大于頂蓋半徑。風罩墻內半徑有發電機通風冷卻方式確定。中小型機組多為風道通風，由定子外徑加風道寬度確定。風罩厚0.20～0.50m，本設計取0.3m。機墩高度取決于水輪機層設備布置高度要求及機組軸長，但要求水輪機層空間高度不低于3.0～3.5m。圓筒式機墩上設有進人孔，高度不低于1.80～2.0m，本設計取2.0m。寬度不小于1.0～1.5m。取1.0m。圓筒式機墩的優點是：受壓抗扭性能好，剛性大，為少筋混凝土，用鋼量省，結構簡單，施工方便。但水輪機機坑狹小，安裝、檢修、維護均不方便。2)電流系統設備發電機電流要緊由主引出線從風罩外墻上的定子引出端接出，通過主出線道進入母線道，經發電機電壓配電裝置送入主變壓器升壓，然后進入高壓開關站輸往用戶或電網。該系統在水輪機層內布置的設備，要緊是主引出線和發電機母線及電流互感器、電壓互感器等。中小型廠房，發電機主引出線一般由預埋在發電機樓板下的支架固定，四周以鐵絲網圍護。主引出線能夠是銅排或鋁排，小型機組常為電纜。主引出線的布置常要求在廠房內的長度最短，用明線，無干擾，出線暢通。主引出線依照廠房主接線形式拼入發電機母線。發電機母線可同樣固定在上游側或下游側發電機層樓板下的預埋支架上，四周一鐵絲網圍護，形成一條專用母線道。母線通常與水輪機層其他設備用墻體或屏蔽隔開形成母線廊道。母線應采納明線，無干擾，通風散熱條件好，便于運行人員巡視與檢修維護。發電機中性點引出線的位置，應與發電機空氣冷卻器和主引出線錯開一定角度布置。3）調速器設備水輪機層布置調速器接力器。大中型機組有環形接力器與推拉接力器。前者直接布置在水輪機頂蓋上，后者一般布置在蝸殼斷面較小的上游側，固定在機墩的孔洞中。接力器的動作依靠油壓通過回復桿反饋給布置在發電機層樓板上的操作柜。小型機組則直接通過調速器回復桿與位于水輪機頂蓋上的調速環推拉桿聯結，回復桿的位置依照調速器的布置確定，一般位于蝸殼最小斷面的上游側。4）油、氣、水系統該系統一般布置在水輪機層的發電機層樓板下。①油系統：廠房內機電設備用油有兩種：變壓器及油開關等電器設備用絕緣油和各種軸承潤滑及壓油操作用透平油。絕緣油的作用是絕緣、散熱及消弧；透平油的作用是潤滑、散熱及傳遞能量。兩種油性質不同，不能相混。為保證各類油處于良好工作狀態，應設油系統。中小型廠房油系統一般包括以下內容：a油庫：同意并貯存油類的處所。油庫內設清油筒貯存清油（凈油），并在換油時向充油設備注油。透平油擁有設備均在廠內，油庫應盡量布置在廠內。絕緣油用戶為主變壓器及油開關等用油量大的設備，油庫應就近布置在廠外。b油處理室：單機容量大于1000KW的機組，應設置壓力濾油機使油循環過濾再生。小型廠房一般不設專門的油處理室，可與貯油設備一起布置在貯油間。c補給油箱：以自流方式補充機組運行過程中各用油設備消耗的油量，一般掛在吊車梁下。d中間排油槽：當油庫設在廠外時，廠房下部塊體結構中布置中間排油槽存放設備中排出的污油，也可在油庫中設污油桶。小型廠房污油桶，常放在水輪機層地板上或油桶間內。e廢油槽：收集各臺機組露出的廢油。小型廠房僅在水輪機層地板上設廢油槽。f事故油槽：供充油設備（主變壓器及油開關）或油庫發生燃燒事故時排油。應布置在充油設備便于排油便于滅火的位置。g油管及閥門：各臺機組用油設備間的進油管、回油管及閥門，一般沿水輪機層一側布置。小型水電站廠房中的有系統設備應盡量簡化。透平油桶可放在水輪機層安裝間下層地板上，絕緣油桶則放在廠外。②供水系統廠房供水系統包括技術供水、生活供水及消防供水。技術供水對象要緊是推力軸承油槽冷卻器或直接水冷瓦冷卻、發電機上導軸承或下導軸承油槽冷卻器、水輪機水潤滑導軸承或油潤滑油槽冷卻器、水輪機主軸密封潤滑水、油壓裝置油槽冷卻器、水冷式空氣壓縮機氣缸冷卻器、水冷式變壓器油冷卻器等。技術供水水源應依照電站形式、水頭高低、投資多少、運行費用等因素，在滿足用水設備對水量、水溫、水壓及水質的要求下具體選定。水頭在12～80m的引水式廠房中，水庫水質好，可從輸水鋼管或蝸殼取水，自流供水。技術供水應有許多于兩路的來水，互為備用。消防用水流量應不小于15L/s，水束應能噴射到建筑物可能燃燒的最高點。電站水頭大于30m的廠房，可自流供水，本設計即采納自流供水。廠房生活供水一般取自技術供水水源。供水系統水源確定后，水管、閥門及過濾設備等一般均與油、氣系統管路一起布置在水輪機層的某一側。③排水系統廠房內的水工建筑物滲水，機組和鋼管伸縮節、閥門和管道接頭的漏水，伸縮縫、沉陷縫的滲漏水及水冷式空壓機冷卻水、消防水等，均需排出廠外。凡能自流排除的均自流排往下游；不能自流排除的應集中排到集水井內，用水泵排往下游，這種排水系統稱為滲漏排水系統。機組檢修時，蝸殼前的進水閥門或進水閘門關閉，蝸殼及尾水管中的積水自流經尾水管排往下游，待蝸殼及尾水管中的水位與下游水位齊平常，關閉尾水閘門，然后用排水泵排除尾水管及蝸殼中的積水，這種排水系統稱檢修排水系統。為簡化布置，中小型廠房中長將兩個排水系統合并，一并排往集水井內，用水泵排往下游。這種排水方式常會因誤操作而淹沒水泵房。為幸免這種事故，可在下部塊體結構中分設滲漏排水集水井和水泵房及檢修排水集水井和水泵房成兩個排水系統。集水井的位置一般位于廠房端部的塊體結構中或尾水管中間。積水井底高程應足夠低，便于廠內自流排水。④壓縮空氣系統廠房內壓縮空氣用戶要緊有：機組停機制動用氣，機組調相運行壓低尾水管中水位向轉輪室充氣用氣，機組檢修吹掃及風動工具用氣，嚴寒地區防凍吹氣，蝴蝶閥關閉時圍帶密封用氣，調速器油壓裝置壓力容器充氣以及高壓空氣斷路器操作滅弧用氣等。為滿足設備用氣要求，廠房內必須設壓縮空氣系統。壓氣系統分高壓氣系統與低壓氣系統。油壓裝置和高壓空氣斷路器用氣屬高壓氣系統，前者工作壓力一般為2450～3920KPa，供氣壓力為2940～5880KPa；后者工作壓力一般為1960～2450KPa，供氣壓力為3920～14700KPa。其它用氣設備均屬低壓氣系統，工作壓力一般為490～686KPa，供氣壓力為686～784KPa。壓氣系統設備包括高、低壓空壓機、貯氣桶及相應的輸氣管及閥門等。中小型廠房中壓氣設備常統一布置在空壓機房內。輸氣管及閥門，一般與油、水管道一起布置在水輪機層的上游側或下游側。（2）水輪機層設備總體布置1）平面布置機墩是水輪機層要緊構架，機墩之間不應布置其他設備，間距應滿足通道寬1.00～1.50m。風罩墻之間須留有一定距離布置發電機主引出線及電氣設備。安裝間底層可布置透平油油桶間或放置吊車試塊。端部應設發電機層通向水輪機層及水泵房的交通樓梯，寬度不小于1.0m，靠邊布置。樓梯孔欄桿與機墩外墻間應留1.20～1.50m寬的通道。機墩上下游側運行通道，若無其他設備布置，凈寬1.0m已夠。上游側若布置有母線道或進水閥門廊道，宜盡量布置在上游側副廠房底層，不占用主廠房通道寬。電流系統設備與油、氣、水系統機械管路應在機墩上、下游分側布置，嚴格禁止在機械管路下布置電氣設備，以免漏油滴水損壞電纜及電氣設備。為搬運設備及暢通行人，兩側通道應有一側的寬度擴大至1.50m以上。中小型水電站廠房的油庫及油處理室場布置在廠外。空壓機房、電纜間、勵磁變壓器房等，一般布置在水輪機層的副廠房位置。2）立面布置水輪機層高度決定于機墩高度、設備布置高度、水輪機發電機組軸長、廠房防洪要求等因素，須經綜合分析后確定。機械管路及發電機主引出線和母線愛護網罩下應有2.5～3.0m的凈空。水輪機層總高度不應小于3.0～3.5m。6.2.3發電機層布置（1）發電機層設備布置原則1）發電機的布置形式發電機一般有定子外露、定子埋入和上機架埋入三種布置形式。外露式布置使發電機層顯得擁擠，增加上部結構的高度，阻礙廠房的采光和通風，目前已專門少采納。定子埋入式和上機架埋入式使發電機層寬敞，同時由于提高了發電機高程而增加了水輪機高度，可增設一層作為出線層。單機500KW以上的立軸水輪發電機常采納定子埋入式布置，發電機定子全部埋沒在發電機層樓板下的機墩風罩內。這種型式有利于各種操縱及輔助設備的布置，發電機層寬敞明亮。埋沒式布置的發電機多采納密閉式通風，定子周圍設置空氣冷卻器，冷卻器冷卻后的冷風經專設風道進入轉子，熱風從定子送入空氣冷卻器冷卻，循環冷卻的空氣量是固定的。本設計采納定子埋入式布置。2）調速器及機旁盤發電機風道蓋板外側布置水輪機調速器及機旁盤。調速器的油壓裝置應盡量靠近操作柜，操作柜盡可能靠近接力器，以便于安排回復機構。操作柜應盡可能靠近機旁盤，一邊值班人員觀看盤柜儀表，并進行開停機手動操作。機旁盤可突出主廠房排架柱邊線布置，盤后距墻或柱面0.80m，以便于維護檢修。機旁盤與調速器一起布置時，距發電機風道蓋板邊到機坑邊仍可通行，距離不小于0.80m。當上游側樓板上開有進水閥門吊物孔時，盤的突出部分至吊物孔邊緣的距離不小于0.60m。機旁盤和調速器是要緊運行監視設備。多機組廠房應盡量使各機組布置做到一致性，使二者位于同一象限。若由于地位限制無法做到一致時，則要求布置成對稱。中水頭以上水電站廠房的金屬蝸殼機組，調速器與機旁盤宜布置在上游側。3）勵磁盤勵磁盤是用來操縱和調整發電機勵磁電流的，與勵磁機關系緊密。勵磁機布置隨發電機容量而異，有直接布置在同步發電機轉子軸頂，也有與發電機轉子軸相聯接的單獨布置方式，勵磁盤最好布置在發電機層。4）橋式起重機廠房起重設備一般為橋式起重機。廠內機電設備的組裝、解體、維修，均可利用橋吊進行。①橋吊的起重量與標準跨度：橋吊起重量決定于吊運的最重部件。起重量在147～294KN以上的廠房，一般采納電動雙梁雙鉤橋式起重機，主鉤起吊速度慢，一般為0.60～0.80m/s，吊重部件；副鉤起吊速度快，一般為5.0～6.0m/s，吊小部件。主副鉤極限位置所包圍的全部面積稱吊鉤工作范圍，需利用吊車吊裝的設備均應位于吊鉤工作范圍線內。橋式起重機的選擇，應依照起重量與跨度從廠家產品系列表中查閱。橋吊標準跨度指橋吊大梁兩端輪子中心距。②橋吊安裝高程：指吊車梁頂軌道軌面高程，依照吊裝最高不見的要求確定。③橋吊布置要求：為滿足橋吊的運行及維修要求，機頂與天花板（或屋架下弦）間凈距應不小于30cm，在廠房縱向的某段應有拆卸減速裝置、卷筒、電動機等部件的空間。安裝間長度內，橋吊端邊至墻內側距離，能方便地安裝端梁軸銷的鏈接、檢修及更換輪軸瓦的空隙。軌道梁端設阻進器，防止發生意外時，吊車仍能安全停車。側墻內側應設吊車梁頂檢修人員讓車間距0.60m，否則應設讓車小室。安裝間應設司機及檢修人員上下的交通攀梯。5）安裝間主廠房發電機層端部或中間設有安裝間，是機組安裝及解體、檢修的場所，荷載大，受沖擊荷載作用，與主機房以永久變形縫分開。結構上，與主機房組成一個共同的空間構架，面積應滿足檢修場地及裝、卸貨要求。寬度須與主機房同寬，地面高程應盡量與發電機層地板同高。6）吊物孔、樓梯、主副通道吊車吊運范圍線內的發電機層地板上應設有吊物孔，布置在機組之間或裝配場內；若水輪機前設有進水閥門，上游側機組間樓板應設進水閥門吊孔。吊物孔應加蓋，以策安全。如有通風要求，蓋板可做成空格透氣。發電機層應有通向水輪機層樓梯，一般布置在端部位置。上、下游側及機組間應留有運行通道，并有一側作為主通道。（2）發電機層總體布置1）平面布置①主機房布置：依照水輪發電機的型號及外形尺寸，在平面圖上定出機組中心線位置及風道外徑輪廓，然后確定調速器及機旁盤的布置。機組之間為兩邊均有設備的操作過道，寬度不得小于2.5m，小型機組可減少為2.0m。機旁盤前局部地區應有1.5m寬過道。端部機組的風道蓋板外側與通往水輪機層的樓梯孔欄桿間應有不小于1.50m寬的過道，并滿足橋吊吊裝邊機組的距離要求。永久變形縫鄰接機組的風道蓋板外側距縫邊應滿足結構布置寬度的要求，不小于1.0～1.5m。主機房的上下游側通道應有一側較寬，作為吊運最大部件通行的主通道，寬度2.0～2.5m，幸免吊運部件通過運行機組頂部，以免額外增加廠房高度，另一側過道若為無設備布置的維護單面過道，1.0m寬已夠，最小可為0.80m。若為一側布置有設備的單面操作過道，1.2～1.5m寬足夠。勵磁盤的位置依照廠房具體情況，可在上游側或下游側或其他合適位置。合理確定主機房樓板進水閥門吊孔及吊物孔位置。②安裝間布置：安裝間應位于主廠房交通道路連接的一端。地面高程與交通道路同高，并高于下游最高洪水位。地板高程與發電機層地板同高，以充分利用工作場地，增加安裝檢修面積。安裝間面積按一臺機組擴大性檢修面積確定。依照機型確定擴大性檢修要緊部件及檢修位置。中小型機組要緊部件為發電機轉子、水輪機轉輪、發電機上機架、水輪機頂蓋四大件。檢修位置布置時，部件之間及部件與墻及固定設備之間應留有0.80～1.50m的凈距，滿足安裝檢修工藝及交通要求。利用吊車吊裝的設備及部件應布置在吊車吊鉤工作范圍線內。安裝間的基礎應座落在巖基上。為便于發電機帶軸轉子的安裝檢修，轉子停放位置應設轉子軸孔，下設軸承臺固定轉子機軸法蘭盤。2）立面布置依照水輪發電機與調速器、機旁盤及吊橋的外形尺寸，按吊運最高部件通過主通道時的垂直及水平向安裝距離要求及橋吊主鉤極限位置高度，確定發電機層的剖面布置。6.2.4尾水平臺布置彎肘形尾水管頂板露出廠房下游墻體以外部分的上部結構一般為尾水平臺，有固結于尾水隔墩上的立柱及板梁系統構成。尾水平臺高程與發電機層地板同高，有利于廠外兩岸交通聯系及設備搬運，寬度不小于1.2m。6.2.5廠房的交通、采光、通風、防潮、采暖、保安防火（1）廠內交通立軸機組廠房中的機電設備布置在不同高程的樓層與房間里，運行治理中需進行頻繁的水平聯系及上下聯系。水平聯系通過設備間的通道幾個房間的門實現，上下聯系通過樓梯、爬梯實現。過門及樓梯的寬度和樓梯坡度應滿足運行巡視、檢修搬運要求。中央操縱室與主機房間的門或樓梯屬重要通道，寬度不小于1.2m，坡度～為宜。主機房通向水輪機層樓梯，寬度不下于1.0m，坡度。樓梯應盡量避開設備，靠邊布置，但應便于通行。上吊車梁頂、下集水井、進主閥廊道、蝸殼進人孔及尾水管進人孔等處的垂直通道設爬梯。（2）采光中小型地面廠房盡可能采納自然光，使廠內光線充足，光照均勻。在主副廠房墻上開窗，采光較有效，開窗高度不小于房間進深的。主廠房下游側布置大面積玻璃窗，窗戶面積約為發電機層地板面積的～左右為宜。窗臺下檻比發電機層地面高1m左右，保證窗子附近有足夠的光線，便于通風。中控室機主機房的采光，應防正面光線直射儀表盤面，幸免產生反光，阻礙運行巡視。夜間及水下部分房間安排合適的人工照明，包括工作照明、事故照明、檢修照明及警衛照明等。（3）通風地面廠房宜采納自然通風。主、副廠房進風面按夏季最有利的風向布置。進風窗下緣距室內地面高度不應高于2.0m嚴寒地區的冬季進風口不應低于4.0m。（4）采暖冬天廠房內應保證一定溫度。主機房、水輪機層、母線道或電纜間等，一般不必設采暖系統，利用發電機熱風、設備的電熱風機電輻射可維持必要的溫度。發熱量不足的局部地點，可局部設置采暖裝置，但不得采納火爐采暖。（5）防潮地面廠房水下部分房間和設備，應注意防潮，幸免受朝后造成電氣設備短路、失靈而發生誤動作或引起機械設備加速銹蝕。防潮也可改善廠房的運行條件。防潮的措施是防滲、防漏、排水、通風和局部烘烤。產生冷凝水的機械管路應予外部封護。（6）保安防火廠房保安防火應予特不重視，電站的火災事故將造成嚴峻后果。主廠房及個房間都應布置消防設施、消防器材及通道。廠房內設安全出口及疏散走廊。所有廠房的門都朝外開。6.3廠房輪廓尺寸的確定水電站廠房尺寸是隨著廠房內部布置工作的深化面逐步確定。在進行初步布置和方案比較時期，可先擬定一個輪廓尺寸作為基礎，常用的方法有：按水輪機發電機制造廠提供的設備及其部件的尺寸資料；利用已建同類型廠房尺寸資料；當缺乏這些資料時，采納下列方法估算：6.3.1主廠房長度主廠房的長度由主機間和安裝間的長度確定，而主機間的長度則要緊取決于機組臺數、機組段的長度和邊機組段的加長。因此，主廠房的長度能夠表達為：式中：—主廠房的長度；—機組臺數；—機組段長度；—邊機組段加長；—安裝間長度；—廠房所有縫的寬度。各部分的確定方法如下。（1）機組段長度機組段長度是指相鄰兩臺機組中心線之間的距離，也稱為機組間距。在確定機組段長度時，應依照各層要緊設備（如發電機及其風罩、蝸殼、尾水管等）的縱向尺寸，綜合考慮各層的布置要求，包括機組附屬設備、要緊交通通道以及結構等的布置要求確定。=1\*GB3①發電機層：式中：—發電機風罩外徑；—發電機風罩內徑，本設計為8.4m；—風罩壁厚,一般為0.3～0.4m,本設計取0.3m；—相鄰兩風罩外緣之間通道的寬度，一般取1.5～2.0m。本設計取1.8m。將以上數據代入公式：=2\*GB3②蝸殼層：式中：—蝸殼在廠房縱向的尺寸，本設計；—蝸殼外圍的混凝土結構厚度，至少取0.8～1.0m，本設計取1.0m。將以上數據代人公式：③尾水管層：式中：—尾水管的寬度，本設計為5.44m；—尾水管邊墩的混凝土厚度，至少取0.8～1.0m，本設計取1.0m。將以上數據代入公式：機組段長度應滿足各層的最大需要，因此取以上三層計算的最大值作為機組段長度。（2）邊機組段加長一般主廠房的一端是安裝間，另一端的機組稱為邊機組。一般邊機組段加長取=(0.1～1.0)，為水輪機的標稱直徑。安裝間在廠房左側時取較小值，在廠房右側時取較大值。本設計安裝間在廠房右側，取1.0。因此，(3)安裝間長度安裝間的寬度一般與主廠房相同，按前述對安裝間布置的要求，安裝間的長度一般取(1.0～1.5)。高水頭混流式水輪機和懸式發電機采納偏小值，低水頭軸流式水輪機和傘式發電機以及貫流式機組采納偏大值。本設計取1.2。因此，綜上，主廠房的長度為：6.3.2主廠房的寬度以機組段中心縣為界，廠方寬度可分為上游側寬度和下右側寬度兩部分。式中：—風罩外壁至上游墻內側，取。—發電機風罩壁厚，取0.3m。—發電機風罩內徑，取為8.4m.因此，主廠房上游側需布置電氣設備，機組附屬設備及其他要求，因此本設計上游側取為，下游側的寬度比減小1m，即：因此此寬度是凈寬，指上、下游內墻間距離，墻厚取0.5m。6.3.3主廠房的高度（1）水輪機的安裝高程水輪機的安裝高程已在水輪機選型部分求出為350.04m。(2)主閥室底板高程式中：D—壓力鋼管的直徑，本設計為3.08m；—為一人的高度，,本設計取1.8m。因此，(3)尾水管底板高程式中：—導葉高度，本設計為0.5m；—尾水管高度，本設計為5.2m。因此，（4）主廠房基礎開挖高程式中：—依照地基性質、電站大小和尾水管結構型式而定，初步設計時期，小型電站或巖質基礎取1～2m，大中型水電站或土基取3～4m。本設計取3m。因此，（5）水輪機層地面高程式中：—蝸殼從安裝高程向上的最大尺寸，關于金屬蝸殼，為其進口斷面半徑。本設計為1.16m；—蝸殼頂部混凝土厚度。依照經驗，一般至少取0.8～1.0m，大型機組可取2～3m。本設計取。因此，，水輪機層地面高程一般取的整數倍，本設計取（6）發電機裝置高程式中：—進人孔高度，一般取1.8～2.0m，至少取。本設計取；—進人孔頂部厚度，一般為左右。本設計取。因此，（7）發電機層地面高程①保證水輪機層發電機出線和油、氣、水管道的布置要求。式中：—水輪機層凈高，一般不小于3.5～4.0m，本設計取為。因此，②考慮發電機布置方式和選定機組或套用機組發電機主軸長度的阻礙。本設計采納定子埋入式布置。因此，。式中:—定子高度。本設計為。因此，③滿足水電站廠房設計規范要求的防洪標準，保證下游設計洪水不淹廠房。式中：—下游設計洪水位，本設計為；—防洪超高，一般為0.5～1.0m。本設計取。因此，綜上，（8）安裝間高程一般情況下，安裝間高程應盡量與發電機層地面高程和對外交通道路高程同高，即：（9）橋吊軌頂高程式中：—運送線路上最高固定設備的高度。本設計采納定子埋入式布置，為上機架的高度，即為；—吊運部件與固定的機組或設備間的垂直凈距，一般為0.6～1.0m，本設計取；—最大吊運部件的高度，本設計取；—吊運部件與吊鉤間的距離，一般為1.2～1.5m，本設計取；—主鉤最高位置至軌頂面距離，可由起重機要緊參數表查出。本設計取。因此（10）廠房頂高程式中：—起重機軌頂至小車頂面的凈空尺寸，可由起重機要緊參數表查出。本設計取；—小車頂與屋面大梁或屋架下弦地面的凈距，為檢修吊車需要此凈距一般取。本設計取；—屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保溫防水層的厚度之和。本設計為。因此，6.4廠房結構布置6.4.1概述廠房結構布置在廠房內部布置的基礎上進行，要點如下：（1）柱網布置盡可能采納等跨或接近等跨（柱距相差≤10%），但要幸免柱腳落在引水鋼管和尾水管的正上方；在裝配場應避開大門的位置。（2）一般大型電站一個機組段應各設一條伸縮縫、沉降縫、防震縫，與裝配場之間也要分縫。在縫的兩側一般布置雙柱。中型電站主機間小于40m者可不分縫，而只與裝配場分縫。（3）各層接板的次梁間距也盡可能布置成等跨或接近等跨。但發電機層由于孔洞多而不規則，較難布置成等跨。其他水輪機層、裝配場和副廠房均不難做到等跨。（4）將荷載大的房間盡可能布置在底層或下層，或直接布置于巖基或大體積混凝土上。荷載小的房間設于頂層或上層。（5）裝配場由于荷載最大，一般采納密肋形結構，次梁的間距1.5～2.5m板厚0.25～0.5m。（6）發電機層荷載也較大，特不在接近裝配場的部分，次量間距一般1.8～2.2m，板厚0.15～0.25m。（7）其他水輪機層和副廠房的荷載相對較小，樓板厚度8～12cm即可，次梁間距2.5～3.0m左右。（8）如無專門要求，屋面系統的荷載最輕，板厚8cm即可。假如采納預制預應力裝配式板，厚度4～6cm已夠，但嚴寒地區要加厚。次梁間距3.0～4.0m。也可用大型屋面板，可省去次梁。（9）主、副廠房的排架一半固定于水下大體積混凝土、尾水或進水閘墩、基礎板之上或直接嵌入基巖，充分利用這些結構嵌固使之與計算假定吻合。（10）結構布置上應盡量減少排架的橫向側移，如可利用大壩或后山坡加錨筋混凝土與之聯系等。排架的縱向應用鋼筋混凝土通過圈梁等加強聯系。廠房結構布置的任務是：確定廠房各部分結構構件在各種設備荷載作用下最經濟合理的構體形式及相互間的連接關系；可能各構件尺寸，為廠房結構設計打下基礎。6.4.2主廠房的分縫與止水（1）分縫沉降伸縮縫——為防止廠房地基不均勻沉陷，減小下部結構受基礎約束產生的溫度和干縮應力，沿廠房長度方向設置的伸縮縫和沉降縫(永久縫)。特點：一般差不多上貫穿至地基，只在地基相當好時，伸縮縫才僅設在水上部分，但也需每隔數道伸縮縫設一道貫穿地基的沉降伸縮縫。施工縫——依照施工條件設置的混凝土澆筑縫(臨時縫)。（2）止水廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水材料，以防止在施工或運行中被泥沙或雜物填死和風雨對廠房內部的侵襲。廠房水下部的永久縫應設置止水，以防止沿縫隙的滲漏，重要部位設兩道止水，中間設瀝青井。止水布置要緊取決于廠房類型、結構特點、地基特性等，應采納可靠、耐久而經濟的止水型式。6.4.3主廠房結構系統的傳力過程依照主廠房空間結構系統，傳力過程一般如下：中小型廠房結構傳力過程因廠房具體結構形式和結構布置不同而不盡相同。6.4.4主廠房結構組成及作用水電站地面廠房結構可分為上部結構和下部結構兩部分。上部結構包括屋面系統、構架、吊車梁、圍護結構及樓板，通常為鋼筋混凝土結構，設計方法與一般工業建筑相同。下部結構要緊由機座、蝸殼、尾水管、基礎板和外墻組成，為大體積水工鋼筋混凝土結構，其結構設計比較復雜，要符合《水工鋼筋混凝土結構設計規范》。其各組成構建的作用如下：（1）屋蓋結構屋蓋結構起著圍護和承重的雙重作用，包括：①屋面板。它直接承受屋面荷載，如風、雨、雪和自重等，并將它們傳給屋架或屋面大梁。②屋架或屋面大梁。它承受屋蓋上部的全部荷載及自重，傳給排架柱或壁柱。（2）吊車梁吊車梁承受吊車荷載（包括起吊部件在廠房內部運行時的移動垂直集中荷載），以及吊車在起重部件時，啟動或制動時產生的縱、橫向水平荷載，并將它們傳給排架柱或壁柱。（3）排架柱或壁柱排架柱或壁柱承受屋架或屋面大梁、吊車梁、外墻