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1.資料的審查

水文資料是水文分析計算的依據，它直接影響著此次設計洪水計算的精度、可靠性，是設計洪水計算的基礎。該項工作包括資料的可靠性、代表性和一致性審查三個方面

1.1資料可靠性分析

古田溪一級水庫以上有大橋、前垅、達才、錢板、平湖（源里）等5個水文站和十五個雨量站。資料每年按規范要求整編和送福建省水文總站匯審，具有良好精度。建庫后，電廠對一級水庫庫水位、泄洪、發電、下游水位、入庫站流量均有系統完整的觀測記錄，因此用水量平衡法反算入庫洪水，是可靠的。

關于古田溪歷史特大洪水調查先后進行過兩次，第一次是1954年7月水電總局101工程勘測隊開展的，沿溪測量了1952年特大洪水痕跡，同時還調查了1948年洪水。第二次是1956年9月上海院會同古田水文站進行的，調查和推算了1952、1931、1948年特大洪水。1964年上海院最后確認一級水庫壩址1952、1931、1948年特大洪水洪峰流量依次為4200、3430、3170m3/s，估計1952年洪水重現期約為80~200年，1931年約為30年，1948年屬一般洪水。1964至今36年來尚未發生比1931年更大的洪水，因此，可將1952年的洪水重現期認定為116-236年，平均約為180年；1931年約為60年。特大洪量的重現期難于調查，除一天洪量與洪峰流量關系密切可認為與洪峰同頻率外，其它洪量重現期均難以確定，從安全考慮將作一般洪水看待。

1.2資料一致性分析

根據防洪計算要求，設計洪水應為建庫條件下的入庫洪水，對此進行調洪計算，推求設計洪水位和校核洪水位。因此必須把1931、1946~1958年建庫前的實測壩址洪水和1959年建庫后實測的庫水位、泄流、發電資料全部轉換為入庫洪水，以保證洪水系列的一致性。壩址洪水轉換，參照華東院1987年研究成果，入庫洪水與壩址洪水的洪峰流量、一天洪量、二天洪量、四天洪量的比值分別為1.16、1.04、1.00、1.00，按此將建庫前實測的壩址洪水轉換為入庫洪水。建庫后的入庫洪水，按照下述水量平衡方程反算：

式中是時段的平均凈入庫流量（即已扣除了水庫的蒸發、滲漏損失），取1小時；、分別為時段初、末的蓄水容積，由庫水位紀錄查庫容曲線求得；為溢洪道泄流和發電流量之和，分別由泄流記錄和發電負荷紀錄計算。

1.3資料代表性分析

一級水庫洪水系列具有1946~1958年的實測流量記錄和1959年至今反算的入庫洪水，洪水系列長達50多年，如圖1所示，包括多個豐枯周期性變化（每個周期約11年左右），并有可靠的歷史特大洪水資料，具備了良好的代表性要求。

以上表明，一級水庫洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，根據設計洪水計算要求，可以采用由流量資料推求設計洪水。

圖1多年洪峰流量變化過程

2．設計洪峰洪量計算

2.1洪水頻率分析

古田溪一級水電站為二級工程，按規范確定大壩設計洪水標準為100年一遇，即p=1%；校核標準為千年一遇，p=0.1%。

按規范要求，考慮特大洪水作用，對一級水庫入庫洪峰、洪量系列按統一樣本法計算經驗頻率，按矩法初估統計參數—均值、Cv和Cs，分布函數選用P-Ⅲ型，最后以適線法確定理論頻率曲線，如圖2為洪峰流量的理論頻率曲線，得設計洪峰、洪量見表1：

表1古田溪一級水庫入庫洪水頻率計算成果表

項目

成果名稱

洪峰流量

Qm(m3/s)

洪量W（106m3）

一天

二天

四天

統計參數

均值

1719

66.1

91.3

122.6

Cv

0.49

0.46

0.45

0.43

Cs/Cv

3.5

線型

P-Ⅲ

設計值

頻率

（%）

0.1

6370

229

310

399

1

4622

169

229

298

圖2一級水庫洪峰流量理論頻率曲線

3.設計洪水過程線推求

采用典型洪水同頻率控制放大法推求設計洪水過程線，即首先選擇典型洪水，然后按推求的設計洪峰、洪量對典型洪水進行放大。

古田溪屬山溪性雨洪河流，洪水由暴雨形成，溪水源短流急，暴漲暴落，降雨分布常常不均勻，洪水峰型以雙峰和多峰居多。年最大洪水發生在3~10月，以5月下旬至7月中旬和9月居多，前者多為鋒面雨，后者常為臺風雨。根據洪水特性和工程設計要求，從一級水庫實測資料的入庫洪水中，選擇了前八位的大洪水年份，即1966，1990，1977，1988，1968，1974，1982和1992年的洪水過程進行比較分析，最后從中選擇了兩個典型：(1)1966年9月洪水發生時間比較靠后，地區分布上主要來源于上游，是晚期大洪水典型；(2)1992年7月5日~9日洪水，屬多峰型洪水，峰、量都很大，尤其洪量無論在一級水庫還是在區間均居第二位，地區分布上區間較大，是主汛期大洪水典型。據以往分析，對一級水庫防洪起決定作用的是設計洪峰和一天洪量、二天洪量、四天洪量，因此以設計洪峰、一天洪量、二天洪量和四天洪量為控制，分段放大典型洪水過程線，在保持時段設計洪量不變的條件下進行修均，即得某種典型計算的設計洪水過程線（見圖3、圖4,）。

圖3設計洪水過程線(66年9月型)

圖4設計洪水過程線(92年7月型)

4.結論

從以下幾個方面看，此次復核計算成果是比較合理可靠的，可作為下一步研究提高汛限水位可行性時調洪計算的依據。

1、實測洪水從1946-1999年，歷時54年，超過洪水設計規范要求的不低于30年的要求，并有豐富可靠的洪水調查成果，為正確計算奠定了牢固的基礎；

2、古田溪屬典型山區性河流，洪水陡漲陡落，其洪水統計參數Cv隨統計時段增長而逐漸減小，符合洪水變化的一般規律；設計洪水統計參數——均值、（=W/T,W為歷時T的洪量）、Cv、Cs/Cv隨統計歷時的變化，均有很好的規律性；

3、各頻率曲線綜合在一張圖上，彼此協調，不會出現相互交叉現象；

4、與上下游及相鄰流域洪水頻率分析成果比較，一級水庫的設計洪水統計參數與相關線（地區經驗公式）配合緊密，符合洪水的地區變化規律。

5、與1987年、1993年洪水復核成果相比（見表2），雖稍有偏大，但相差甚微，說明成果是相當穩定可靠的。

表2古田溪一級水電站洪水復核成果比較

復核年份/復核單位

P=0.1%

P=1%

Q

W1

W2

W4

Q

W1

W2

W4

1987/華東院

6110

239

311

374

4470

173

228

295

1993/武水

6330

219

300

386

4610

162

223

290

2001/武漢大學

6370

229

310

399

4622

169

229

298

注：Q代表洪峰流量，單位為m3/S；W1、W2、W4分別為一天、二天、四天洪量，單位為106m3。

Abstract:WestudythefeasibilityofheighteningthelimitingwaterlevelduringfloodseasonaboutthefirstcascadedpowerstationGutianxi,itbaseonthenewhydrologicaldataandoperationalrecordofthepowerstationafterbuildingreservoirin1959.Scientificallyprobethecalculationmethodofreservoirflood、dealwiththeextraordinaryflood、analyzingtherepresentationofdata、frequencyanalysisandassaytherationalityofresults.Insuretheresultsofcalculatingthedesignfloodofthefirstcascadedpowerstationisaccurateandreliable,makethesturdybasefordeeperstudythefeasibilityofheighteningthelimitingwaterlevelduringfloodseason.

Keywords:Feasibility；Designflood；Calculate；Analyzetherationality

作者簡介：陳剛（1977—），男，湖北孝感人，助理工程師，從事水文水資源工作。

參考文獻：

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2、對小型水電站引水系統進行優化設計的必要性

小型水電站工程在實際開發展具有良好的經濟價值與應用前景，是水利水電工程領域中一種較為先進的流域開發方式，可以作為未來水利水電工程建設的成功案例進行參考。由于該小型水電站工程需要引用上級電站的發電尾水，上級發電站的發電尾水為14．76m3/s則基本可以達到其設計引用流量的87%左右，如果在該小型水電站設計階段可以將這一部分尾水直接引入引水隧洞，由于這一部分尾水的清潔度較高則不需要設置底格柵欄壩引水廊道和沉砂池，這對降低該小型水電站首部的工程量與成本投入有著重要作用。

本文認為梯級水電站中上一級水電站與次一級水電站不僅存在電力聯系，水力聯系也是梯級水電站設計過程中不能忽略的一個主要因素，雖然電網負荷的平衡、機組躲避振動區、機組出力限制等方面會對其產生約束，同時也要滿足防洪、灌溉、航運、生活及工業用水等多個社會方面的需求。因此，該小型水電站引水系統優化設計過程中，設計人員應充分考慮電離平衡、水量平衡、區間徑流以及尾水銜接等多項問題，該梯級流域中上下2級水電站在設計中均設置了帶有調壓室的長隧洞，所以在引水系統優化設計中要充分考慮其缺少一個穩定的無壓過渡段，再加上優化設計中由于要涉及到上下2級水電站不同的運行方式，所以要實現水力過渡這一過程是一個相對復雜的內容。

該小型水電站在運行過程中由于其引用流量的87%都是來自上級水電站，所以兩所水電站的負荷變化容易對彼此之間產生影響，上級水電站在正常運行中如果突然丟棄全部負荷，則會導致該小型水電站在運行中的發電引用流量隨之不斷降低，這會導致該小型水電站需要通過立即關閉全部機組來避免其受到影響。如果導葉或調速系統在該種情況下發生故障，則要立即采取關系碟閥的措施來及時完成停機處理，才能避免該小型水電站的壓力隧洞進水口不會因進氣對系統產生影響，所以在充分考慮上下游兩級水電站平順連接和該小型水電站調節性能的要求，本文認為應該采用無壓隧洞的優化設計方案來做為兩級水電站的過渡段，避免該小型水電站在聯合運行過程中因引水隧洞進氣或水壓過大而發生一些安全事故。

3、小型水電站引水系統的優化設計方案

3．1首部樞紐的優化設計

該小型水電站上級水電站尾水池后利用有壓引水箱涵將尾水引入到左岸取水口處，引水箱涵在設計階段以地下室暗涵的方式作為主要結構形式，其設計標準為長32m、寬7．1m、高3．4m的鋼筋混凝土地下室暗涵，并通過分為2孔的方式進行布置，單孔的設計標準為寬2．3m、高2．4m。鋼筋混凝土引水箱涵主要布置于沉沙池下游干砌石海漫段，在施工過程中要采用砂卵石對其進行分層碾壓確保其密實度，底部需要通過合理設置盲溝排水來滿足其運行要求，過水表層通過澆筑埋石混凝土來確保其整體性能可以滿足運行要求。弼石溝來水需要經過沉沙池后才能進入到左岸取水口，這樣便可以與上級水電站尾水會合后流入到該小型水電站的引水隧洞。

3．2 引水隧洞的優化設計

該小型水電站引水系統優化設計過程中需要對引水隧道的局部構造形式進行調整，將引水隧洞結構形式由原設計方案的馬蹄形有壓隧洞調整為城門洞形的無壓隧洞，同時也要將城門洞形無壓隧洞的設計標準調整為底寬3．1m、直墻高3．4m、最大凈高4．41m，并且要將整個隧洞的進口底板高程控制在2292．8m，隧洞在施工過程中需要采用混凝土或鋼筋混凝土襯砌，并要通過加固圍巖來確保其整體穩定性，利用錨桿與固結灌漿來確保整個引水隧洞的結構強度可以滿足運行要求。本文在優化設計中充分考慮到無壓與有壓隧洞之間連接的平順，避免小型水電站運行中因上級水電站丟失負荷而出現無壓隧洞封頂的事件，則要在有壓隧洞與無壓隧洞結合處通過設置側堰溢流建筑物和溢洪道，并要通過將施工支洞改為泄洪洞來滿足其整體運行要求。

3．3泄水隧洞的優化設計

為了滿足該小型水電站運行需求則要將施工支洞改為泄水隧洞，泄洪隧洞在設計過程中要以垂直引水隧道方向進行布置，這樣便可以溢流下泄的多余水量通過其排放到沖溝，然后匯入到主河中避免其對該小型水電站的整體運行狀況產生影響。溢流側堰與泄水隧洞在設計過程中要按照機組全甩負荷工況下的泄流量為標準，為了在設計過程中可以對洞室橫向寬度進行適當的調整，進一步降低整個洞室在開挖施工中的施工難度，并要充分考慮側堰只需要在小型水電站甩負荷時發揮泄流作用，所以在優化設計階段采用薄壁堰作為主要的結構形式，將堰頂高程要控制在高出正常水位近0．1m左右，這樣才能滿足該小型水電站甩負荷時的整體運行要求。同時也要對與溢流堰后泄水陡槽相連接的泄水隧道形式進行優化設計，本文認為其可以采用城門洞形來滿足整個系統運行要求，其設計標準為底寬1．7m、縱坡8．2%，這樣便可以確保其泄流量達到16．88m3/s時泄洪隧洞的水深可以控制在1．174m左右，完全可以滿足整個小型水電站引水系統的運行性能要求。

4、小型水電站引水系統優化設計結果分析

該小型水電站在優化設計中將有壓隧洞前設置底坡為12．4%的無壓過渡段，則可以作為上下兩級水電站在運行過程中的無壓引水與有壓引水的連接過渡，其設計標準為長101.34m、底坡12．4%、前81．34m，其后20m部位則要作為一個平段，斷面尺寸在設計過程中要與有壓隧洞的斷面尺寸保持高度一致。該小型水電站引水系統經過優化設計后，其底部柵欄壩的底寬優化為6．0m，沉沙池的凈寬也優化為7．5m，其平均工作水深也優化為5m。進過對該小型水電站引水系統的整體優化設計，有效降低了施工單位在該小型水電站施工過程中的首部整體工程量，同時技術人員經過計算可以確定該小型水電站在采用無壓隧洞后，上級水電站丟棄負荷后可以確保其有壓隧洞在12min以內不會進入空氣，這一段的時間完全可以做為該小型水電站在上級水電站故障后的應急事故處理時間，與原方案相比該優化后的方案設計不僅可以有效降低工程量，同時也對加強該小型水電站的管理與機組運行效率有著重要作用。

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渠道斷面的選擇非常重要，在實際操作過程中，要根據實際地形狀況進行合理的設計。如果地面的坡度相對較大并且起伏比較頻繁，則一般選擇窄深式的斷面，有些該種形式的斷面可以添加一定的蓋板，這樣不僅能夠減少砂石降落到渠道中而且能夠在很大程度上防止坡面的滾石發生狀況。這種渠道的優點比較多，比如:能夠在冬季寒冷的條件下減少水熱量的散失，從而使得冰蓋能夠處于穩定的狀態。如果渠道處于比較寬敞的地面上，而且具有較強凍脹性能的基面，地下水位較高，則一般選擇寬淺式斷面。在實際的設計過程中，如果在渠道的沿線有泉水，那么就將相應的泉水引入到水渠之中，可以在很大程度上提高渠道的水流量，使得結冰機率大大降低。

1.2渠道縱坡的設計

在渠道設計過程中，縱坡的設計水平非常關鍵。渠道縱坡的設計對于水流速度具有決定性的作用。一般來講，如果縱坡的設計較為平緩，則其很容易堆積淤泥，使得雜草等能夠迅速地生長，從而影響渠道的輸送水能力。而如果縱坡的設計很陡，則渠道在使用過程中，很容易受到較大沖擊，很容易破壞。因此，相關設計人員要合理設計渠道的縱坡。在結冰蓋的運行過程中，設計人員要根據水能的具體狀況、地形條件以及工程造價的實際情況，對縱坡進行合理的設計。在輸排冰運行的過程中，相關工作人員要將全段設計得比較陡些，使得輸冰的流速達到相關的標準，而后段施工則需要在排冰閘前30m的緩流段進行，以此滿足相關排冰速度的要求。

2引水式水電站壓力前池的設計

在渠道的設計過程中，相關工作人員要加大壓力前池的設計力度，這對于提高渠道的整體質量具有重要的影響。

2.1前池布置

在壓力前池位置的選擇過程中，為了提高水電站的實際運行效果，前池不要選擇填方或者是地基不穩的部位，而應該盡量選擇在天然地基比較好的地基上。這種設置能夠在很大程度上避開順坡的裂隙發育地段以及滑坡的出現。在前池的設計過程中，要對水文地質條件進行認真勘查，盡量減少甚至消除前池建設之后對于高邊坡以及相關建筑物造成的負面影響。這樣就能夠避免滑坡以及沉陷情況的發生，確保下游的廠房以及前池的安全。為保障渠道水流平穩地進入前池，應考慮盡量使前池進水室的中心線與引水渠道中心線平行或接行，使水流順暢，減少水頭損失；還能使其引導和控制水流向壓力管道平穩過渡和均勻配水。前池與引水渠道末端的連接段，在平面上應兩邊對稱，其擴展角一般限制在10°以內；底邊縱坡適宜選用1∶3～1∶5的斜坡，與前室底板連接。前室寬度約為進水室寬度的1.5倍左右，前室長度可取前室寬度的2.5～3.1倍。引水渠道末端應盡量避免彎道，如難以避免時，則宜在彎道終點與前池入口間設直線調整段，或加設分流導向設施。前池中的水流流速要求一般≤0.8m/s，以便泥沙沉積下來，通過排沙孔排走，阻止冰塊、冰凌進入壓力水管。為提高前池的排冰效果，可在進水室前設一道擋冰板，擋冰板底部應伸入到前池冬季最低運行水位以下50cm，能夠有效防止冰凌進入進水室。

2.2前池水位

在中小型水電站前室正常水位的確定過程中，可以將引水渠道設計流量時的渠末水位作為其正常水位。而水電站在運行過程中，如果其突然甩開全部負荷，那么此時的最高涌波就作為前池的最高水位。而前池的最低水位指的是，在枯水期最小引水位發電流量時相對應的水位。在實際水位確定的過程中，相關工作人員要經過多次試驗，并且按照嚴謹的操作步驟進行操作，以期獲得最佳的水位數據，從而為引水式水電站的設計施工提供科學嚴謹的數據支撐。

3水電站裝機容量選擇

3.1無調節水電站最大工作容量的確定

在水電站裝機容量確定的過程中，需要對無調節水電站最大工作容量進行確定，N水，工=N保、無=9.81ηQ設H設，其中：N水、工=保證出力（按歷史設計保證率）;N保、無=9.81ηQ設H設；Q設—設計枯水日平均流量（m3/s）；H設—相應的日平均凈水頭。

3.2日調節水電站最大工作容量的確定

當水電站擔任日負荷圖峰荷部分時，在作圖日電能累積曲線上a點向左取ab，由b向下作垂線交日電能累積曲線于c點。由c作水平線與日負荷圖相交，求出日電站的工作位置，如圖1所示。其中，ab＝E保、日，bc＝N水、工。

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1水輪機的選擇

水輪機是水電站一個十分重要的設備，水流的動能和勢能轉換成機械能就是通過水輪機來實現的。水輪機選擇合理與否，直接影響到機組的效率和運行的安全性、經濟性。

1.1機組臺數的選擇

農村小水電站機組臺數與電站的投資、運行維護費用、發電效益以及運行人員的組織管理等有著密切的關系。通過多年設計和運行經驗表明：農村小水電站機組臺數一般為1～4臺，且型號應盡量相同，以利于零部件通用和維修管理方便，其中每座電站2臺機組居多。

1.2水輪機型號的選擇

水輪機型號的選擇合理與否，直接影響到水輪機的運行效率、汽蝕和振動等。選擇型號時，既要考慮水輪機生產廠家的技術水平和運輸的方便程度，又要確保水輪機常處于較優的運行工況，即盡量處于水輪機運轉特性曲線圖的高效區。尤其是機組運行時，水頭的變化不要超過水輪機性能表的水頭范圍，否則會加劇水輪機汽蝕和振動，降低水輪機效率。

1.3機組安裝高程的確定

水輪機的安裝高程不能超過水輪機允許的最大吸出高度，否則會引起水輪機轉輪的汽蝕、振動等不良現象，因而縮短機組的運行壽命。

（1）臥式機組：安=Z下+hs-/900-D/2

（2）立式機組：安=Z下+hs-/900

式中Z下——尾水渠最低水位（m）；

hs——水輪機理論吸出高度（m），查水輪機應用

范圍圖及hs=f(H)曲線；

D——水輪機轉輪直徑（m）；

——水電站廠房所在地的海拔高程（m）。

為了消除或減輕水輪機汽蝕，可將計算出的安降低0.2～0.3m確定安裝高程。

2電氣主接線的擬定

小水電站的電氣主接線是運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據之一。農村小水電站裝機容量往往有限，一般裝機臺數不超過4臺，相應電站的電壓等級和回路數以及主變的臺數都應較少。考慮到小水電站（尤其是單機100kW以下的微型電站）的機電設備供應比較困難，運行和管理人員的文化、業務素質普遍較差，從進站到熟練掌握操作、檢修、處理故障及優化運行等也有一個過程。因此，農村小水電站的電氣主接線在滿足基本要求的前提下，應力求采用簡單、清晰而又符合實際需要的接線形式。

對于1臺機組，宜采用發電機—變壓器組單元接線；對于2～3臺機組，宜采用單母線不分段接線，共用1臺主變；對于4臺機組，宜采用2臺主變用隔離開關進行單母線分段，以提高運行的靈活性。

3電氣測量及同期裝置

并入電網運行的小水電站電氣測量應包括：三相交流電流、三相交流電壓（使用換相斷路器和1只電壓表測量三相電壓）、有功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能、勵磁電流和勵磁電壓等的監視和測量。發電機的測量、監視表計、斷路器、互感器及保護裝置等裝在控制屏上（發電機控制屏）；電網的表計、斷路器、同期裝置等裝在同期屏上（總屏）。

4保護裝置

農村小水電站主保護裝置的配置應在滿足繼電保護基本要求的前提下，力求簡單可行、維護檢修方便、造價低及運行人員容易掌握等。

4.1過電流保護

單機750kW以下的機組，可以采用自動空氣斷路器的過電流脫扣器作為過流及短路保護，其動作整定值可以通過調整銜鐵彈簧拉力來整定，整定值一般為發電機額定電流的1.35～1.7倍。為了提高保護的可靠性，還可采用過流繼電器配合空氣斷路器欠壓脫扣器作過流及短路保護，繼電器線圈電源取自發電機中性點的1組（3只）電流互感器，繼電器動作值亦按發電機額定電流的1.35～1.7倍整定。

原理：當發電機出現短路故障時，通過過流繼電器線圈的電流超過其動作值，過流繼電器常閉接點斷開，空氣斷路器失壓線圈失電而釋放，跳開空氣斷路器主觸頭，切除故障元件——發電機。

4.2欠壓保護

當電網停電時，由于線路上的用電負荷大于發電機容量，此時電壓大幅度降低，空氣斷路器欠壓線圈欠壓而釋放，跳開空氣斷路器，以防電網來電造成非同期并列。

4.3水阻保護

當發電機因某種原因(如短路、長期過載、電網停電等)突然甩負荷后，機組轉速會迅速升高，這種現象叫飛逸。如果不及時關閉調速器和勵磁，可能造成事故。一般未采用電動調速的農村小水電站可利用三相水阻器作為該保護的負荷。

水阻器容量按被保護機組額定功率的70%～80%左右考慮。如果水阻容量過大，機組甩負荷瞬間，將對機組產生較大的沖擊電流和制動力，影響機組的穩定，嚴重時可能造成機組基礎松動。反之，如果水阻容量過小，達不到抑制機組飛逸轉速的目的。水阻器采用角鋼或鋼板制成三相星型、三角型均可。

對于單機125kW及以下的電站，水阻池內空，以長為機組臺數×（0.7～1）m，寬為（0.7～1）m，深為0.6～0.8m為宜，同時考慮機組容量大小，應在短時間內（如3～5min）不致于將池中的水煮沸。

在調試水阻負荷大小時，應在水中逐漸施加水阻劑，調試水阻負荷，直到達到要求為止。

4.4變壓器過載、短路保護

變壓器高壓側采用跌落式熔斷器（或SN10-10型少油斷路器）作過載、短路保護。運行經驗表明，額定電壓為6～10kV的跌落式熔斷器只能用在560kVA及以下的變壓器,額定電壓為10kV的跌落式熔斷器只能用在750kVA及以下的變壓器。當變壓器容量超過750kVA時，應采用油斷路器。跌落式熔斷器熔絲按下列公式選擇：

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2大中型水電站電氣防誤系統設計

2.1微機防誤系統

2.1.1微機五防技術原理

隨著計算機技術的發展，微機五防技術開始應用于水電站設備防誤中，在水電站的高壓開關設備上應用比較廣泛，主要用來防止發生電氣誤操作的裝置設備。一般由主機、模擬屏、機械編碼鎖、電氣編碼鎖、電腦鑰匙等元器件所組成。現在的微機防誤閉鎖裝置的設備大概可以分為四個大類：開關、閘刀、地刀、攔截網，這些設備都是通過了機械編碼和電氣編碼來實現的閉鎖，這些設備的閉鎖程序需要專業的編程人員來進行編寫。現代微機五防系統是在計算機以及網絡技術上孕育而生的，它通過軟件以五防為原則來管理在現場采集的大量適時數據，并聯動發出相應的電氣設備動作指令，從而實現數字化的防誤閉鎖，也可以實現從前很難實現甚至是無法實現的防誤能力，這種技術的產生應該說是電氣設備防誤閉鎖技術中的一次革命性的改革。

2.1.2微機設計方案

①對于水電站內所有的開關都置于實遙信，并且微機五防同水電站的監控系統共享一個數據庫，并且可以取消設計電氣回路的閉鎖，所有的防誤功能都讓計算機來完成，這樣就有效的防止了走空程。②對于站內的所有開關都置于虛遙信，并且微機五防同水電站的監控系統共享一個數據庫，并且可以取消設計電氣回路的閉鎖，防止錯誤功能全部由微機五防系統同間隔電氣閉鎖回路來共同完成操作，這就要求微機五防系統必須要有防走空程的措施。

2.2微功耗無線網絡防誤系統

2.2.1系統組成

通過以上分析，微機防誤系統還存在的不足，應用微功耗無線網絡技術很好地彌補了這一點。基于微功耗無線網絡的防誤操作系統由站控層、間隔層、過程層3部分構成，包括防誤閉鎖主機、網絡控制器、鎖具及附件、通信接口等部分。整個系統以性能可靠的無線網絡作為通信方式，網絡控制器為防誤閉鎖主機、無線電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置在水電站內搭建了一個實時在線網絡系統。

2.2.2基本原理

在微機防誤閉鎖系統的基礎上，引入一種新技術，即微功耗無線傳輸模式，形成一種新的防誤系統，其將無線電腦鑰匙與五防主機實時連接起來，防誤閉鎖主機與無線電腦鑰匙以及現場鎖具之間可以實時通信，實現了操作任務執行狀態的在線傳輸及跟蹤監控，特別是實現了在線方式下的實時閉鎖邏輯判斷功能，即系統跟蹤設備狀態及遙測等信息的變化，實時進行閉鎖邏輯判斷，根據判斷結果，實時控制無線電腦鑰匙的操作過程，有效提高運行人員的工作準確性及效率。離線、在線2種運行模式互為冗余，系統更加安全可靠。整個系統具有定時自檢和手動巡檢功能，隨時發現潛在的故障隱患而發出報警，便于工作人員快速處理，消除隱患。

2.2.3具體設計方案

微機防誤閉鎖系統是一種非常有效的防誤系統，其具體設計方案如下：當操作時，無線電腦鑰匙通過無線網絡接收主機下達的操作指令，按照預演正確的順序顯示當前操作項，運行人員依照無線電腦鑰匙提示的設備號依次解鎖：對于遙控閉鎖繼電器，無線電腦鑰匙通過無線網絡發送解鎖申請給五防主機，五防主機通過系統總線直接解鎖相應的遙控閉鎖繼電器，遙控閉鎖就地解鎖，運行人員可直接進行操作；對于編碼鎖，將無線電腦鑰匙插入相應的編碼鎖內，若實時閉鎖邏輯正確，則開放其閉鎖機構，運行人員可就地操作設備的倒閘操作；若鎖碼錯誤，系統禁止操作，并在主機界面彈出報警窗口，給出禁止操作的原因，同時通知無線電腦鑰匙相關信息。若有控制室和現場交替操作時，運行人員無須返回控制室，在現場用無線電腦鑰匙通過無線局域網回傳給五防主機，五防主機自動將已經操作過的設備狀態進行刷新，然后按原模擬順序解鎖下一步操作。運行人員在主控室操作完成后，五防主機再通過無線網絡傳輸下一步的操作給現場的無線電腦鑰匙，由等在現場的運行人員繼續進行手動設備的操作。如此反復，避免了運行人員的來回跑動，同時控制室對現場手動操作設備的狀態的實時性得到及時掌握。

2.3基于藍牙技術的無線網絡化防誤系統

為了完成防誤系統與監控系統的資源共享，實現網絡化遠程解鎖監控操作，完善防誤系統解鎖監督機制，需設計獨立的防誤系統藍牙無線網絡，并與水電站原有監控系統實現連接，達到資源共享目的。一方面可以防誤系統從保護測控獲得系統，另一方面，保護測控也可由藍牙防誤系統獲得信息量。

2.3.1匹克網的應用

①間隔層設備匹克網應用。為了實現藍牙無線網絡建立，為防誤系統提供獨立的可靠的信息通道，先在間隔層利用藍牙技術進行無線通信。各藍牙設備必須先組成匹克網，再由匹克網組成散射網。本系統設計為主變測控保護、母聯測控保護、饋線測控保護、公用測控裝置4個匹克網，以此類推，并補保護測控單元、動力變保護測控單元以及通用測控單元和交直流單元分別各自組成匹克網，然后這幾個匹克網再組成散射網，與藍牙主機控制器接口（HC）I進行通信。②藍牙執行器的匹克網應用。對于現場執行單元，它是防誤系統原始開關量（開關、刀閘位置）的采集端口，是現場實際設備解鎖與閉鎖操作的執行單元，同樣需要有可靠的信息通道，因此，對本系統設計為開關、母線刀閘、線路刀閘、母線刀閘與開關間接地刀閘、線路刀閘與開關間接地刀閘5個匹克網（若設備較多，則還可擴充匹克網），這5個匹克網再組成一個大的散射網。

2.3.2硬件設計

藍牙模塊硬件結構：藍牙技術中，主要有藍牙芯片組和藍牙模塊兩種形式，但最終都能實現藍牙的無線通信和鏈路管理功能；藍牙模塊將射頻、基帶、鏈路管理器和HCI層集成到了一塊芯片上，通過RS232、USB等總線接口實現HCI（主機控制器接口）指令交換。無論是藍牙基帶控制器還是藍牙模塊，都集成了HCI層，作為控制藍牙芯片各種功能的唯一手段，高層應用也需要使用HCI層與藍牙芯片進行通信。另外，水電站一個間隔內的各個防誤鎖具進行實時的控制（解鎖或閉鎖），是要用弱電控制強電，設計可采用（MOC3051M）可控硅來實現弱電對強電的控制，可靠性好、壽命長而且方便實用。

篇（6）

1引言

隨著我國水電行業的快速發展，各種大小水電站的數量與日俱增。每一個投資單位都希望盡快得到回報，在這種情況下，保證水電站安全、穩定地運行是投資回報的基礎。機電設備作為水電站的重要組成部分，是實現盈利的基礎，直接影響著水電站的經濟效益。因此，做好水電站的維護檢修工作，對保證水電站的經濟效益至關重要。

2維護檢修管理水電站機電設備的意義

維修檢修水電站機電設備是一項非常重要工作，水電設備能否正常運行與之息息相關，所以必須做好維修、檢修管理水電站機電設備的相關工作，使機電設備與水電企業的正常運行得到保證。管理機電設備的維修檢修工作時，生產技術管理人員通過相應的實踐，提高了自我分析及處理問題的能力。在實際工作中，生產技術管理人員在很大程度上提高了自己的技術水平和管理能力。所以，借助于維修檢修管理機電設備，技術革新和技術升級在管理過程中的突破，不僅改善水電站設備的整體運行狀況，還可以在很大程度上提高機電設備的利用率與企業效益。此外，企業還可以利用這種方式對人才進行培訓、儲備，提高其技能水平和管理能力。因此，企業可以儲備大量豐富的人力資源，給企業將來的發展提供強勁的智力支持。

3維修水電站機電設備的方法

1)水電站故障的維修。這種維修是事后對水電站的維修，即一旦發現水電站設備出現異常情況，必須以最快的速度停止機器運作，實施維修。2)定期維修電站。也是對電站的預防維修，維修的時間以水電站設備運行時間或當量時間間隔為依據，因此，此種維修是不管水電站設備的狀態是怎樣的，規定的維修時間一到就要停機維修。3)水電站的優化性維修。此種維修方法是分析水電站運行設備出現故障的根本原因，然后進行優化設計和技術改造，從而使水電站運行設備的性能得到優化。4)維修水電站設備運行狀態。對水電站運行設備運行狀態進行監測，然后以檢測出來的狀態信息為依據維修水電站設備運行狀態，對運行設備的狀態進行推測，確定運行設備是否帶故障工作，在運行設備發生故障前維修。

4機電設備優化方案、維修制度與技術方面的完善

4.1在制度層面上的完善維護

制定機電設備的維修制度時，要將設備的實際使用情況、出現或可能出現的故障作為依據，使設備在運行時得到有效的維護維修，保證設備的使用性能得到一定程度的提高[1]。除此之外，還要以設備的生產廠家提供的使用說明為依據制定機電設備的維修以及維護制度，維護工作的安排要以水電站的日常運行狀況為依據，尤其是要制定比較合理的定期預見性檢修方案。比如：水電站中1臺機電設備的使用期限是10000h，那么為了防止出現意外情況，將故障危險扼殺在萌芽狀態，要縮短機組的檢修周期，使其檢修周期比使用期限少200h，此外，還可以采用一些檢修措施對已經形成的故障進行處理。因為水電站機電設備的特點是其特殊性與復雜性，所以可以將檢修工作分步驟進行：即現場檢修設備、預防性檢修設備分步驟進行。如果在操作人員使用設備時發現了異常情況，負責人要求對設備進行相應的檢修，就是設備的現場檢修，這種檢修狀態是一種被動的狀態；如果目前運行狀況良好的設備也需要進行適當的日常維護和檢修，那么就是機電的預防性檢修。換句話說，是處理和維修設備將來可能出現的故障，此種處理和維修方式具有較強的前瞻性，在水電站設備檢修管理工作中的作用較大，同時，維修管理工作必須要重視預防性維修工作的強化，目前，這種前瞻性的維修方式成為主要的維修方式。

4.2維修管理方案的完善

現階段，比較偏僻的地方是一些水電站最佳的選址位置，但是這些地方的交通運輸不方便、經濟和文化等都比較落后。因此，在水電站運行過程中，遇到阻礙是比較常見的情況，尤其是對設備進行維修和管理時，可能工作難度更大。因此，我們必須盡力完善相關的維修設備的管理方案，開設對專業的培訓課程培訓設備的操作人員、設備的維護人員以及維修人員等，保證可以掌握更多的設備應用技能與工作技能。設備運行時，定期對其進行診斷，及時發現設備故障并采取有效措施將問題解決。生產技術部門要制定合理的維修方案，但是制定的標準為機電設備的使用說明、機電設備的內部構造、機電設備的運行環境，這樣制定的維修決策就可以發揮出很大的作用。

4.3更新機電設備時要將技術的先進性放在重要位置

保證水電站的機電設備的及時更新，以保證設備的正常運行。現階段，有一部分水電站的運行時間較長，而這些水電站的發電設備購買的時間已經很長了，且更新換代的工作沒有落實到位，所以設備在運行過程中經常會出現各種各樣的故障，最終嚴重影響了機組的工作效率。因此，必須采取措施加快更新設備的力度。進行設備的更新時，技術先進、設計科學、操作簡單便捷、性價比高的新型設備是最佳的選擇對象，這些設備將舊的發電機組替換可以使設備的運行狀態保持正常[2]。為了提高水電站設備的整體運行水平，需要不斷提高設備的可靠性與先進性。

4.4GIS機電維護管理系統的應用

開發與研究GIS系統的機電維護管理系統,可以實現機電設備維護管理的規范化、制度化、可視化、網絡化以及統一化,同時機電設備維護的管理方法、維護規程、評測辦法等也可以被制定出來。機電系統的管理可以實現有效性與科學性,設備故障可以得到及時修復,各類機電設施的可靠運行可以得到保證;水電站的安全生產可以得到真正實現,企業生產管理水平得到提高,國家和人民生命財產的安全得到保障[3]。圖1展示的是GIS技術維護管理實施結構圖。圖1GIS技術維護管理實施結構圖GIS系統在實際管理過程中可以實現以下幾種管理功能：1）基礎地理信息和機電設備專題信息被系統分成若干圖層,圖層的選擇以需要為依據,圖層的任意疊加可以在計算機內實現,數據的操作工作可以實現。圖2所示的是專題圖層。圖2專題圖層2）對地圖的操作。水電站地圖的操作有多種方式，如開窗放大或縮小、漫游、全圖的顯示、標識或導航、刷新地圖、設置背景、控制圖層等操作,對圖形的控制力增強。3）查詢設備信息。該系統按點定位和表述設備,并以此為基礎進行動態查詢。以管理需要為依據，系統對設備進行點查、區域查詢，這些操作體現為設備在一定區域內的分類信息,準確了解設備的信息。4）查詢區域設備。管理部門查詢與統計某一地區的設備,用戶分析一定區域內的設備選擇的是范圍工具(如半徑、矩形方式)框選,當前區域內正常運行的設備、需維護設備、維護中設備、超期使用設備的數目都可以獲得，并用專題圖的形式將其所占的比例表達出來。5）查詢設備預警。以設備維護標準為依據提前報警需要被維護的設備,指導維護人員維護指定的設備,保證設備的使用壽命得到延長。6）查詢的條件。系統檢索統計各類設備可以以提供的條件為依據,然后將其定位在地圖上,并且查詢結果用高亮顯示,同時統計表也被顯示出來。7）查詢設備定位。以維護人員的報修電話或者設備名稱為依據,將故障設備的位置確定,利用逐步或連續逆向推圖法將相關設備調出,將設備出現故障的原因調查清楚,并進行綜合分析,制定解決方案[4]。8）分析專題圖。由于管理部門關心的問題不同，所以不同類型的專題可以被制定,比如比較各車間設備運行情況的圖,包括該區域內的正常設備、維護中設備、需維護設備以及超期使用的設備,同時包括若某一設備出現了故障哪些設備會受其影響等專題。

5結語

總而言之，在水電站機電設備維護管理過程中，除了要制定完善的管理方案和管理措施外，還要積極引入現代化的管理技術和管理設備，只有這樣才可以防患于未然，才可以保證機電設備安全、穩定的運行，從而提高企業的經濟效益。

作者:汪浩 單位:四川涼山水洛河電力開發有限公司

【參考文獻】

【1】董磊.淺談機電安裝工程的施工技術與質量控制[J].中小企業管理與科技,2014(27):116-117.

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2.維護水電站機電設備的重要性

根據水電站的生產模式而言，由于機電設備投資為一次性投資，機電設備管理中的成本支出并不用考究原材料的市場波動問題，因此，水電站的日常管理成本控制通常為機電設備的維護和檢修。倘若水電站機電設備出現異常，未能得到立即的處理，則其中的安全隱患會在使用中加劇，從而降低機電設備的使用期限，或者出現停機現象，該將提升機電設備的維修成本。因此，現階段水電站機電設備維護的主要措施為科學有效地把檢查、分析、維護、檢修等綜合，采取合理地檢修管理提升機電設備的穩定性、安全性，以減少突發事故的的成本支出。有效的檢修管理能提升水電站機電設備的使用效率，于水電站運行過程中倘若機電裝置能夠較好的配合，可確保水電的穩定生產和運用。而水電站其中一臺裝置產生異常，都會直接影響著整個水電站的生產的體系，進而降低工作效率。所以，水電站運行需要科學合理地檢修技術來保障全部系統的安全性，確保各生產環節更加順利實施。

3.水電站機電設備維護檢修工作的類型

3.1水電站維修預防。針對設備運行期間容易引發故障的位置加強維護，所制定的維修方案也要具有可行性。維修是預防故障最有效的方式，通過加強日常維修護理，磨損現象可以及時處理，并不會對設備運行使用造成影響。水電站的發電任務也能夠實現。機電設備日常運行中，維護人員通過對運行狀況進行觀察，能夠發現是否存在異常現象。日常維護是最有效的管理方法，定期檢驗設備各零部件的磨損情況。主軸在運行期間如果受到泥土垃圾的影響，會出現嚴重的磨損，設備不能正常運轉，定期清除垃圾可以避免此類問題發生，維護技術落實后因故障維修造成的成本支出也會因此而減小。3.2水電站的事后維修。雖然已經制定的完善的維護計劃，但水電站中機電設備眾多，很難保障不會有故障發生。發現問題后需要第一時間處理，判斷引發故障的原因，以及問題所在位置，這樣才能夠制定有效的維修方案。技術人員要將每次故障以及維修產生的參數變化記錄在資料中，不斷總結經驗，通過優化對比選擇效果明顯并且成本支出合理的維修方案。事后維修是對機電設備安全問題的最后補救，因此開展形式要具有科學性。3.3水電站改良性維修。水電站中使用年限久遠的設施要及時更換處理，也可以針對局部問題來進行優化，對零部件進行更換，引進先進技術，這樣能夠提升設備使用安全性。對基礎設施進行改進雖然會產生一部分費用，但運營階段能源損耗問題也能因此得到治理。水電站的改良性維修，是利用先進的科學技術對設備進行改革，設備的先進性也要跟著不斷更新和創新，對設備進行技術性的改革，使設備的功能得以更好的發揮。

4.提升設備維護檢修管理水平的措施

4.1提升維護檢修技術。由于部分水電站的機電設備較為陳舊，使用的時間較長并且運行效率較低，因此機電設備需立即進行更新和升級，確保水電站的正常運行。此外，針對維護檢修管理中，維修人員和操作人員均需緊跟時代的發展步伐，不斷地學習全新的維修技術、操作技術，盡量做到一邊升級機電設備，一邊升級全新的維修技術，把操作簡潔、效果明確的技術運用到設備檢修管理中，從而提升維護檢修工作的整體水平。4.2健全水電站檢修機制。水電站機電設備管理需創建一套完善而健全的維護檢修機制，結合水電站的管理特色以及根據機電設備進行考究，制定適合水電站發展的維護檢修制度。創建檢修機制可考究以下幾個方面：（1）根據設備生產廠家的說明實施設備維護，從而制定合理的維護檢修措施。（2）平常需設計幾套應急預案，以解決突發性故障，以及避免出現手忙腳亂的情況。（3）按照機電設備的運營情況實施檢修期的更改，靈活地幫助設備提升使用效率，從而完善水電站設備管理機制。4.3根據地區條件明確維護檢修措施。具體的維護檢修工作中，需針對不同的運行條件實施明確的維護檢修措施，以及維護決策，而水電站的技術管理部門，實時地對機電設備運行的狀態實施考究，將氣候環境、地質條件、設備條件等因素進行綜合研究，設定相對應的維護檢修措施，進而保障維護工作的有效性，以及檢修工作的及時性，最后才能確保水電站管理機制的合理性，以及維護檢修工作的有序進行。4.4制定和健全有關機電設備維護和管理的規則制度。在日常的管理工作中，需要根據設備不同情況進行分析：首先是對設備進行管理的要求，根據工作中積累的經驗可以看出，廠家提供的說明對于設備維護計劃的制定和進行時十分重要的；其次，制定切實可行的應急預案也是十分必要的，對于設備可能出現和發生的突發故障提前做好應對措施，做到有備無患；第三點，可以利用設備在工作過程中的狀態做出適度的檢測和維護，由此做出切合設備真實情況的可行性維護方案。這樣有利于設備在正常的使用期限內便可以完成檢測，更好地實現對事故的預防性管理。

5.結語

通過對水電站機電設備安裝和檢修工作的探討，水電企業管理人員和工作人員可以得出一套較為完整、合理、有效的實施方案去解決現實工作中的問題，在保證機電設備安裝質量的同時，減少設備出現故障的概率，防患于未然。

作者:史衛寧 單位:中國水利水電第十一工程局有限公司

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2研究方法

在上述電源發展規劃和電力需求水平基礎上，運用電力系統電源擴展優化的方法研究分析2025年廣西抽水蓄能電站的經濟建設規模。即擬定不同規模抽水蓄能電站與其他形式電源組合的電源建設方案，在同等滿足系統電力電量平衡和調峰平衡的條件下，進行電力系統仿真模擬運行，計算統計各方案系統長期運行的主要技術指標和經濟指標進行比較和分析，并以電力系統總費用現值最小為原則優選方案，確定系統抽水蓄能電站的經濟建設規模。

3抽水蓄能電站的經濟建設規模

3.1電源擴展方案擬定

抽水蓄能電站的主要作用是調峰，因此本文研究考慮2025年廣西電力系統擴展一定規模調峰性能較好，在滿足系統電力電量平衡的同時可以改善系統調峰的擴展電源組合方案分別進行系統仿真模擬運行。在表1的電源方案基礎上，擬定廣西電力系統2025年不同擴展電源組合比較方案見表3。

3.2主要電源技術經濟參數

3.2.1燃煤火電技術經濟參數廣西區內各類火電機組主要技術經濟參數見表5。3.2.2抽水蓄能電站技術經濟參數根據廣西抽水蓄能電站前期工作成果，建設條件較好的幾個抽水蓄能電站的單位千瓦投資在3820～4400元/kW之間。廣西抽水蓄能電站主要技術經濟參數見表6。3.2.3氣電技術經濟參數燃氣機組主要技術經濟參數見表7。3.2.4各類電源年運行費（1）火電機組年運行費取項目建設投資的3.5%（不含燃料費）。（2）抽水蓄能電站年運行費取項目建設投資的2%。（3）燃氣輪機年運行費率取項目建設投資的3.0%（不含燃氣費）。

3.3系統模擬運行和計算原則

（1）全網負荷備用取最大負荷的3%，旋轉、停機事故備用分別取最大負荷的5%、4%。（2）根據負荷特性，盡量將電源裝機安排在電網負荷較輕時檢修，并盡量做到檢修安排均衡，使系統有充足的備用容量。原則上按照豐水期檢修火電、枯水期檢修水電來安排機組檢修。（3）根據廣西電力系統特點，按枯、平、豐三個水文代表年分別進行仿真模擬，枯水年控制電力平衡，平水年控制電量平衡，豐水年控制調峰平衡。在豐水期負荷低谷時段，允許系統通過棄水調峰的措施達到調峰平衡。（4）模擬運行周期按50年，系統總費用現值按照社會折現率8%，逐年費用均折現至第1年年初計算，計算期內根據設備的壽命期考慮重置投資。

3.4電源擴展優化結果及分析

根據前述原則和參數，對擬定的2025年不同電源擴展方案進行電力系統模擬運行，并計算統計主要技術經濟指標，結果詳見表8。根據表8的模擬運行計算統計成果，對各電源擴展方案進行初步的技術經濟分析比較。（1）在同等滿足系統電力電量平衡的情況下，方案Ⅱ~方案Ⅴ的系統總裝機容量均比方案Ⅰ小，其中以方案Ⅳ的系統總裝機容量最小。說明系統配置一定規模調峰性能好的燃氣或抽水蓄能電站，具有較好的容量替代效益。（2）以平水年為例，方案Ⅱ~方案Ⅴ與方案Ⅰ相比，系統水電調峰棄水由6.06億kW•h分別減少至3.65億kW•h和0，火電在汛期的平均調峰深度由43.1%分別降至42.4%～24.4%，火電裝機年利用小時由4226h分別提高至4304～4768h。說明系統配置一定規模的燃氣或抽水蓄能電站，可以有效緩解系統的調峰壓力，減少水電棄水并減輕火電調峰深度和提高火電的利用小時。（3）根據電源擴展方案Ⅰ~方案Ⅴ的電源建設投資、運行費（包括燃料費）以及計算周期內所需的設備重置費等，計算各方案50年運行期系統總費用現值。方案Ⅱ（擴展燃氣輪機1200MW+燃煤火電）的系統總費用現值最高，可見，以廣西的經濟發展水平和資源條件，發展燃氣電站調峰并不經濟。方案Ⅲ~Ⅳ（擴展抽水蓄能電站+燃煤火電）的系統總費用現值均較方案Ⅰ（擴展燃煤火電）省，即廣西建設一定規模的抽水蓄能電站可以緩解電網的調峰需求與提高電網運行的經濟性。依據電力系統總費用現值最小為優選方案的原則，電源擴展方案Ⅳ相對最優，即廣西電網2025年抽水蓄能電站的經濟建設規模約為3000MW。綜上分析：廣西建設一定規模的抽水蓄能電站可以緩解電網的調峰需求，并顯著提高電網運行的經濟性；在基于廣西電力工業發展“十二五”及中長期規劃研究提出的電力需求水平、負荷特性和電源發展規劃方案基礎上，廣西電網2025年抽水蓄能電站的經濟建設規模約為3000MW。

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2建設管理體系與機構設置

向家壩工程建設部是中國三峽集團公司派出的現場管理機構，代表三峽集團公司履行工程建設方的工作職責，對向家壩水電站工程建設的進度、質量、安全、施工區環保和工程投資負總責，并實施全面的現場控制管理。向家壩工程建設部在不斷總結三峽工程及國內同類工程建設管理經驗的基礎上，推行以質量、安全、進度、投資控制為中心，以合同管理為基礎的項目管理模式，積極推行項目法人負責制、招標投標制、工程監理制，逐步建立和健全科學的管理體系和制度，使向家壩水電站工程建設始終處于受控、可控狀態。向家壩工程建設部下設廠壩項目部、地下工程項目部、升船機項目部、交通運輸項目部、機電安裝項目部等專項專業部門，對各項目實施全面建設管理;并設技術管理部(下設試驗中心、測量中心、工程監測中心)、合同管理部、物資設備部、財務結算中心等職能管理部門，為工程項目部提供職能服務與專業技術管理保障。在質量管理方面，從籌建期開始，即成立了由參建各方組成的質量管理委員會，從總體層面進行檢查與協調。各級質量管理機構有:

①向家壩水電站工程質量管理委員會;

②向家壩水電站工程建設部及其質量直接責任部門、質量總監辦、試驗中心、測量中心、工程監測中心等;

③各監理單位的技術質量機構;

④各施工單位的三級質量檢查機構。在工程質量檢查監督等方面，采用施工單位自檢、監理單位控制抽檢、工程建設部聘請的專業質量總監與項目部及各中心質檢人員組織的監督、檢查、復核;此外，水利部水利工程建設質量與安全監督總站還派專家在工地開展巡視檢查和評價，以及水電水利規劃總院對工程質量、安全與工程驗收成果的復核、評價。上述各層次、各環節構成了向家壩工程建設的完整質量管理體系。中國長江三峽集團公司還成立了由國內權威專家組成的金沙江水電開發質量檢查專家組，定期對工程質量開展監督檢查工作，與各級質量管理職能部門共同對工程建設全過程實施全方位的質量控制，形成了內部管理與外部監督相結合、檢查指導與復核評價相結合的“1+5+2”質量管理與控制體系，具體的控制管理內容詳。

3工程質量控制方法

(1)注重原材料質量控制。向家壩水電站工程使用的水泥、粉煤灰、鋼材等原材料由業主統一供應，公開招標采購。施工單位、監理單位及試驗中心對進場材料嚴把抽檢關，對原材料生產、運輸、倉儲、調撥、供應實行全過程質量控制。砂石加工系統由業主招標建設，統一供應、配置使用。

(2)嚴格混凝土施工質量過程控制。向家壩工程建設項目管理部門通過實行混凝土施工現場值班制度，加強現場組織與協調，特別是做好由業主提供的水泥、粉煤灰和砂石骨料等原材料的組織協調，目的是加強原材料質量的“源頭”控制。業主方試驗中心、測量中心、監測中心等部門，加強對關鍵項目的質量檢測和監督控制，定期檢測質量月報，及時通報施工質量情況，并為工程施工質量控制、整改與評估提供專業數據和分析意見。監理單位在混凝土施工現場配備了專職質檢人員，負責檢查施工程序，建立監理人員“盯倉”制度，對于重要的混凝土澆筑倉號和關鍵工序實行全過程旁站監理。委托試驗中心，見證承建單位檢測等監理方式監控施工質量，以保證土建工程施工質量始終處于受控狀態。施工單位配備了專職質檢人員，嚴格執行“三檢制”，并建立檢測試驗室，開展原材料檢驗控制，以及夏季溫控、日常冷卻、冬季保溫等監測工作，提出抽檢倉位的計劃安排，同時加強止水(漿)片及預埋管道檢查等施工全過程的質量控制。中南設計院主要專業技術人員常駐工地，保證施工圖供應，認真落實設計技術交底;另一方面，參與現場施工質量檢查與驗收，對施工中出現的質量問題提出具體的技術處理意見。

(3)強化混凝土質量全面檢查及缺陷處理。向家壩工程專門制訂了《向家壩水電站工程質量管理辦法》，詳細界定了參建各方的職責和管理范圍，統一制定質量檢驗評定方法和評定標準，明確了質量事故的處理程序及事故責任劃分。對施工過程中發現的質量問題，遵循“三不放過”原則調查處理。各標段建立工作例會制度，研究解決工程施工中存在的問題，協調工作進展，使質量檢查和缺陷處理工作按計劃展開，監督落實整改措施。

(4)加強駐廠監造和現場安裝質量控制。加大金屬結構和機電設備駐廠監造力度，建立健全預拼裝工藝環節質量控制，把質量缺陷控制在源頭。采取這一管理方式和辦法，不僅保障了現場安裝的工藝質量，而且加快了設備安裝進度，也為安全施工作業打下了堅實的基礎。

4建設管理與科技創新

4．1建設歷程

向家壩水電站自2004年3月開始籌建。至2014年7月左岸最后一臺機組提前發電，歷經了10年零4個月的建設歷程。向家壩水電站除右岸3×45萬kW擴機外，原設計的8×80萬kW機組是當今世界單機容量最大的水輪發電機組。該機組系我國自主設計、自主安裝，并通過了無水及有水各種運行工況調試，順利完成72h試運行，首次實現了80萬kW級超大型水輪發電機組順利安裝投產的宏大目標。標志著我國在三峽工程32臺70萬kW機組運行取得成功經驗的基礎上，在超大型水輪發電機組的設計、制造、安裝、調試及運行投產方面又邁進了一大步。通過向家壩8臺機組的建設安裝和運行投產實踐，解決了超大型水輪發電機組設計、科研試驗、安裝與調試中的許多難題。

4．2科技創新與管理創新

三峽集團公司十分重視工程建設中的科技創新，實施金沙江下游水電能源建設“滾動開發”以來，逐步建立了:

①總工程師技術負責、重大技術問題專家咨詢審查的體系和制度;

②聘請國內外資深專家和科研院校，對工程重大設計和施工技術問題進行試驗、研究和咨詢;

③建立了現場室內試驗和生產性試驗體系;充分發揮施工科研對關鍵技術攻關的先導作用。具體做法是，在集團公司科技環保部設置科技創新處，統一組織集團公司范圍內的科技創新實踐、檢查指導與申報獎項及獎勵等工作;大力鼓勵和推動參建單位和廣大建設者結合工程實際，開展科技創新活動。在集團公司強有力的領導和精準策劃下，在向家壩工程建設部的具體組織下，向家壩工程建設者們針對工程中遇到的難題，開展了一場持續的全過程的科技創新活動。據不完全統計，在整個工程建設進程中，開展了超過100項的科研實踐。破解了包括高壩底流消能建筑物設計與施工、高摻粉煤灰常態與碾壓混凝土聯合筑壩、塔帶機的高效利用、長30多千米的骨料皮帶輸送機運送混凝土、將大型沉井群應用于深厚覆蓋層地基處理等一系列工程技術難題。此外，依靠科技創新作支撐，使右岸大型地下洞室群開挖、支護和大壩基礎處理與滲流控制等問題都得到有效解決，取得了數十項重大科技創新成果，其中正式獲獎的主要科技成果如下所列。面對工程建設中的許多技術難題，工程建設者弘揚三峽工程建設中的攻堅克難精神，逐一突破，有所創新。同時，向家壩工程建設者在不斷總結三峽工程及國內同類工程建設管理經驗的基礎上，推行以質量、安全、進度、投資控制為中心，以合同管理為基礎的項目管理模式，積極推行項目法人負責制、招標投標制、工程監理制，以及合同管理制，逐步建立和健全科學的管理體系和制度。據統計，從2004年工程籌建至2012年首批機組投產發電，僅向家壩工程部制定的建設管理制度、技術標準等就多達300余項。向家壩工程建設部還結合實際工作需要，不斷調整、完善建設管理制度，加強管理的科學性、計劃性，在建設管理中大力推行規范化、制度化、標準化、數字化建設。使工程管理體系制度建設日臻完善，在現場管理工作中做到了縱向到底、橫向到邊，全覆蓋不留隱患。管理創新、科技創新就像兩支騰飛的翅膀，有力地促進了向家壩水電站工程高質量的勝利建成。

篇（10）

Abstract: based on the actual in this paper in small hydropower station and flash design and implementation process, the turbine generator and electrical equipment reconstruction will be with turbine transformation to the attention of the same. This is not only related to the synergistic expansion after the comprehensive benefits of power station, but also related to the future in the operation process of personal and equipment safety. A good reconstruction scheme can not only improve the economic benefit, but also reduce the production cost, reduce operation cost, reduce labor intensity.

Keywords: small hydropower station; Turbine generator; Synergistic flash; Retrofit design of the

中圖分類號：TV文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

1、水輪發電機增效擴容改造的合理選取

增效擴容的水電站大多建于上世紀，由于當時材料、工藝、技術和設計水平的限制，設備經過幾十年的運行后，出現發電機絕緣老化、溫升高、定子鐵心松動、效率下降等問題，影響電站的安全運行。但各個電站由于運行管理水平和生產廠家的技術不同，出現的問題也各不相同，因此需要認真分析，找出主要原因“對癥下藥”。

1.1 發電機的整體更新

水輪發電機增效擴容最簡單的方法是在維持機座不變、轉速不變、埋入部件不動的情況下，按照全新的設計整體更換（發電機所有部件），但其一次性投資大，既浪費資金，也浪費公共資源。

由于發電機部件比較多，影響效率和出力的因素也多，如發電機定子鐵心、定子繞組、轉子繞組、通風冷卻裝置、推動軸承等。是否對發電機組整體更換應進行綜合分析和論證。為此，需要到現場詳細了解發電機的運行情況，投產時電站的設計參數和技術水平，以及歷年來的重大事故、改造和維修情況，與運行人員一起分析論證，并根據增效擴容的要求，通過全面檢測來確定對機組進行局部改造（更換部件），還是整機更換。為了保證水電站運行安全，需整體更換發電機時，應按目前的先進技術進行設計和制造，并滿足立式機組現有機墩、埋件不改動的要求。

1.2 定子繞組轉子繞組的改造

在發電機增效擴容改造中，要求增容后機組轉速保持不變，因此發電機極對數也維持不變。要達到增容的目的，對原定子繞組必須進行改變，增大繞組線規，降低繞組電阻，使繞組電阻發熱總量不高于原繞組。同時改變絕緣浸漆工藝，將B級絕緣等級提高到F級，采用新型的耐壓高、介質損耗低的絕緣材料，減薄絕緣厚度，為增大線規騰出空間。

定子繞組和轉子繞組改為F級絕緣后，仍控制機組溫升在B級絕緣水平允許的極限溫度內，各項電氣安全指標達到設計要求，以保證機組安全可靠運行。通過改造，一般能使發電機在額定條件下增加出力15%～25%。

由于發電機定轉子繞組設計制造時均留有一定的裕量，一般在機組增容10%～15%的范圍內，定轉子繞組可不做變動。如果機組增容幅度較大時，應根據擴容幅度的大小，通過計算確定需要的匝數及繞組截面積，更換定子繞組和轉子繞組。

在水輪機增容幅度較大的情況下，由于機墩受限或其他原因不能與增容后的水輪機出力相匹配時，也可以采取更換定轉子繞組附加提高機組功率因數的方式來解決。

1.3 通風冷卻系統的改造

發電機通風冷卻系統的好壞，對發電機溫升和擴容也有較大的影響。早期的發電機冷卻器和風機由于受當時技術水平的限制，通風冷卻系統存在不少弊病，散熱效果差、效率低、噪音大，長期運行后會在冷卻器內部發生結垢、銹蝕、堵塞等現象，使冷卻效果進一步下降，機組溫升上升。因此，一般情況下應予更換，并根據機組擴容的最大容量計算冷卻容量且留有一定的裕量。

對于小型機組，有的采用自然冷卻或通風管的冷卻方式，發電機直接與屋外相連通，環境溫度對發電機溫升有直接影響。特別對于南方地區，在機組停運期間，屋外潮濕空氣和小蚊蟲進入發電機艙會對發電機絕緣產生影響，對絕緣性能本來就較差的機組，在開機前須先加熱驅潮后才能開機運行。對于此類電站建議封堵現有風道改造為冷卻器冷卻方式，提高冷卻效果，保證電機安全運行。

1.4 定子鐵心的改造

定子鐵心出現故障的幾率比較少，其是否更換應進行檢測和分析判斷。筆者認為對運行年限達到報廢年限或有嚴重缺陷、發生過重大事故、直接影響機組安全可靠運行的機組應予以更換，并建議采用新材料的定子鐵心。經檢驗和論證不需要更換定子鐵心的機組，應根據擴容條件，配合定子繞組的改造，改進鐵心結構，優化鐵心設計，改善冷卻條件，重新迭片，更換部分不合格硅鋼片。

鐵心損耗是發電機電磁損耗的主要部分之一。投產較早的機組定子鐵心大多采用熱軋硅鋼片或有取向冷軋硅鋼片，磁滯損耗較大，加之多年運行后鐵心松動，絕緣老化，渦流損失增加，在更換時應選用性能優越的高導磁、低損耗的無取向冷軋硅鋼片，可使發電機效率進一步提高。

1.5 推力軸承及其它改造

在水輪發電機運行時，推力軸承承受全部的軸向負荷。推力軸承工作性能的好壞，會直接影響水輪發電機能否長期、安全穩定運行。在確定了機組最終容量后，根據新的資料需要復核推力軸承的推力負荷，確定推力負荷能否滿足擴容的要求，并根據運行情況綜合分析是否需要對推力軸承進行更換或改造。

早期投產的推力軸承大多采用巴氏合金瓦，損耗相對較大，有發生燒瓦、研括時間較長等缺點。目前彈性金屬塑料瓦技術成熟，造價不高，已在中小機組中廣泛應用，將會逐步取代傳統的巴氏合金推力瓦。與巴氏合金瓦相比，彈性金屬塑料瓦有摩擦系數小、不需要高壓頂起裝置、可在低溫情況下直接起動等突出的優點，因此，如果現有推力系統被證明故障多，或長期瓦溫高無法消除，或推力負荷增加較大而需要更換時，可考慮直接更換為彈性金屬塑料瓦，以減少機械損失，提高機組效率，保證安全運行。

2、電氣主接線及短路電流的計算復核

2.1 電氣主接線

進行增效擴容改造的電站均已運行多年，送出工程及與系統連接地點已經確定，變動的可能性不大，對電站的接入系統不必再進行論證，所以只要現有主接線相對合理，在增效擴容改造中可維持原主接線方案不變，只需根據現行規范和短路電流計算成果，對機組容量進行復核和選擇設備即可。對個別電站由于多次修改，改變了原設計的主接線形式，增加或減少了部分設備，改變了布置，形成現有不合理的接線方式，造成重復容量大、損耗高、繼電保護復雜、設備配置不合理等，或現有接線方式不適應目前電力系統要求，對這種情況應在設計過程中對主接線方案進行優化比選，同時復核送出線路的輸送容量和電壓降是否滿足增效擴容的要求，復核電站內部電流互感器變比、電氣設備動熱穩定和開斷電流等能否滿足要求。基本原則是送出電壓等級和接入系統點不改變，否則投入資金會相應增加比較多，浪費比較嚴重。如果改變了主接線的接線方式或運行方式，涉及到電力系統的計量、保護方式和保護整定值等問題，需要與電力系統調度部門共同協商。

2.2 短路電流

早期投入的水電站當時電力系統容量較小，經過幾十年的發展，電力系統的容量大為增加，結構也有很大的變化，網絡在不斷加強，同時由于發電機的改造，電氣參數也會發生變化。因此，有必要根據目前電力系統的參數，或今后5~10年電力系統發展規劃和改造后機組的參數，對短路電流進行重新復核計算，依據復核計算結果來復核現有電氣設備的開斷能力，或重新選擇電氣設備的型式和參數。一般情況下，嚴重老化設備、高耗能設備和淘汰設備會隨著機組增效擴容一起進行更換，以提高電站運行的安全性，減少維護工作量，增加電站經濟效益，保證新更新的電氣設備能適應電力系統的發展和長期安全穩定運行。

3、電氣設備的選擇與布置

35kV設備采用DW6、DW8等系列的多油斷路器，或GBC戶內型高壓開關柜；110kV設備采用SW3、SW6及SW7少油型斷路器；變壓器采用SLJ1或SF7型等。這些設備是目前國家已明令禁止使用的產品，開斷電流小，損耗大，不環保，由于諸多原因長期帶病運行，嚴重影響電站和電網的安全，因此對這些電氣設備進行更新換代是十分必要的。

電氣設備的選擇應按照安全可靠、技術先進、維護簡單方便和經濟合理的原則進行，并應適應農村水電站的特點。對電氣設備應根據增效擴容后的參數和短路電流計算結果來選取，而不應延用舊設備的參數來確定新設備的參數，這樣可保證更換的電氣設備能適應目前和將來系統發展的要求。

由于設備基礎、支架、房間的尺寸和開關站的位置均保持不變，因此在選擇電氣設備型式時還應考慮這些因素，盡可能多地利用已有基礎或僅做小改動。

4、接地系統的檢查與修復

水電站接地系統的好壞是關乎人身和設備安全的重要保障。接地電阻值是保證電站安全運行的重要參數，接地系統的設計不但要滿足工頻短路電流的要求，還要滿足雷電沖擊電流的要求，但在增效擴容和設備改造過程中，往往忽視了這部分內容。

由于水電站已建成并運行多年，要改造廠房、尾水渠及大壩下方的地下或水下接地網已不可能，只有改造戶外開關站的接地網和外引增加接地網面積，或采用其它相應的降阻措施來實現。接地網及接地線截面積的設計應按現行的接地設計規范進行，并復核接能電勢和跨步電勢是否滿足要求。

如果接地網系統良好，接地電阻符合目標值的要求，可以不對接地網進行改造，只需按最新設計規范對暴露于空氣中銹蝕嚴重、接觸不良的接地線以及改造設備的接地連接線進行修復。

5、結語

本文結合實例闡述了已建小型水電站的增效擴容改造是一個復雜而系統的工程，需要認真分析，綜合考慮電站的整體效益，不僅要重視水輪機的選型，而且也要重視水輪發電機和電氣設備的改造，如果發電機和電氣設備不能與水輪機增效擴容相適應，將會給電站的安全可靠和經濟運行帶來隱，也難以真正達到增效擴容的目的。

篇（11）

中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：

一．引言。

我國是世界上河流資源眾多的國家之一，有著較為豐富的內河、內江資源。隨著經濟的快速發展，在河流和江河上開展的水利工程建設也越來越多。水利工程中的水電站建設一直是工程施工的重點控制內容，由于水電站主廠房需要放置發電機、水輪機等發電相關設備，同時，主廠房結構又多為單層建筑結構，在進行結構設計時多采用排架結構。排架結構在自身的平面內具有較強的承載能力和較好的鋼度，但由于各排架間的承載能力較為軟弱，在水利工程中，無論是在設計階段還是施工階段，都要引起高度重視。

二．水電站主廠房的結構布置設計。

1.水電站廠房的結構組成以及相關用途。

（1）水電站主廠房的上部結構：屋頂、排架柱、吊車梁、發電機層和安裝間樓板、圍護結構等，通常為鋼筋混凝土結構。

屋頂部分有層面板和屋架或是屋面大梁組成，屋面板的作用為遮風避雨，隔熱隔陽，屋面層部分包括隔熱層、防水層、保護層以及預制鋼筋混凝土大型屋面板。

排架柱是用來承受屋架、吊車梁、屋面大梁和外墻所傳遞的荷載，以及排架柱本身的重量，同時這些荷載通過排架柱傳給房下部結構中的大體積混凝土。

吊車梁是起吊部件在制動過程中操作的移動集中垂直荷載，或者是承載吊車荷載，在吊車起重部件的時候，將啟動和制動過程中產生的橫向和縱向水平荷載，傳給排架柱。

發電機層樓板需要承載自重、人的活荷載、機電設備靜荷載；安裝間的樓板承受安裝機組或機組檢修時的荷載和自重。

由外墻、抗風柱、圈梁以及聯系梁等組成的圍護結構，能承受風荷載，同時承載梁上磚墻傳下的自重和荷載，將荷載傳給壁柱或排架柱。

（2）水電廠主廠房的下部結構。

水電站主廠房的下部結構包括：發電機機墩、蝸殼及固定導葉、尾水管等，下部結構一般為大體積水工鋼筋混凝土結構。

發電機機墩承載著發電機的自重、水輪機軸向水壓力和機墩自身重量，并將自重力量傳遞給蝸殼混凝土和座環。

蝸殼和固定導葉是將機墩傳遞下來的荷載傳到尾水管上。尾水管將水輪機座環傳遞過來的荷載，通過尾水管的框架結構傳到基礎上。

三.水電站的主廠房架構設計。

1.選擇立柱截面形式。

在水電站的主廠房中，其結構立柱一般都是采用矩形截面，尤其是在吊車的起重能力超過10噸以上時，下柱的截面高度不應小于下柱高度的1/12，截面的寬度應不小于下柱高度的1/25。立柱高度根據廠房頂梁定的高程與發電機層地面的高程差來確定。在一般情況下，水電站的主廠房排架柱的截面尺寸基本上都比較大，這是為了滿足強度和穩定的要求。柱截面的選擇要能滿足頂端的橫向位移的控制要求。

2.廠房屋面板荷載計算以及型號選擇。

發電站的主廠房一般選擇安全等級為二級以上的大型屋面板，屋面板無懸掛荷載，其抗震設計的強度為6度。由于屋面的活荷載與雪荷載部同時都存在，屋面具有較大的活荷載，因此要根據實際屋面的荷載設計，布置屋架的上、下弦支撐。

3.吊車梁設計。

設計吊車梁的截面時，由于T形截面具有較大的鋼度，同時具有較好的抗扭性能，在固定軌道時較為方便，在進行檢查時擁有較寬的走道，比較適合大、中型的吊車梁，因此一般在選擇吊車梁的截面時多采用T形截面。

4.確定控制截面和荷載作用中的內力組合。

根據排架柱受力的特點，分別取牛腿處截面、上柱底面和下柱底面（采用室內廠房地面的下0.5米處為下柱的柱底），為排架柱配筋計算的控制截面。在廠房橫向跨度較小、吊車的荷載受力不大時，也可以將柱底截面作為控制下柱的配筋，并且把柱底面的截面內力值作為柱基設計的依據。如果水電站處于地震帶上，要在內力計算和組合中，包含地震作用下的控制截面內力。

5.排架內力計算。

排架的內力計算和內力的組合采用手算極為復雜，因此在條件允許的情況下，盡量多采用電算方法。采用電算方法時，可使用由我國建筑科學研究院研發的CAD系統PMCBC平面結構或PKPM結構設計軟件，根據水電站的實際情況，結合在施工地區的地震作用的內力計算和組合，編制計算程序。同時，依據各個截面的內力，通過系統計算，確定柱的配筋。設置配筋時，為避免其他不確定因素造成影響，設計中盡量采用對稱配筋設計。

進行排架設計時，要根據下部柱子的高度和牛腿的尺寸作為參考，來計算柱截面的尺寸。根據屋面的防水層、砂漿找平層、加氣混凝土、預應力混凝土屋面板以及風荷載、雪荷載等因素的標準值計算屋面的恒荷載，了解屋面結構承載能力。由于排架承載的荷載包括屋蓋的自重、屋面的雪荷載、活荷載、吊車的荷載、橫向風荷載等，在進行計算時要采用各項荷載的標準值，在此基礎之上，才能進行內力組合。

6.排架結構注意事項。

（1）水電站采用鋼筋混凝土的單層排架結構，一般不適合采用磚山墻承重，而應該在廠房的兩端位置設置端排架。要在屋架和山墻頂部相對應的高度位置上設置鋼筋混凝土臥梁，并要和屋架端頭上部高度處的圈梁保持連續的封閉。

（2）水電站的主廠房中設置有吊車時，排架柱的預埋件通常都較多，因此在進行排架結構設計時，要將各個位置、尺寸、數目進行仔細核對，避免在施工中由于位置錯誤或尺寸偏差，造成屋面梁構件、吊車梁等無法準確安裝。

（3）在排架結構設計時，為了提高結構的抗震能力，加強結構的整體性，要在柱外側沿著豎向位置每隔500mm的位置上留出2∮6鋼筋和外墻體的拉結。同時在外墻的圈梁上的對應位置上，設置不超過∮12的拉結筋。在主廠房的電氣設計中，為保證生產照明，在柱上要設置照明燈具，燈具設置高度要以具體情況而定，以符合安全生產要求為度。在進行柱的預制時，要做好電線管的預埋，以便于后期的電線施工。

（4）水電站的主廠房設計時，考慮在地震的作用下，廠房的角柱柱頭處于雙向地震的作用，同時抗震強度為角柱較強，而中間排架較弱，同時受到側向的變形約束和縱向壓彎作用，為了避免施工后由于地震作用，發生角柱頂部的開裂，造成端屋架塌落和柱頭折斷，在進行結構設計時，要提高主廠房中的角柱柱頭密箍筋的直徑。

（5）為了提高水電站單層廠房的抗震驗算，要進行橫向和縱向兩個方面的驗算。一般來講，在設計結構能滿足規范和要求的條件下，七度時的一類、二類場地，在柱的高度低于10米，而且排架結構的兩端具有墻支撐的單跨度廠房中，可以不進行橫向和縱向截面的抗震驗算。但為了提高水電站在施工完成后的服務年限，保障水電站的正常生產，進行結構設計時，盡可能要考慮抗震作用，有條件的盡量進行橫向和縱向的抗震驗算。

四．結束語

水電站的排架柱承載著結構中的荷載，其控制截面的內力和組合較難控制。本文就排架結構的設計進行了簡單分析，提出了一定的解決方法。由于水電站主廠房的排架結構設計、施工、管理和控制都需要嚴謹的科學態度和專業的操作技能，因此，加強水電站施工建設，完善廠房的排架柱設計，有待大家的共同努力。

參考文獻：

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