林家村水电站的优化设计 Microsoft Word 文档

刘 贵 雄

（宝鸡峡引渭灌溉管理局 咸阳 712000）

摘 要： 文章重点从水电站总体布置、土建设计、电气设计、技术供水等方面介绍了宝鸡峡林家村水电站的设计优化工作，涉及基础开挖，压力管道外包混凝土，厂房优化布置，新型大跨度网架结构在水电站主厂房中的应用，同时还有对设计缺陷的处理补救技术措施等可供同行借鉴。 关键词：水电站建设，设计优化，林家村水电站

1 电站总体布置优化。

渭河宝鸡峡段河床狭窄，河床总宽度不足120m，在大坝的总体布置上，除了满足排沙、泄洪所必须的空间宽度外，还要布置灌溉引水孔的位置，而左岸又紧靠陇海铁路，水电站厂房上游紧靠左岸挡水坝段，下游与南大墙相接，场地十分狭小，四周空间都受到制约。因此，在电站的布置设计中，通过以下措施较好的解决了场地狭小难以布置的困难。一是将主副厂房的右山墙排架柱布置在已建成的灌溉孔2.5m厚的左边墙之上 ，通过化学植筋解决排架柱的生根问题。二是压缩优化副厂房的平面布置和长度，通过压缩和右移既满足了主副厂房的长度要求，又减少了左岸山坡的开挖，保护了铁路安全。开关站通过优化的布置统一集中在室内开关室，使得发电机出线的6.3kv、主变升压后的10kv、站用电的400v开关柜集中于一室，布置整齐划一，便于管理。

2 土建设计优化 2.1 开挖范围及深度

设计施工图纸的开挖边坡为1︰0.5，开挖高度达630.0m，不仅开挖工程量大，而且影响左侧陇海铁路安全，如果按此开挖将形成高0－608＝32m的陡峭高边坡，可能影响铁路稳定，而且会大面积破坏山坡的植被，为此，在开挖放线时，根据现场岩石情况,业主决定改为1︰0.2的岩石边坡，根据主、副厂房实际轮廓尺寸，并考虑施工空间，确定了变更后的开挖范围。

原设计图中主副厂房底板厚度达3.0m，在施工中根据现场暴露的基岩情况，经过认真分析，及早预先作出了减少开挖深度的决定。

上述两项共计减少石方开挖近5000m3,约节省20万元. 2.2 副厂房布置方案的优化

原设计方案中副厂房从下向上共由三层组成，即608.0m层的励磁层、611.0m层的电缆层和620.0m层的中控室层。业主根据魏家堡电站的实践，竭力说服设计院将电缆层去掉，将中控室层的高度降为615.35m，从而与发电机层同高，方便了管理，降低了造价约24万元。

2.3 压力管道外包混凝土优化

主钢管内径4.6m，壁厚24mm，支钢管内径2.8m，壁厚20mm，电站压力管道既是暗埋，设计时也一般按明敷考虑有关荷载，原设计外包混凝土厚度3～5m不等，配钢筋φ25每米5根,在实际施工中经设计院同意后,钢筋外包混凝土厚度为1.0m，钢筋为φ18每米5根，包括钢管外侧及上部改为回填

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沙卵石，仅此一项减少混凝土1200m，节省投资约30万元。

2.4 屋盖结构的优化

主厂房屋盖跨度16.0m，长度42.5m。原设计的主厂房屋盖为钢筋混凝土薄腹梁，空心屋面板结构，不仅费用高，施工难度大，周期长，业主根据魏家堡、杨凌电站的体会，并受万家寨、三峡的启示，提出了网架彩钢夹心板屋面方案，网架为正放四角锥，支承在排架柱上端.此方案投资仅24万元，由江苏天地网架公司设计施工总承包。设计协调由业主负责.

实际证明，对大跨度的厂房屋盖，采用网架结构有较大的优越性，一是工期短，较钢筋混凝土结构屋盖缩短3～4个月工期，可以早早免受雨淋之苦,为设备安装创造良好的环境；二是费用低，较混凝土结构屋盖降低费用30～50％；三是美观大方，室内感观效果良好,而且网架便于布设照明系统，

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另外室外红色屋面鲜亮夺目。

2.5 安装间底板的优化设计

安装间是卸货和组装机组设备的场所,有重型汽车进出,是电站承受荷载最大的地方,与发电机层梁板荷载差别很大.设计院第一次施工图中，安装间地板板厚20cm，主梁为6.0m简支梁，高度h=600mm，配Ⅰ级钢筋仅Ag=1200mm2.在即将浇筑混凝土前的检查中，业主发现了这一严重问题，并经详细复核，

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认为梁高应从600mm增至700mm，主筋由Ⅰ级钢筋Ag=1200mm增加为Ⅱ级钢筋Ag=2500mm，并及时反馈设计单位，说明存在的问题，设计院及时补发了施工图纸，从而避免了因设计失误可能造成的安全事故。

2.6 关于主厂房排架柱生根深度的讨论

林家村水电站上、下游排架柱615.35m层以下为1.0m厚的C20钢筋混凝土墙，墙内配φ22钢筋，每米5根，排架柱的主筋就生根在墙内。但是设计院的设计是主筋从615.35m穿过5m高的墙体，下游排架柱生根在尾水顶板上，上游排架柱生根在压力管道上部，生根深度5.5cm。在实施施工中，上部图纸出案时，已无法实现上述要求，为此业主技术人员分析后，认为排架为小偏心受压构件，生根深度满足一般的锚固深度即可，并按此完成施工，院方提出了异议，要求加固上、下游混凝土墙，为此，业主咨询了水工钢筋混凝土规范的主编专家，终于说服了院方，实际运行情况也证明了这一方案的安全可靠，为此，对小偏心的排架柱，生根深度满足一般锚固深度即可。

3 电气设计的优化

3.1 送出工程电压等级的选择

初设方案时送出工程电压等级按3.5KV考虑，并入福临堡变，后因福临堡变容量有限，并网点改为玉涧变110KV，省电力设计院对110KV和10KV两种方案进行了经济分析，10KV虽然为双回路线路，运行成本较高，但费用仅为400万元，较110KV节省费用近500万元。

3.2 开关站的优化布置

改为10KV并网后，使开关站大为简化。设计院为此考虑了室外的开关站，面积约30m2，这样的布置不仅使得副厂房后主变区域变得零乱，不协调，而且增加土建费用，为此，业主经过研究，考虑高、低压室空间较大情况，决定拆除隔墙，将开关站的10KV高压柜移至室内，在底板上开进出线孔，并对开孔的梁板分别进行了炭纤维和粘钢加固，满足了使用要求，确保了安全。

3.3 励磁层布置的优化

608m层的布置较为分散，三台励磁变相对集中，厂用低压变和励磁柜较为分散，为此，在实际的安装过程中，将三台励磁柜和干式变统统移至励磁变区域，这样，设备布置整齐划一，便于管理，而且为电站腾出了备用设备的库房空间，更有效的利用了空间。

4 电站技术供水的优化

根据设备厂房的资料，三台机组技术供水需水量为190m3/h，但是此区域的地下水极其匮乏，没有像魏家堡电那样有丰富的地下水可供利用。而且渭河水含沙量较大,且水质较差，要利用渭河水源，需另建200m3/h的水处理厂，费用昂贵.为此，业主经过研究有关资料，并实际考察，采用了四川大学的循环冷却供水技术，解决了这一关键难题。这一系统由循环水池、管路、加压泵和尾水冷却器四部分组成，原理为水泵将冷水加压送至定子冷却器，温升后经过尾水冷却器，通过流动的水流带走热量，实现热交换，后循环回至清水池，每个循环降温3℃.循环水池由大坝的渗流排水系统补水,水质水量均满足要求.几年实践证明循环供水技术效果良好。

5油系统的优化设计

按照设计院的设计，林家村水电站的油系统由三台油泵，一台真空滤油机、一台压力滤油机、一台透平油滤油机，两个透平油罐及其管路组成，业主根据魏家堡电站运行经验及电站的实际情况对油泵系统进行了简化。魏家堡电站建成运行至今，已四年有余，真空滤油机从未用过，林家村水电站作为一个总装机8000KW的小型电站，且距离城区较近，采购方便，无需透平油罐及复杂的油处理系统，据此，业主将整个油系统的设备简化为只有一台手车式的压力滤油机，节约投资30余万元。

6 结束语

水电站设计是一个较为复杂的系统工程，涉及的专业有水工、电气、机械、计算机技术等，设计成果往往和现场有差异，这就要求建设管理人员掌握实际情况，及时和设计人员沟通，将科学、经济、合理的设计方案用于工程，通过林家村电站的设计优化，减少了施工难度，保证了工程安全，降低了工程造价，取得了较大的经济效益，受到了各方的好评。

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