[工学]江坪河水电站安全设计.doc

江坪河水电站安全设计摘 要江坪河水电站位于溇水干流上游河段，湖北省鹤峰县走马镇阳河乡，坝址位于崇山峻岭之中的峡谷中，江坪河水电站工程为溇水干流上游龙头水库，具有多年调节性能，开发任务以发电为主，兼顾防洪。江坪河水电站正常蓄水位470.00m，死水位427.00m，有效库容6.78亿m3，电站装机容量45万kW，安装2台单机容量为22.5万kW的混流式水轮发电机组。为保障水电站的在设计、施工、运行等各个阶段的安全稳定。本文对该水电站进行了安全设计。本文的结构如下第一部分，对水电站进行了简单的介绍，包括其地理位置和水文气象条件。第二部分，水电站总体布置安全设计，主要针对枢纽和厂房的布置。第三部分，水电站施工期安全设计，涉及到土方开挖、临时用电、起重作业、爆破作业、劳动组织等方面。第四部分，水电站的消防安全设计。包括设计原则、厂房的火灾危险性分析、防火分区和安全出口设计、建筑物和机电设备消防设计、消防电气设计。第五部分，从防触电和防静电两个方面对水电站的电气安全进行了初步设计。第六部分，电站机械安全设计。主要针对了两个大型机械进行了安全设计，即水轮机和桥式起重机的安全设计。第七部分，从管理上对水电站的安全运行进行了设计。包括安全管理机构设计、安全管理制度建设、应急预案等。此外，本文还对施工期临时用电安全，进行了较为详细的设计。希望本文所提到的有感安全设计对江坪河水电站的安全运行以及其它类似电站的设计、建设和运行等有一定的借鉴意义。关键词：水电站，安全设计，施工，消防，电气，机械，安全管理。目 录摘 要1目 录2前 言51江坪河水电站工程简介61.1水电站地理位置61.2水电站水文气象条件61.3总平面布置71.4枢纽主要建筑物及设备介绍82水电站总体布置安全设计92.1枢纽布置安全设计92.1.1设计标准与规定92.1.2挡水建筑物安全设计122.1.3泄水建筑物安全设计122.1.4引水发电系统安全设计122.2厂房布置安全设计132.2.1水电站厂房设计概述132.2.2江坪河水电站厂房设计要求142.2.3厂房设计程序162.2.4主厂房的布置172.2.5主厂房的轮廓尺寸182.2.6副厂房的位置192.2.7厂房的采光、通风、交通及防火213施工期安全设计213.1土石方开挖作业安全设计223.1.1围堰施工安全设计223.1.2厂房开挖工程安全设计243.1.3土方工程与基坑工程253.1.4常见事故防治措施273.2临时用电安全设计293.2.1施工临时用电的特点293.2.2临时用电施工组织设计303.2.3施工现场配电箱及开关箱设计313.2.4系统漏电保护设计313.2.5系统保护零线的设计313.2.6施工现场用电线路敷设设计323.2.7施工现场电缆线路选用设计323.2.8照明和生活用电设计323.2.9维护使用设计333.2.10临时用电安全技术档案333.2.11其它注意事项333.3起重作业安全设计343.3.1起重作业事故归类343.3.2起重作业安全防范措施353.4爆破作业安全设计363.4.1施工爆破危险源分析363.4.2爆破作业安全防范措施363.5劳动组织安全设计373.5.1优化劳动组织的策略和措施373.5.2建立完善与劳动组织相配套的薪酬制度384消防安全设计384.1水电站消防设计原则384.2厂房的火灾危险性分类和耐火等级384.2.1划分标准384.2.2或在危险性分析394.2防火分区及安全出口设计404.2.1江坪河水电站防火分区404.2.2江坪河水电站安全出口设计414.3电站建筑物及有关机电设备消防设计414.3.1建筑物的消防设计414.3.2机电设备消防设计414.4消防电气设计424.4.1消防电源及配电系统424.4.2火灾事故照明和疏散标志434.5消防技术标准435电气安全设计435.1防触电设计445.1.1触电的概念445.1.2触电防护技术措施445.1.3触电防护管理措施465.2防静电设计465.2.1静电的形成与危害465.2.2静电的防护措施475.3防雷电设计495.3.1雷电的产生、特点、分类495.3.2江坪河水电站防雷电设计参数确定495.3.3电子设备防雷电设计495.3.4建筑物防雷电设计505.3.5人体防雷电设计516机械安全设计516.1水轮机安全设计516.1.1水轮机技术要求516.1.2水轮机安全设计526.2桥式起重机安全设计536.2.1桥式起重机简介536.2.2桥式起重机各部件安全运行设计537安全管理设计577.1安全管理机构设计587.1.1一般安全组织机构设置587.1.2组织机构优化587.2日常安全管理制度设计597.2.1安全生产方面制度597.2.2设备技术管理方面制度597.2.3人员安全行为制度607.3应急预案设计617.3.1水电站的应急体系建设617.3.2火灾爆炸事故应急预案设计61结 语63参考文献63前 言我国水力资源蕴藏量居世界首位，根据2003年的水力资源复核成果，我国水能蕴藏量1万千瓦以上的河流33886条，水力资源理论蕴藏量为年电量6.08万亿千瓦时，总计约占世界总量的1/6。2005年底我国发电装机容量达到5亿千瓦，其中水电1.17亿千瓦，占23.4%，但与发达国家相比，我国水电开发程度仍处于较低水平，尚有较大的开发潜力。根据预测，到2020年，我国的发电装机将达到10亿千瓦，仅发电对煤炭年需求量至少在20亿吨以上，而按我国煤炭生产能力和发展规划来讲，这几乎是不可能的。由于核电发展受铀矿资源等制约，而可再生能源开发尚处于初级阶段，在2020年前均很难占有较大比重。因此，开发水电减少燃煤是从整体上保护我国生态环境的重大措施。水能资源无污染，是清洁可再生能源，符合可持续发展战略，但水电工程带来的负面影响也不容忽视，水电的建设会引起河流水沙运动机制的改变、淹没土地、水库移民、生态环境、泥沙淤积等方面的问题，特别是水库移民和生态环境问题目前最受关注。此外，水电站在前期设计的时候要充分考虑其在是施工、运行等各个时期所面临的问题，特别是安全方面的问题。因此，要在水电站开始施工运行之前要有具体的安全设计。湖北省溇水江坪河水电站位于溇水干流上游河段、湖北省鹤峰县走马镇阳河乡，该水库为溇水干流规划的五个梯级电站中的龙头水库。本文通过对该电站的实际情况进行调研，对该电站在选址、施工、运行等时期有关消防、电气、机械、管理等方面，根据国家有关规范，提出了具体的安全措施。希望本文提出的有关安全设计理念和措施对有关部门有一定的参考意义。1江坪河水电站工程简介江坪河水电站位于湖北省鹤峰县走马镇阳河乡溇水上游河段，该水库为溇水干流规划的五个梯级电站中的龙头水库。坝址区至走马镇16km，经走马镇向西至鹤峰县城84km，经走马镇向东至湖南省石门县城167km。江坪河水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有水产养殖、旅游等综合效益。根据江坪河水电站预可行性研究阶段成果，大坝正常蓄水位470.00m，汛期限制水位459.70m，死水位427.00m，相应库容13.66亿m3，调节库容6.78亿m3，具有多年调节能力。电站装机容量450MW，年利用小时数2142小时，多年平均发电量9.64亿kW·h。大坝采用面板堆石坝，在拦河坝左侧山体内设2条引水洞，引水至下游地面式发电厂房。主厂房全长73.50m，宽22.50m，安装2台单机容量225MW水轮发电机组，总装机容量450MW，保证出力68.3MW，多年平均发电量9638亿kW·h。1.1水电站地理位置江坪河水电站位于溇水干流上游河段，湖北省鹤峰县走马镇阳河乡。坝址区至走马镇19km，经走马镇向西84km至鹤峰县城为四级公路，经走马镇向东163km至湖南省石门县城为四级公路；坝址区往南有公路交通经湖南省桑植县至张家界市。1.2水电站水文气象条件江坪河水电站坝址的气象要素特征值、各频率月年平均流量成果、设计洪水成果分别见表1-2-1、表1-2-2、表1-2-3.表1-2-1象站累年气象要素特征值表项目单位数量发生时间多年平均降水量Mm1684.5最大1d降水量Mm277.8多年平均蒸发量Mm1000.5多年平均气温15.4历年极端最高气温40.01959-08-23历年极端最低气温-10.01977-01-30多年平均相对湿度%81多年平均风速m/s0.6历年最大风速/风向m/s14.0/ENE1974-06-14表1-2江坪河坝址各频率月年平均流量成果表 单位：m3/s项目频率P（%）5.020.050.075.095.01月33.021.213.08.916.092月54.134.320.012.87.203月10666.138.023.813.34月15011278.557.434.45月24917511784.052.36月32022314395.748.27月46830017287.430.38月31717078.742.324.99月20411858.028.47.4010月15796.651.728.19.3011月98.461.233.418.56.3812月42.927.315.910.15.72年平均12510078.163.546.9表1-2-3江坪河水电站坝址设计洪水成果表项目P（%）0.010.020.050.10.51.0Qm（m3/s）117001100010000937076206880W24h（亿m3）6.986.515.905.444.363.89W3d（亿m3）11.610.99.939.217.586.85W5d（亿m3）15.714.813.512.510.29.211.3总平面布置江坪河水电站枢纽工程由混凝土面板堆石坝、右岸泄洪放空系统、左岸引水发电系统、地面厂房等建筑物组成，临时建筑物主要包括右岸导流隧洞和上、下游土石围堰。泄洪放空系统设两孔溢洪道和一条泄洪放空洞，均平行布置于右岸坝头。泄洪放空系统金属结构包括溢洪道表孔工作门、溢洪道表孔检修门、泄洪放空洞工作门、泄洪放空洞事故门、泄洪放空洞检修门及其相应的启闭机械。泄洪放空洞布置于右岸，共一条。其出口处设工作闸门，事故闸门和一道检修闸门。引水发电系统采用地面厂房布置在左岸，共安装2台机组，每台机组为单进水口、单尾水管。其金属结构包括进水口拦污栅、进水口检修闸门、进水口快速事故闸门、尾水检修闸门及其相应的启闭机械。1.4枢纽主要建筑物及设备介绍1.该枢纽的主要建筑物有以下几种：（1）混凝土面板堆石坝：江坪河水电站面板堆石坝正常蓄水位470.00m，坝顶高程476.00m，防浪墙顶高程477.20m，最大坝高219.00m，坝顶长度414.00m，坝顶宽度10.00m，大坝上下游坡比均为1：1.4。（2）溢洪道：溢洪道布置于右岸坝头，表孔共2孔，堰顶高程为448.00m，孔口宽度14.00m。（3）泄洪放空洞：泄洪放空洞布置于右岸，共一条。其出口处设工作闸门，事故闸门和一道检修闸门。（4）引水建筑物：引水发电系统采用地面厂房布置在左岸，共安装2台机组，每台机组为单进水口、单尾水管。其金属结构包括进水口拦污栅、进水口检修闸门、进水口快速事故闸门、尾水检修闸门及其相应的启闭机械。（5）发电厂房：发电厂房采用引水式地面厂房。主厂房发电机层长39.0m，宽22.5m，高程为302.50m，布置有2台水轮发电机组，机组间距为19.0m。（6）其他建筑物布置：副厂房各层布置在主厂房的上游侧，在高程296.50m层布置有高压厂用变室、高压开关柜室、厂用变室和励磁变压器及熔断器柜等。2.该枢纽的设备主要是机电及金属结构，有以下几种：（1）水力机械：电站厂房为地面厂房，总装机450MW，从机组的制造运输条件、电站在电网中的作用及运行维护条件、各方案的土建工程量及设备投资等方面的综合比较，采用装机2台，单机容量225MW。（2）主要电气设备：江坪河水电站以kV级电压接入系统，电站出线回至水布垭500kV开关站，将全部电力电量送入主网。（3）电气设备布置：本电站水轮发电机组布置于地面主厂房，主变压器室和GIS开关站布置于副厂房。2水电站总体布置安全设计2.1枢纽布置安全设计江坪河水电站属等大（1）型工程枢纽工程，主要由挡水建筑物、泄水建筑物和引水发电系统组成。2.1.1设计标准与规定（1）洪水标准。永久一级建筑物设计洪水标准为1000年一遇洪水，校核标准为10000年一遇洪水加大10%。永久二级建筑物设计洪水标准为100年一遇洪水。（2）地震设防标准。坝址地震基本烈度为度，永久建筑物地震设防烈度为度。（3）枢纽泄洪规定。枢纽设备的泄洪能力，除满足水库防洪调度要求外，泄洪设备要留有余地，确保枢纽安全，需对枢纽泄洪设备的运用作出规定。水位和流量。枢纽特征水位及流量见表2-1-1。表2-1枢纽特征水位及流量项目前期后期正常水位156175防洪限制水位135145枯季消落水位14015520年一遇洪水最高库水位（m）150.7157.5枝城最大泄流量（m3/s）5670056700100年一遇洪水最高库水位（m）162.3166.9枝城最大泄流量（m3/s）56700567001000年一遇洪水最高库水位（m）170175坝址最大下泄量（m3/s）7100069800坝址最高下游水位（m3/s）76.676.4校核洪水最高库水位（m）180.4坝址最大下泄量（m3/s）102500（10000年一遇+10%）坝址最高下游水位（m3/s）83.1枯水期平均调节流量513005860永久通航水位及流量规定：最大通航量56700m3/s（相当于100年一遇下泄流量）；上游最高水位175m（初期运用156m），最低通航水位145m（初期运用135m）下游最高水位为73.8m，最低通航水位62m.设计高程基准面。设计高程基准面采用吴淞高程（黄海系统高程加1.77m）。江坪河水电站枢纽工程由混凝土面板堆石坝、右岸泄洪放空系统、左岸引水发电系统、地面厂房等建筑物组成，临时建筑物主要包括右岸导流隧洞和上、下游土石围堰。枢纽总布置见图2-1-1、2-1-2、2-1-3图2-1枢纽总布置（总体）图2-1-1枢纽总布置（总体）图2-1-2枢纽总布置（上游）图2-1-3枢纽总布置（下游）2.1.2挡水建筑物安全设计该水电站挡水建筑物设计为为混凝土面板堆石坝。坝顶高程为476.00m，坝顶宽10.0m，坝顶长度414.00m，最大坝高219.00m。坝顶上游设置L形防浪墙，防浪墙顶高程477.20m，下游设混凝土挡墙，大坝上游坡比为11.4，下游综合坡比为11.4，局部坡比11.36，设置4级马道，马道宽2m。坝体自上游向下游分为粘土铺盖层（A区）、盖重层（B区）、混凝土防渗面板、垫层料区（A区）、过渡区（A区）、主堆石区（B区）、次堆石区（C区）和下游面大块石护坡。A区顶高程370.00m，厚6.0m，B顶宽9m，上游坡12.0；A区垫层料水平宽度4.0m，采用龙王庙灰岩人工轧制；A区过渡料水平宽度6.0m，采用洞挖料和冰碛砾岩料；B区采用冰碛砾岩料，C采用开挖利用料和冰碛砾岩料。垫层料采用厚层灰岩人工轧制。过渡料采用洞挖利用料和冰渍砾岩料场料，主堆石料主要采用Zant冰渍砾岩。次堆石料采用大坝和泄洪建筑物开挖料中的可利用料，不足部分由冰渍砾岩料场开挖。2.1.3泄水建筑物安全设计泄水建筑物包括2孔溢洪道和1孔泄洪放空洞。（1）溢洪道。溢洪道为2条平行布置的隧洞式溢洪道，洞轴线间距35m，2条溢洪道孔口及隧洞断面尺寸相同，引水渠共用，进水渠底板高程438.50m。控制堰采用开敞式孔口，溢流堰采用WES实用堰，堰顶高程448.0m，孔口宽14m。泄槽采用无压隧洞型式，断面为城门洞型，隧洞宽度14m。隧洞式泄槽由底坡为10.8的陡坡段、半径为80.0m的反弧连接段、缓坡段及挑流鼻坎组成。（2）泄洪放空洞。泄洪放空洞由进水渠、进口检修塔、有压段、工作闸门控制段、明流隧洞段和挑流鼻坎组成。泄洪放空洞布置于右岸靠河床侧，明流隧洞段与溢洪道平行布置，轴线与溢洪道轴线相距28.5m。底板高程370m，进口检修塔顶高程478.5m，塔顶通过交通桥和公路与坝顶相接。下游消能采用挑流消能。2.1.4引水发电系统安全设计发电进水口布置在左岸坝轴线上游号冲沟位置，采用一机一洞供水方式。进水口为塔式，分两个孔段，每台机组一个孔段，两个孔段并排布置，孔段轴线间距15.9m。引水隧洞为圆形断面，每条引水洞包括上平段、上弯段（转弯半径40m，转角50°）、斜井（与水平面夹角50°）、下弯段（转弯半径40m，转角50°）和下平段几部分组成。发电站厂房布置于河床左侧陡岩下游的阶地上，系岸坡式地面厂房。电站安装2台混流式机组，单机容量225MW。主要建筑物包括主、副厂房、尾水建筑物、进厂公路、主变开关室及出线平台等。2.2厂房布置安全设计2.2.1水电站厂房设计概述1.水电站厂房的任务。水电站厂房是水能转为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺地引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。2.水电站厂房的组成。水电站厂房的组成可从不同角度划分。（1）从设备布置和运行要求的空间划分主厂房、副厂房、主变压器、开关站（户外配电装置）。水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。（2）从设备组成的系统划分水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统：水流系统、电流系统、电气控制设备系统、机械控制设备系统、辅助设备系统。（3）从水电站厂房的结构组成划分。水平面上可分为主机室和安装间。垂直面上，根据工程习惯主厂房以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。厂房的结构见图2-4。3.水电站厂房的类型。水电站厂房型式往往是随不同的地形、地质、水文等自然条件和水电站的开发方式、水能利用条件、下游水位的变化、水利枢纽的总体布置而定。水电站厂房类型划分方法很多，根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征，可分为三种基本类型：（1）引水式厂房。发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸，其轴线常平行河道。若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房（2）坝后式厂房：溢流式厂房和坝内式厂房。厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压管道引入厂房。（3）河床厂房。厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分，厂坝结构在河床上衔接为一体。如按机组主轴的装置方式分，水电站厂房还可分为立式机组厂房和卧式机组厂房。图2-2-1厂房组成示意图2.2.2江坪河水电站厂房设计要求发电厂房采用引水式地面厂房。主厂房发电机层长39.0m，宽22.5m，高程为302.50m，布置有2台水轮发电机组，机组间距为19.0m。副厂房各层布置在主厂房的上游侧，在高程296.50m层布置有高压厂用变室、高压开关柜室、厂用变室和励磁变压器及熔断器柜等。1电站等级与洪水标准。（1）水电站工程等级应根据其工程规模，装机容量，效益和在国民经济中的重要性按SL252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准的规定确定。（2）水电站厂房（包括厂区建筑物）应按其工程等级及挡水条件采取相应的洪水标准。（3）电站副厂房，主变压器场地，开关站，进厂交通等的防洪标准可按照非壅水厂房的防洪标准确定.对受淹时间短，经济损失不大的电站，经论证，其防洪标准允许适当降低。2厂区布置。（1）厂区布置应根据地形，地质，环境条件，结合整个枢纽的工程布局，按下列原则进行：合理布置主厂房，副厂房，主变压器场地，开关站，高低压引出线，进厂交通，发电引水及尾水建筑物等，使电站运行安全，管理和维护方便；妥善解决厂房和其它建筑物（包括泄洪，排沙，通航，过竹木，过鱼等）布置及运用的相互协调，避免干扰，保证电站安全和正常运行；考虑厂区消防，排水及检修的必要条件；少占或不占用农田，保护天然植被，保护环境，保护文物；作好总体规划及主要建筑物的建筑艺术处理，美化环境；统筹安排运行管理所必需的生产辅助设施；综合考虑施工程序，施工导流及首批机组发电投运的工期要求，优化各建筑物的布置。（2）厂房位置宜避开冲沟口和崩塌体，对可能发生的山洪淤积，泥石流或崩塌体等应采取相应的防御措施；厂房位于高陡坡下时，对边坡稳定要有充分的论证，并应设有安全保护措施及排水。（3）当压力管道采用明敷方式时，宜将厂房布置在免受事故水流直接冲击的方向；当不可避开时，应采取其他保护措施。（4）副厂房的位置和组成应注意与主变压器场地，主厂房的位置及环境要求相协调，经综合比较确定.同时应结合运行，管理方便的要求，合理利用有效空间，做到对外交通方便，通风，采光良好。（5）主变压器及开关站位置应结合安装检修，运输消防通道，进线出线，防火防爆等要求按下列原则确定：主变压器位置宜靠近主厂房，并宜与安装间高程相同.主变压器场地的防火防爆及通风散热等应符合有关规范规定；开关站宜靠近主变压器和中央控制室.应选择地基及边坡稳定地段或利用其他合适的场地进行布置，其进出线应避免跨越泄流建筑物的水跃区，射流区.开关站位置宜避开冲沟口，不能避开时，应对山洪，泥石流和崩塌体等采取预防措施；扩建和改建水电站厂房，应使新老建筑物及设施协调一致，确保老建筑物安全；施工期不影响或少影响发电；应考虑枢纽泄水建筑物泄水及下游梯级回水引起河床变化所造成的影响；应禁止因不恰当的弃渣而抬高厂房发电尾水位。3厂房内部布置。（1）厂房内部布置应根据水电站规模，厂房形式，机电设备，环境特点，土建设计等情况合理确定和分配各部分的尺寸及空间。（2）主厂房主机间的控制尺寸应按以下原则确定：主机间的长度和宽度应综合考虑机组台数，水轮机过流部件，发电机及风道尺寸，起重机吊运方式，进水阀及调速器位置，厂房结构要求，运行维护和厂内交通等因素确定；水轮机过流部件及机组支撑方式应按制造厂家提供的资料结合水工结构要求选择；机组段长度由水轮机蜗壳尺寸控制时，对金属蜗壳，机组段长度应满足蜗壳安装所需要的空间要求，最小空间尺寸不宜小于0.8m；如采用充水加压浇筑混凝土，尚需考虑安装及拆卸闷头和充水加压装置所需的空间；对混凝土蜗壳，其壁厚由强度，刚度及构造需要确定；机组段长度由发电机及其风道尺寸控制时，机组间距除满足设备布置要求外，还应保留必要宽度的通道；坝后式厂房机组段长度宜与坝体分缝相协调.对隧洞引水式厂房，还应与压力管道之间的岩体厚度相适应；当机组段有泄水，排沙孔时，应同时满足各孔口的结构强度，构造及施工要求；主机间的长度和宽度应满足起重机吊钩有效工作范围，进水阀，调速器等设备布置和厂内交通及结构尺寸要求.；主厂房水下，水上部分的结构尺寸宜相互协调，统一考虑。2.2.3厂房设计程序1收集资料。水电站厂房布置设计涉及到各种机电设备的布置与其相应的建筑结构布置，在进行其设计之前，应收集有关的原始资料。主要包括以下资料：（1）河流开发方案及建筑物等级。一条河流要开发，应先进行规划设计，确定修建梯级电站的先后顺序。故设计之初应有规划报告的批文作为依据。应根据工程规模、建坝高低、电站装机容量等，确定电站建筑物等级和相应的设计标准。此外还应了解对厂房的特殊要求。（2）地形资料：库区及取水枢纽1/20001/1000的地形图。坝址轴线处1/200的地形图。厂区枢纽处1/500的地形图。厂房所在处1/200的地形图。若为引水式电站，还应有1/20001/1000引水线路带状地形图。（3）工程地质和水文地质资料。厂区地质分析报告及图纸，对厂区所属范围的地质情况、岩层走向、倾角、断层走向、条数应有了解。厂区内有无滑坡体、厂区厂房后坡有无危岩孤石、枢纽及厂区的地震级别有多大，也应有了解。（4）水文及水能资料：包括站址的多年径流资料、水库的调洪方式、厂区所在河流的泥沙资料、河流冰凌资料以及山洪泥石流等资料、电站的装机容量、机组台数、电站的最大最小和加权平均水头、电站的运行方式、输电方向、电压等级、输电距离等。（5）施工组织资料：了解施工单位的施工技术水平，包括施工方法及设备，施工材料的运输条件，施工工期、施工单价等资料。（6）机组与辅助设备资料：主机组及总装图（立面和平面）及台数、发电机的尺寸和重量，冷却方式及通风道尺寸、水轮机型号、直径和重量，蜗壳和尾水管的型式和尺寸、变压器的台数、重量和尺寸、机旁盘、各种配电板、发电机引出线接地等装置图；油开关等的地脚螺栓基础图；调速器；高低压空气压缩机、水泵等尺寸及基础图；吊车的规格及技术资料。综上所述，要设计厂房，须在地形、地质、水文、气象、施工、机组等基本资料收集齐后，方可进行。2初步设计初步设计阶段的主要任务是通过技术经济论证，确定厂区总体布置、厂房内部布置等方案，具体包括：（1）阐述各比较方案的厂房及开关站布置的地形、地质、型式、布置、工程量、施工及运行条件、劳动力及造价等情况。各比较方案的优缺点和选定方案的论证。（2）主副厂房的内部布置、结构型式、面积、高程和主要尺寸的选定，厂房结构的稳定计算及工程地质处理措施等。（3）尾水建筑物的结构型式、控制高程、断面尺寸、长度、尾水闸门及操作平台布置的选定。尾水建筑物的水力计算以及提出尾水渠和下游河床防护整治措施方案的意见。（4）开关站和主变压器的位置、场地布置、面积、高程的选定。3技术设计技术设计阶段是在批准初步设计基础上进行各建筑物的详细设计。包括建筑物的细部布置、结构布置，确定主要结构的计算原则及编写出设计大纲，进行结构及构件的设计和计算。为施工组织设计和编制工程预算提供更详细的工程量，编制该阶段的设计文件，包括技术设计书、专题报告等。4施工详图施工详图阶段是在技术设计的基础上进行的。包括各建筑物的基础开挖图，边坡及基础处理图，混凝土浇筑分层分块图，各浇筑层预埋件图，各结构及构件钢筋图，水下结构的止水排水设计图，各建筑物的观测设备埋设图及其它构造详图。初步设计是关键，技术经济上是否合理主要取决于初步设计阶段，因此必须做到充分论证、精心设计。2.2.4主厂房的布置水电站主厂房是安装水轮发电机组及其辅助设备的场所，根据设备布置的需要通常在高度方向上分为数层，厂房内部布置应根据机电布置、设备安装、检修及运行要求结合水工结构布置统一考虑。包括以下工作：1发电机层设备布置。发电机层为安放水轮发电机组及辅助设备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡回检查机组、监视仪表的场所。主要设备有发电机、调速柜、油压装置、机旁盘、励磁盘、蝶阀孔、楼梯、吊物孔等图2-2-2 引水式水电站厂房枢纽各部分相互关系示意2水轮机层设备布置。水轮机层是指发电机层以下，蜗壳大块混凝土以上的这部分空间。在水轮机层一般布置调速器的接力器、水力机械辅助设备（如油、气、水管路）、电气设备（如发电机引出线、中性点引出线、接地、灭磁装置等）、厂用电的配电设备。3蜗壳层的布置蜗壳层除过水部分外，均为大体积混凝土，布置较为简单。4安装间的布置。包括安装间的位置与高程和安装间的面积和布置。2.2.5主厂房的轮廓尺寸水电站主厂房布置设计就是确定主厂房的空间尺寸。其设计原则是在满足设备布置和安装、维护、运行、管理的前提下，尽量减小厂房尺寸，以降低造价。水电站主厂房的空间尺寸指主厂房的长度、宽度和高度，其中长度和宽度称为厂房的平面尺寸。包括以下工作：1主厂房平面尺寸的确定。确定主厂房的长度、确定主厂房的宽度、确定主厂房的高度及各层高程如：水轮机的安装高程、主厂房基础开挖高程、水轮机层地面高程、发电机装置高程、发电机层楼板高程、起重机（吊车）的安装高程、屋顶高程、安装间的楼板高程等。2.2.6副厂房布置为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置的各种辅助机电设备、控制、试验、管理和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。一、副厂房的组成副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用等因素。大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房、检修试验副厂房、工作生活副厂房，见表12-1。2.2.6副厂房的位置副厂房的位置应紧靠主厂房，基本上布置在主厂房的上游侧。这种布置方式的优点是布置紧凑，电缆短，监视机组方便，主厂房下游侧采光通风条件良好。但电气设备线路与进水系统设备互相交叉干扰，引水道可能要增长。适用于引水式、坝后式水电站，坝后式厂房主要是利用厂坝之间的空间。副厂房平面布置设计的原则和要求：1中央控制室（简称中控室）。要求宽敞明亮、干燥舒适、安静，具有良好的工作环境。最好用玻璃作隔音墙隔开，既便于观察，又收到隔声效果。室内要求通风良好，光线均匀柔和，避免阳光直射至仪表盘面并设有防西晒的隔热遮阳措施，无噪声干扰，室内温度、湿度适当，以保证仪表的灵敏度和准确性。中控室面积根据电站规模、性质和对电站的要求而定，一般为60100m2。室内净高一般为45m。2集缆室。又称电缆夹层，布置在中控室和继电保护盘室的下层，面积等于或稍小于中央控制室。室内只有电缆和电缆吊架，布置简单，室内净高一般为23m，以工作人员能站立工作为宜。该层汇集来自主厂房和变电站的各种操作电缆，然后通往中控室的控制盘、操作盘。集缆室安全出口不少于两个，并应做好防潮设计。3继电保护盘室。布置在中控室附近，当开关站距主厂房较远，尤其是在高程相差很大情况下，可将输电线路保护盘室布置在开关站。4发电机电压配电装置室（低压开关室）。主要布置发电机电压母线和发电机电压断路器等设备，通常这些设备成套地集成于一个金属柜中，称为开关柜。这些开关柜布置在高度为45m、宽度为68m的房间中。低压开关室的位置布置在主变压器与发电机之间，与发电机层同高程的副厂房内。开关室一般不设窗户，要满足通风、防潮、防火、防爆的要求。开关室长度超过7m时，须两端设出口，超过60m或通向防爆间隔通道长度大于40m时，宜设三个出口，门朝外开，两个出口相距不宜超过30m，开关室不应布置在浴室或厕所下面。耐火等级不应低于2级。采用自然通风，当不能满足温度要求或发生事故排烟困难时，可考虑增设机械通风装置。5.通讯室及远动装置室。当输电电压在110kV以上时，为了电站与系统调度中心联系，由系统调度中心指挥电站运行，专设载波电话通讯室、自动电话交换机室、微波或其他无线电通讯室和远动装置室等。这些房间要毗邻于中控室且同一高程，室内最小高度为3.23.5m。要求防尘防震，避免过大的噪声、不应与蓄电池室或强电设备邻近。微波或其他无线电通讯室，应在其屋顶或附近设无线或微波发射塔。6.直流设备室。包括蓄电池室、储酸室、充电机室、通风机室及套间等。这些房间作为整套布置在一起，一般布置在副厂房的一端，并靠近用电设备，以缩短直流配电盘的电缆长度。不允许布置在中控室、配电装置室（开关室）和通讯室的上方，以免酸性残液渗到下面房间。其要求为：7厂用电设备室。厂用变压器可布置在厂外主变压器旁；如厂内有空间，也可布置在厂内，尽可能靠近开关室，以缩短连接母线的长度。每台厂用变压器应布置在防火、防爆的单独小间，并与水轮机层同高，且设专用走廊。厂变一般就地检修，门朝外开，地面有2坡度倾向集油槽（干式变压器可不设坡）。厂用高压成套开关柜，通常布置在水轮机层母线室附近，不宜布置在发电机层或距中控室太近。厂用低压配电装置，又称动力盘，一般应集中布置在单独房间。8母线廊道、母线室或母线竖井。发电机与主变压器之间的母线，一般要经过母线廊道、母线室或母线竖井引到主变压器。布置要满足安装、维修的要求。发电机母线廊道位置宜布置在发电机出线方向的一侧，并靠近主变、厂变的位置，其面积和层高取决于母线的数量和带电安全距离的要求。母线竖井应设有巡视、检修用的电梯和楼梯，每隔45m设维修平台，平台和楼梯宽度均不应小于0.8m。9.各种试验室和车间。电气试验室的试验对象是二次回路的设备和500V以下的电气设备，最好布置在中控室附近。电气试验室要求通风、防尘和防潮措施，不宜布置在尾水管上部。高压试验室应布置在与发电机同高程的安装间附近或副厂房内。电工修理间和电气工具间，应布置在靠近发电机层交通方便处。机修车间可单独布置在厂外，尽量靠近厂房。10办公室及生活用房。2.2.7厂房的采光、通风、交通及防火水电站厂房必须妥善考虑采光、通风、取暖、防潮、防火保安、交通运输等问题，以确保水电站的正常运行，并给运行人员提供良好的工作环境。1采光。地面厂房应尽可能采用自然采光，布置主副厂房时要考虑开窗的要求。主厂房自然采光主要靠厂房两侧的大窗，吊车梁以上的窗子主要起通风的作用，大窗开在构架柱之间的墙上，为长形独立窗。窗宽度不要太小，使照明均匀。窗的高度一般不小于房间进深的1/4。窗下槛在发电机层楼板以上不宜超过12m，以保证窗子附近有足够的光线。2通风。地面厂房应尽量采用自然通风。当自然通风达不到要求，或当下游水位过高而不能有效地采用自然通风时，或在产生过多热量的房间（如变压器室、配电装置室等），或在产生有害气体的房间（如蓄电池室、油处理室等），才装设人工通风。主副厂房的通风量应根据设备的发热量、散湿量和送排风参数等因素决定。要合理安排进出风口的位置以达到最佳的通风效果。水轮机层、水泵室、蝴蝶阀室等厂内潮湿部位采用以排湿为主的通风方式，对于产生有害气体的房间要设置专用的排风系统，以免有害气体渗入其他房间。人工通风系统的进风口要设在排风口上风，低于排风口但高于室外地面2m以上，要考虑