第2章　机电设备布置

2.1　水力机械

工程区域室外最高气温38.5℃，室外最低气温-32.8℃，年平均气温6.3℃。上水库正常蓄水位1940.00m，死水位1903.00m，消落深度37m，上水库有效库容637.73万m3；下水库正常蓄水位1400.00m，死水位1355.00m，消落深度45m，下水库有效库容666.10万m3。电站最大毛水头585m，最小毛水头503m，额定水头521m。

电站区域天然河流哈拉沁沟，其水流含沙状况较严重，多年平均含沙量中悬移质高达24.8kg/m3。悬移质中值粒径为0.013mm，平均粒径为0.040mm，主要成分为石英、长石，棱尖状矿物含量较多，占78.5%左右，泥沙硬度大都在莫氏6度以上。经技术经济比较，在电站下库设置拦沙坝。设拦沙坝后，过机泥沙量可按0.1kg/m3考虑。

流道系统损失水道水头损失计算如下：

Δh=kQ2

式中：Q为过机流量，m3/s；Δh为水道水头损失，m。

流道系统损失水道水头损失见表2.1.1。

2.1.1　机型选择

电站毛水头为503～585m，属于500m水头段，适用的机型有多级混流可逆式水泵水轮机、组合式水泵水轮机和单级混流可逆式水泵水轮机三种机型。

多级可逆式水泵水轮机在西欧国家采用较多，一般只能带固定负荷运行，不能作旋转备用和调相运行，不能满足内蒙古西部电网调峰调频的要求，故不考虑此种机型。组合式水泵水轮机结构复杂、制造成本大、所需工程量大，此种机型特别适用于抽水蓄能电站在抽水和发电有不同要求的场合，或对抽水和发电的装机容量要求不同的场合，对本电站来说没有优越性。

根据国内外已建的与本电站水头相近的抽水蓄能电站机组资料分析，单级混流可逆式水泵水轮机是300～600m水头段应用最广泛的一种机型，其具有结构紧凑、厂房土建工程量较小的优点。单级混流可逆式水泵水轮机单机出力已突破450MW，扬程已达到778m。

根据本电站的工作水头及水头变幅情况，及其在电网中所承担的任务，呼和浩特抽水蓄能电站水泵水轮机机型采用立轴单级混流可逆式水泵水轮机。

2.1.2　机组主要参数选择

（1）机组台数及单机容量选择。

电站装机容量为1200MW，根据国内外机组制造水平及电力系统的要求，相应的机组台数可以考虑设三、四、五、六台几种方案。

三台机方案单机容量偏大，单机容量为400MW，按目前国内机组制造厂商的生产条件和实际情况，机组生产制造较困难，且运行方式不灵活，不宜采用。五台机方案的枢纽布置困难，主接线复杂。故选择电站的装机台数主要比较四台机和六台机两个方案。

采用六台机方案，单机容量较小，机组调度比较灵活，厂房的跨度也较小，电站需配备的桥式起重机的额定容量也较少。但与四台机方案相比，不仅厂房的总长度增加约20%，引水系统的布置也较复杂，土建工程量增加。而且由于机组台数多，机组总重将重约20%，另外机电附属设备的数量将增加较多。在总投资额上，六台机方案比四台机方案要增加10%以上。

采用四台机方案，由于单机容量较大，厂房的宽度比六台机方案加大1.5m左右，但厂房的长度较六台机方案短20%。且国内已建或在建的装机容量1200MW的电站，如天荒坪抽水蓄能电站、广州一期和二期、宝泉及惠州抽水蓄能电站，均采用四台机，单机容量为300MW的方案。

经综合分析，选择机组台数为四台、单机容量为300MW的方案。

（2）机组主要参数选择。

机组参数的确定主要依据水轮机及水泵的基本公式。能量参数的选择参考了国内外已建电站的参数、经验公式，以及国外一些制造厂家为呼和浩特电站提供的资料。

1）额定水头的选择。在预可研阶段，电站水泵水轮机拟定额定水头为513m。根据电站水头及变幅情况，参考其他类似工程的设计经验及主机制造厂交流资料，拟定513m、517m、521m、525m 4个额定水头方案进行技术经济比较。各方案主要动能指标比较见表2.1.2。

从机组制造和稳定运行方面看，水泵水轮机随着额定水头的提高，水轮机工况的运行范围就越靠近最优效率区，对机组运行稳定就越有利。如果额定水头过低，对水泵水轮机的水力设计和制造会带来一定的困难。参考众多的水泵水轮机设计资料，水轮机最大水头与额定水头的比值一般控制在1.1左右。四个方案中，方案一和方案二的比值较大一些，方案三和方案四都接近1.1。根据经验，当Hpmax/Htmin＜1.22或Hpmax/Hpmin＜1.28时，水泵水轮机运行是稳定的。本电站Hpmax/Htmin=1.204，Hpmax/Hpmin=1.163，均略小于经验值，各方案均处于稳定运行区域内（图2.1.1）。从额定水头稳定统计曲线（图2.1.2）看，各方案均处于稳定运行区域内，以方案四为优，方案三、方案二次之，方案一较差。由于本电站水头高、变幅大，为了保证电站机组安全稳定经济运行，优化水轮机工况和水泵工况参数匹配，与三个主机制造厂家进行了技术交流，均希望提高额定水头，以利于机组设计制造及安全稳定运行。因此额定水头宜选高值。

从动能指标方面看，随着额定水头的提高，电站满发运行小时数随之减少，受阻时间随之加长，相应的日发电量随之减少，在一定程度上削弱了电站的调峰能力，影响电站效益。因此，额定水头不宜太高，以日满发时间不少于4h为宜。

综合考虑电站的发电指标、经济指标、电网调峰需求、机组设计制造以及稳定运行要求等多重因素，并借鉴国内其他蓄能电站额定水头确定经验，确定电站额定水头为521m。

2）转速和比转速。水泵水轮机比转速是机组的一个重要参数。随着水泵水轮机设计、制造水平的不断提高，目前总的趋势是朝着高比转速的方向发展。比转速过低，机组的效率会明显下降。比转速提高，机组的同步转速也将提高，机组重量随之减轻，机组尺寸及厂房尺寸也随之减小，可降低工程投资。但机组比转速的提高将使空蚀特性变得不利，要增加机组的淹没深度，土建工程量增加。并且随着机组比转速的提高，机组的Kp值增大，相应地加大了水泵水轮机的制造难度。

根据呼和浩特抽水蓄能电站的水头参数，采用国内外经验公式计算本电站机组的比转速及其平均值，计算结果见表2.1.3。

根据以上经验公式计算出比转速平均值，计算出在水泵工况机组的转速n。

式中：nsp取31.39m·m3/s；Qpmin取55.9m3。

从计算结果看出，有n=428.6r/min、500r/min、600r/min三档转速可供选择。三种转速方案的nsp、Kp、nst值见表2.1.4。

从表2.1.4可知，方案一水泵工况的比转速为29.6m·m3/s＜30m·m3/s，比转速选择较低时，机组的效率将下降很快。方案三水泵工况的比转速高达41.5m·m3/s，虽然高的比转速能带来较高的效率，但机组的比转速系统Kp高达4454，比当前已建或在建的大型抽水蓄能电站的机组的Kp值要高出许多，尤其是本电站机组将国产化，显然方案三不适合本电站。方案二的水泵工况比转速为34.5m·m3/s，这与广州一期、广州二期、天荒坪、十三陵这些国内已投产多年的抽水蓄能电站的相应参数比较接近，且300MW、500r/min的发电机制造技术也较为成熟。

综上所述，本电站的机组转速定为：n=500r/min，水泵工况最小扬程时的比转速nsp=34.8m·m3/s，相应的Kp=3735；水轮机工况额定水头时的比转速nst=111.1m·kW。

3）吸出高度及机组安装高程。对可逆式水泵水轮机来说，水泵工况的空化性能较差，因此在确定机组吸出高度时，主要考虑水泵工况的运行条件，并按无空化设计。本电站的水头较高，转速较高，要求的机组淹没深度也较深。根据国内外计算吸出高度的经验公式，得出机组的吸出高度及其平均值，见表2.1.5。

从表2.1.5可看出，通过经验公式计算出的Hs值为-50～-77.4m。国内与本电站水头相近、容量相同的电站有：天荒坪、广州一期、广州二期及宝泉等抽水蓄能电站，它们的机组淹没深度均为-70m（表2.1.6）。但本电站与上述几个电站相比有海拔高、水头变幅大及尾水洞较长的特点。综合考虑气蚀、调保计算（避免过渡过程中出现水柱分离现象）等各方面的因素，机组淹没深度选择为-75m。

电站的下水库死水位为1355.00m，机组的安装高程为1280.00m。

4）机组效率。没有机组的模型综合特性曲线，机组效率选择主要参考了国内外已建450～600m蓄能电站机组的参数，并根据几个咨询厂家提供的资料进行修正后初定。下面按发电时间的先后顺序列出了一些国内外与本电站接近的大容量、水头为450～600m的抽水蓄能电站的主要参数，见表2.1.7。

机组的效率与机组的水头、单机出力、比转速、转轮的叶型等许多因素都有关系。由表2.1.7可以看出，随着时间的推移，机组的制造水平提高，机组效率略有提高。本电站的水头较高，机组比转速适中（比天荒坪略高，比广州一期、广州二期略低），考虑机组的运行稳定性，并参考了国外几个厂家为呼和浩特抽水蓄能电站提供的资料，各工况的效率初值选择见表2.1.8。

5）机组稳定性分析。电站的水头变幅较大，因此需对机组的运行稳定性有足够的重视。

可逆式水泵水轮机具有双向运行的工作特点，决定了机组的运行状况比常规的水轮机要复杂。由于水泵工况导叶调节性能差，故其高效率范围比较窄，泵在大流量区（低扬程）要受空化特性的限制，在小流量区（高扬程）又必须避免泵的进口发生二次回流。因此在水力设计时一般希望电站的水头/扬程变幅较小。

根据多年的实践经验，国外的制造厂认为混流式水泵水轮机的泵工况最大扬程和水轮机最小水头的比值Hpmax/Htmin与水轮机最大水头Htmax之间的对应曲线来衡量机组的稳定性能。接近曲线或在曲线上部都被认为机组的稳定性较差，如图2.1.2所示。

国内外部分450～600m水头段电站的水头和扬程资料见表2.1.9。

从表2.1.9中可以看出，在500m水头段的大型抽水蓄能电站中，本电站的水头/扬程变幅无论是绝对值还是相对值都较大，从图2.1.2中可以看出，本电站的位置接近水头变幅限制线。

美国垦务局曾建议单转速水泵水轮机水泵工况扬程变幅见表2.1.10。

本电站的水泵比转速水泵工况下最小扬程时比转速nsp=34.8m·m3/s，水轮机工况比转速nst=111.1m·kW，表2.1.10中的要求为Hpmax/Hpmin＜1.28，现本电站的Hpmax/Hpmin=1.16，在要求范围内。

综合以上分析，本电站的水头变幅较大，但仍处在单转速混流可逆式水泵水轮机的稳定范围内。

2.1.3　调速系统

（1）调速系统设备的选择。

调速器选用比例、积分、微分调节规律（PID）为基础的数字式电液调速器，即微机调速器。主配压阀直径为150mm。调速系统能对水泵水轮机实行自动和手动控制，并具有分段关闭导水叶功能。调速器、调速器用油压装置将随主机供货。

（2）操作油压选择。

机组调速系统操作用油压等级一般为6～12MPa，压力等级选择直接决定了调速系统的设备选择。国外有些电站曾用过10MPa，选择较高压力的系统可使整个系统设备尺寸小，布置较方便，压缩气体与油的接触面小，可减少对油的氧化。但随着压力等级的提高，制造及控制系统难度的加大，同时该方案要求压水供气系统与调速系统分开，在设备选择及布置上会造成一定的困难。现国内几个在建的或已投产的抽水蓄能电站的压力选择一般为6～8MPa。

选择调速系统的额定压力为6.4MPa，气源取自全厂中压压缩空气系统，经减压后供气（由8MPa减至6.4MPa）。

（3）设备布置。

调速柜、压力油罐和集油箱布置在母线层的上游侧，地面高程为1288.80m；电气盘柜布置在发电机层，地面高程为1295.00m。

2.1.4　进水阀

（1）形式选择。

引水系统采用一管二机，在每台水泵水轮机蜗壳进口设置有进水阀，作为水泵工况启动、机组调相、机组正常停机和事故停机、截断水流的设备。

常用的进水阀有两种形式，即蝴蝶阀和球形阀。一般蝴蝶阀适用于电站水头低于200m的电站，而球形阀则广泛应用于水头高于200m的电站，尤其是在起停操作频繁、管道压力波动大、密封性要求高的抽水蓄能电站。电站的额定水头为521m，属高水头电站，进水阀选用球形阀。根据估算的蜗壳进口直径，初选球形阀的公称直径为2.2m。

（2）操作油压选择。

球形阀的操作采用压力油操作，油压要满足最大动水操作力矩要求，另外也要考虑调速系统的油压等级的配置。根据以上的原则，球形阀操作油压也选用6.4MPa，气源取自全厂中压压缩空气系统，经减压后供气（由8MPa减至6.4MPa）。球形阀用油压装置每台机配一套，球形阀和球形阀操作用油压装置及控制柜将随主机供货。球形阀压力油罐及控制装置等设备布置在水轮机层。

2.1.5　电站辅助设备选择

（1）厂内起重机选择。

1）额定起重量。根据厂家咨询资料和参照相同容量电站的参数，厂内最大的起重件为发电机转子带轴，约为400t；考虑起吊转子时的平衡梁及吊具（约70t），总起吊量约为470t左右。根据这个重量，起重机的起重量选为500t。

2）起重机形式选择。在水电站中，运用最多的是双小车桥式起重机和单小车桥式起重机。采用双小车桥式起重机的造价较低，但轮压较大，且在机组的安装高峰期间运行不灵活。采用两台单小车桥式起重机的一次投入较大，但运行灵活，轮压小，特别考虑到机组安装期间机组安装与厂房混凝土施工吊运频繁，相互的干扰影响小。选用两台250t/50t单小车桥式起重机，另外为便于小件的吊运，再配置两台10t的电动葫芦，分别安装在两台桥式起重机的大梁上。

3）起重机参数的选择。根据主厂房及机组的布置，并参考当前主流厂家的资料，来确定桥式起重机的特性参数、外形尺寸及吊运限制线。

主、副钩额定起重量250t/50t/10t，桥式起重机跨度22.5m，起重机高度（轨顶至桥式起重机最高点距离）不大于5500mm，起重机最大宽度不大于11000mm，起升高度：主钩不小于26m、副钩不小于33m。

（2）技术供水系统。

技术供水系统主要提供发电/电动机空气冷却器用水，发电/电动机上导轴承、推力轴承、下导轴承及水导轴承冷却用水，油压装置油槽冷却器的冷却用水，机组主轴密封和转轮密封环润滑水，水冷式高压空压机、深井泵润滑冷却水，水冷式主变压器冷却用水，变频器冷却用水，变压器空载冷却用水等。通过计算，再参考相似电站的资料，每台机组技术供水量定为1400m3/h。

根据枢纽建筑物布置情况，机组主供水系统采用水泵单元供水与全厂低压供水相结合。机组冷却供水采用水泵单元供水，从尾水管取水作为全厂技术供水水源。全厂低压供水负责为其他公用设备的冷却、主变空载供水及机电消防用水，水源取自下水库。

每台机组设两台技术供水泵，一台工作，一台备用。水泵从每台机组的尾水管取水，经滤水器过滤后引至各用户，为避免冷却水热短路，工作后的冷却水直接排至下游事故闸门后。全厂低压供水系统供机组变频器冷却、深井泵润滑、水冷式高压空压机冷却用水、主变压器的空载冷却水、消防系统供水等。冷却后排水引至厂内渗漏集水井。

水泵单元供水系统设置8台技术供水泵，相应地配置8台滤水器。滤水器的设计过流量为1500m3/h。供水泵的参数为：流量Q=922～1537～1921m3/h，扬程H=48～38～29m，功率N=200kW。全厂低压技术供水系统共配置两台滤水器，滤水器的设计过流量为400m3/h。

（3）厂内渗漏排水系统。

厂内渗漏排水系统主要是排出地下厂房围岩渗水、机组顶盖和主轴密封漏水、全厂低压供水系统的排水（包括：变频器冷却排水、主变压器空载运行冷却排水、高压空压机冷却排水、深井泵润滑排水）以及厂内设备检修冲洗、钢管伸缩节渗漏和各部供排水的阀门、管件渗漏排水等。厂房围岩渗水总量约为每天2100m3，全厂低压供水系统排入集水井的水量约275m3/h，另外考虑全厂的机组顶盖漏水量及其他渗漏水，全厂渗漏排水总量约为412.5m3/h。

根据厂房布置情况，在厂房右端（靠近副厂房侧）设置一个集水井，汇集全厂的渗漏水。集水井的有效容积约为408m3。集水井的水由深井泵通过一根长排水管直接排至下水库。由于排水管路较长，在管路上配置压力波控制阀。为满足渗漏排水系统的设计要求，渗漏排水泵选用五台深井泵，其中三台工作，两台备用。深井泵的参数为：深井泵型号400RJC450-30×5，流量Q=290～450～540m3/h，扬程H=175～150～125m，功率N=250kW。

（4）检修排水系统。

电站检修排水的设置主要是为引水隧洞、压力钢管、机组过流部分及尾水隧洞需要检修时，排除流道内的积水以及上、下游闸门的漏水，以确保检修工作的顺利进行。电站的下水库正常蓄水位为1400.00m。在机组检修需要排空整个水道时，高于1400.00m水位的水自流排至下水库，低于1400.00m的水体积约为13000m3。如果仅需排出球阀到下游事故闸门的积水，水体积约为1800m3。上游闸门漏水量约为24m3/h，下游事故闸门漏水量约为19m3/h，下游检修闸门漏水量约为21m3/h。

全厂四台机组设一根吸水总管，总管通过阀门分别与各台机组尾水管相连。全厂设两台容量较大的排水泵和一台容量较小的排水泵，在一台机组检修需要放空水道时，可以同时开启三台泵，将水排到1号或3号机组尾水管事故闸门后。当检修机组的尾水管内的水排完后，用一台容量较小的排水泵来排除上、下游闸门的漏水，不设备用泵。

两台容量较大的检修排水泵的型号为200DL300-20×8型立式多级离心泵，性能参数为：流量Q=210～300～360m3/h，扬程H=166.5～160～150m，配套电机功率200kW。一台容量较小的检修排水泵的型号为100DL-20×8型立式多级离心泵，性能参数为：流量Q=72～100～126m3/h，扬程H=136～160～173.6m，配套电机功率75kW。三台检修泵同时运行，当检修整个水道时排水时间约需19.8h，仅需排除球阀至尾水事故闸门积水时约需2.7h。

（5）中压压缩空气系统。

厂内中压压缩空气系统共设有水泵启动和调相压水用气系统和主轴检修密封及吹扫用气系统两个供气单元。水泵启动和调相压水用气系统用于机组改变运行方式时压低转轮室水面，以减小水泵的启动阻力矩和机组作调相及旋转备用运转时的有功损耗，同时兼供调速系统和球阀操作系统油压装置的压缩空气气源。主轴检修密封及吹扫用气系统为主轴空气围带和电站吹扫供气。

1）水泵启动和调相压水用气系统。由于抽水蓄能电站压气容量大，压气频繁，为缩小压气设备的占地面积，减小地下厂房的开挖量，调相压水用气采用8.0MPa的压力等级，然后经减压后向调速系统和球阀操作系统油压装置供气。水泵启动和调相压水用气系统采用集中布置方式，供四台机组共用，在空压机的出口设有一个5m3的平衡气罐，每台机组设置相应的调相压水储气罐，另外全厂设一只油压装置气罐，专门为全厂的调速系统和球阀操作系统油压装置供气。所有空压机采用自动运行方式。

中压空压机的选择按能够满足四台机组同时完成一次压水操作后，在1.5h内各储气罐压力恢复到正常工作压力，并能够同时补充三台机组调相运行中转轮室漏气量的情况配置。系统共配置有五台中压空气机，其中四台工作，一台备用。空压机通过系统设置的压力控制器来实现全自动运行。空压机的规格为：出口额定压力PN=8.0MPa，排量QK=6.0m3/min，功率N=132kW。

为提高供气的质量，在五台空压机的出口配置一台5m3、PN=8MPa的平衡气罐。调相压水储气罐容积的选择是按储气罐在最低工作压力至允许最低压力之间，能够完成两次压水操作而空压机不启动补气的情况下设计。经计算选择每台机设一台15m3、PN=8MPa的调相压水气罐。

由于系统兼为全厂油压装置供气，故设一台5m3、PN=8MPa的油压装置气罐，与平衡气罐相连。由油压装置气罐的出气口减压后为调速器油压装置和球阀油压装置供气。

空压机、平衡气罐和油压装置气罐均布置在地下厂房副厂房的第一层空压机室内，调相压水气罐布置在机组段的蜗壳层。

2）主轴检修密封及吹扫用气系统。根据制造厂的资料及电站各取水口的压力等级，本系统的压力等级选择为1.6MPa。为便于各用气户的独立性，共设两个气罐，分别为主轴检修密封空气围带用气和机组取水口、检修排水管吹扫用气供气。

系统共设置两台中压空压机，一台与空气围带气罐（1m3、PN=1.6MPa）相连，另一台与吹扫气罐（2m3、PN=1.6MPa）相连。为保证主轴检修密封空气围带用气的可靠性，在两台空压机之间设有单向的连通管路。空压机的规格为：出口额定压力PN=1.8MPa，排量QK=1.2m3/min，功率N=11kW。

空压机和两台气罐均布置在地下厂房副厂房的第一层的空压机室内。

（6）低压压缩空气系统。

厂内低压压缩空气系统主要包括机组的制动用气、机组维护检修用气及发电机封闭母线微正压用气。为保证机组制动用气的可靠性，又分为两个子系统：制动用气系统和机组检修维护用气及发电机封闭母线微正压用气系统，机组检修用气作为制动用气备用。

1）机组制动用气。机组制动采用电气制动与机械制动相结合的形式。在50%额定转速时投入电气制动，当转速降到5%额定转速时，投入机械制动。制动用气的压力等级为0.7MPa。机械制动用气量按四台机组同时制动考虑。

根据相似电站的机组资料，经计算选择机组制动用气设5m3储气罐一个，排气量为4m3/min的空压机两台，空压机的排气压力为0.8MPa。

2）维护检修用气及发电机封闭母线微正压用气。为保持系统的统一性，维护检修用气的压力等级也为0.7MPa。

维护检修用气量按一个S-150型风砂轮、一个S-100型风砂轮、一个C4-7的风铲、一个风钻同时工作的情况考虑。考虑一台机组检修时，最多有三套母线微正压系统补气，按此种工况计算空压机生产率。机组检修用气及发电机封闭母线微正压用气设5m3储气罐一个，排气量为4m3/min的空压机一台。

所有低压压缩空气系统的设备均布置在副厂房的空压机室内。

（7）油系统。

油系统分为透平油系统和绝缘油系统，两系统分开设置。

1）透平油系统。透平油系统主要供机组的轴承（上导轴承、下导及推力轴承、水导轴承）润滑、调速系统及球阀操作系统用油。每台机组用油量约为30m3。

油罐容积按一台机组总用油量的110%确定，故设置两个20m3净油罐和两个20m3运行油罐。油处理设备选用2CY-12/0.33-1型齿轮油泵两台、2CY-6/0.33-1型齿轮油泵两台（厂房内使用）、ZJCQ-6透平油滤油机一台、LY100压力滤油机一台（厂房内使用）以及油再生吸附器一套。另外考虑设备添加油用，设移动式添油罐一个，容积为5m3。

2）绝缘油系统。绝缘油系统主要供主变压器用油，每台主变压器绝缘油用油量约为75m3。

绝缘油罐容积按一台最大变压器用油的110%确定，故设置两个45m3净油罐和两个45m3运行油罐。

油处理设备选用2CY-12/0.33-1齿轮油泵两台，2CY-3.3/1.0-1可移动齿轮油泵一台（放于主变压器洞），ZJA6KF高真空净油机一台，LY-100压力滤油机一台和硅胶吸附装置一套。

3）厂外油库。为了消防要求和减小地下厂房开挖量，根据国内一些已投产蓄能电站的实际运行经验，在厂内不再设置中间油罐室。在地下厂房外设一油库，内设有透平油罐室、绝缘油罐室及油处理设备等。考虑到安全及交通等要素，油库设在通风洞口和交通洞口之间的三号路旁。

为便于厂内外油品的运输，提高检修效率，配置4个10t的油罐，分别供透平油及绝缘油使用。配置两辆10t油槽车，供绝缘油、透平油两系统共用。

电站装机容量1200MW，在电力系统中占有重要地位，油化验设备按全分析配置。

（8）水力量测系统。

为满足水泵水轮机安全经济运行，水力量测系统设置内容分为：全厂测量部分和机组测量部分。测量仪表应按“无人值班、少人值守”的原则，选择技术先进、安装维修方便、运行安全可靠、精确度高的产品。

1）全厂测量部分。全厂测量部分的内容有上水库水位、下水库水位、毛水头、上水库拦污栅差压测量、下水库拦污栅差压测量、下水库水温测量和地下厂房廊道水淹报警。上/下水库水位、上/下水库拦污栅的差压及下水库水温均要求现地显示，并通过上/下水库LCU引向中控室。

2）机组测量部分。机组测量部分的内容有转轮止漏环进口压力、出口压力、止漏环压力、顶盖压力、导叶出口压力、压力钢管压力、蜗壳进口压力、蜗壳末端压力、尾水管进口压力、肘管进口压力、肘管中部压力、肘管出口压力、尾水管出口压力、有效水头、蜗壳测流、尾水管测流、超声波测流、机组运行效率监视等。

其中有效水头、蜗壳测流与尾水管测流以及机组运行效率监视由计算机采集数据和显示。

2.1.6　机电消防供水系统

系统包括地下厂房内机电设备和厂外油库的灭火，地下厂房内机电设备消防供水包括发电/电动机、主变压器、SFC输入输出变压器的消防供水。机电消防系统及厂外油库均采用水喷雾灭火系统。

（1）消防水源的选择。

机电设备消防系统的水源有两路，主水源取自全厂低压供水系统干管，备用水源取自建筑消防水池。由于全厂低压供水系统的水直接引自下水库，水源可靠性高。经初步水力损失计算，低压供水系统的水压满足系统的压力要求。建筑消防水池的高程及容量也都满足系统供水的水量及压力要求。

厂外油库的消防供水水源取自建筑消防水池，消防水池的高程及容量满足系统供水的水量及压力要求。

（2）消防设备选择。

1）发电/电动机。每台发电/电动机需消防水量Q=108m3/h。在每台机组的消防供水管上设置有DN150的雨淋阀组，发电/电动机的消防管采用DN100的上、下环管，环管直径ϕ=5.8m。每个环管上均布18个喷雾头，共布置36个喷头。喷头的参数为：流量Q=50L/min，喷雾角度θ=120°，进口压力P=0.35MPa。

2）主变压器。经计算每台主变压器需消防水量Q=404m3/h。在主变压器洞设一变压器消防供水总管，管径为DN300。在每台变压器的消防供水支管上设置一套DN250的雨淋阀组。根据计算出的消防水量，每台变压器设置100个ZSTWB-63-90型高速水雾喷头，其参数为：流量Q=67.34L/min，喷雾角度θ=90°，进口压力P=0.4MPa。

3）SFC输入、输出变压器。经计算每台变压器需消防水量Q=125.3m3/h。消防水取自DN300变压器消防供水总管。在每台变压器的消防供水支管上设置一套DN150的雨淋阀组。根据计算出的消防水量，每台变压器设置31个ZSTWB-63-90型高速水雾喷头，其参数为：流量Q=67.34L/min，喷雾角度θ=90°，进口压力P=0.4MPa。

4）油库消防。厂外油库内设有透平油罐室、绝缘油罐室及油处理室，根据规范要求，在透平油罐室和绝缘油罐室内设置水喷雾系统。经计算透油罐室需消防水量Q=130m3/h，在透平油罐室的消防供水管上设置一套DN150的雨淋阀组。根据计算出的消防水量，在四台油罐上共设置32个ZSTWB-63-90型高速水雾喷头。绝缘油罐室需消防水量Q=226m3/h，在绝缘油罐室的消防供水管上设置一套DN250的雨淋阀组。根据计算出的消防水量，在四台油罐上共设置56个ZSTWB-63-90型高速水雾喷头。两个油罐室的消防水均取自DN250油库消防供水总管。

（3）设备布置。

设备布置应保证操作的方便和安全性。为保证供水水源的可靠性，在厂房内设有一根DN200的发电/电动机消防供水总管，发电/电动机的雨淋阀组布置在机母线层的机墩旁。在主变压器洞内设一根DN300的变压器消防供水总管，各变压器的雨淋阀组布置在变压器室外。厂外油罐室消防的雨淋阀组布置在油罐室外。

2.1.7　下水库充排水系统

（1）下水库的充、补水系统。

下水库的补水水源来自上游的来流，通过拦沙坝把来流蓄起后沉淀，然后把清水通过设在拦沙坝内的自流排水管为下库补水，自流排水管的公称直径为1m。考虑到水流方向的单向性及水压较低，在自流排水管上安装有电动单向蝶阀。

（2）下水库的放空排水系统。

根据水工专业提供的资料，下库在检修时需要用动力抽排的水量为70万m3，排水的时间不超过7天。经初算，每小时的排水量约为4200m3。选择五台潜水泵，五台同时工作。在拦河坝坝体内预埋有五根DN400的排水管，排水阀门布置在排水交通廊道内，潜水泵通过排水软管与固定的排水管相连接。潜水泵的参数为：流量Q=800～1900m3/h，扬程H=45～34m，功率N=280kW。

（3）下水库拦沙坝及拦河坝的渗漏排水系统。

为了收集并回收下水库拦河坝及拦沙坝的渗漏水，在排沙坝及拦河坝坝体内设有渗漏排水系统。

1）拦沙坝。要求拦沙坝的渗漏排水能力不小于3600m3/d。故在拦沙坝坝基的底部设有一集水井，收集拦沙坝上、中、下三层排水廊道的渗漏水。渗漏集水井的有效容积为120m3。考虑到机电设备的安装及运行条件，把排水泵房设在拦沙坝的中层排水廊道的位置，泵房地面高程为1366.00m。设备运输及运行人员的出入可通过大坝的电梯来实现。

选择两台井用潜水泵，一台工作一台备用，水泵的运行通过集水井的液位信号来实现自动控制。泵的参数为：流量Q=524～450～305m3/h，扬程H=86～100～114m，功率N=180kW。

2）拦河坝。要求拦河坝的渗漏排水能力不小于2400m3/d。故在拦河坝坝基的底部设有一集水井，收集拦河坝上、中、下三层排水廊道的渗漏水。渗漏集水井的有效容积为80m3。考虑到机电设备的安装及运行条件，把排水泵房设在拦河坝的中层排水廊道的位置，泵房地面高程为1363.00m。

选择两台井用潜水泵，一台工作一台备用，水泵的运行通过集水井的液位信号来实现自动控制。泵的参数为：流量Q=360～290～220m3/h，扬程H=82～100～112m，功率N=120kW。

2.1.8　主要设备布置

地下厂房包括主厂房和副厂房。副厂房在1号机组侧，安装场布置在4号机组的左侧。地下厂房总长为151m，其中安装场为30m，副厂房长24m，厂房宽为23.5m。厂内设一个渗漏集水井，布置在1号机组右侧。厂房高度方向依次为蜗壳层1276.00m、水轮机层1282.80m、母线层1288.80m和发电机层1295.00m。

水机各辅助设备布置位置为：机组技术供水泵及滤水器布置在蜗壳层机墩旁；压力钢管充水泵布置在蜗壳层的上游侧；机组检修排水泵布置在蜗壳层检修泵坑内；厂内渗漏排水泵布置在母线层1号机右侧；中、低压空压机及储气罐布置在副厂房的第1层空压机室内，调相压水储气罐布置在蜗壳层各机组下游机墩侧；球阀的压力油罐及油压装置布置在水轮机层机组上游侧；调速器压力油罐及油压装置布置在母线层机组上游侧；透平油、绝缘油罐及相应的油处理设备布置在厂外油罐室；起重机轨顶高程为1305.50m。