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7 重要设施设备的防震抗震研究设计

7.1 机电及金属结构抗震设计概况

在χχχχχχχχχ电站设计中，按布置区域划分，机电设备一般包括以下几个主要部分：坝区机电设备、调压井机电设备、厂区机电设备。坝区机电设备有：包括引水系统和泄洪系统的金属结构、配电、通信和控制保护设备；调压井机电设备有：主要包括调压井金属结构、配电、通信和控制保护设备；厂区机电设备有：尾水金属结构、水力机械、电气一次、电气二次、通信和采暖通风设备等。 7.1.1水力机械设备

(1)水力机械重要实施设备中，水轮发电机组、桥式起重机、进水阀门、调速器、压力容器(包括气罐、油罐、滤水器等)等重要设备均布置在电站主厂房中，这些设备的主要部件强度均满足《电力设施抗震设计规范》(GB 50260-1996)的要求，并按电站所在地的地震烈度进行设计，对水轮发电机组还应明确规定在该地震烈度时的极端载荷下非转动部件的最大应力值和转动部件的最大剪应力值。设备的基础及基础板应考虑各种工况下的设计荷载，以保证足够的抗震能力。

(2)地震发生时，若机组调节失灵，机组会失控过速，因此，在机组大轴上装设纯机械液压过速保护装置，保证机组在设定的过速限制条件下关闭水轮机导叶使机组停机，避免事故扩大。

(3)桥式起重机的主要部件如大梁、车架、卷筒等均应按地震烈度设防，桥式起重机起吊能力应考虑电站所在地的地震垂直及水平方向加速度载荷的影响。

(4)水力机械辅助系统防震设计的重点是厂房渗漏排水系统。当地震发生时，厂房设备可能损坏或水系统管路可能破裂而导致漏水，厂房水工建筑物漏水也可能会增加，因此应适当加强了厂房渗漏排水系统排水能力。在不增加厂房尺寸的前提下，渗漏集水井有效容积设计尽量大，排水设备选用深井泵三台，一台工作，一台为工作备用，一台为检修备用，紧急情况下可同时启动三台深井泵排水。

(5)为防止地震发生时移位，电站中、低压空气压缩系统的空压机不应采用无基础安装方式，若空压机需设置减震垫，应另采用地脚螺栓或膨胀螺栓与基础连接。

(6)固定设备与带旋转部件的设备或可能发生移动的设备间管路连接应设置伸缩节或连接软管。

(7)发生地震时，水工建筑物可能发生破坏、变形、移位、错动，明敷管路的连接处应按高一级压力等级考虑连接方式，埋设在混凝土内的管路，在过水工伸缩缝时的过缝处理应适当加强(过缝处理长度及包裹直径适当加大)，防止水工建筑物变形剪断埋设管路。 7.1.2 电工 7.1.2.1电气一次

本电站的电气一次设备主要由水轮发电机、主变压器、离相封闭母线(IBP)、发电机断路器(GCB)、升压站设备(GIS)、高压开关柜、低压配电盘、厂用变压器等组成。

本电站工程所在地的地震烈度为Ⅶ度，按《电力设施抗震设计规范》的规定，本工程为一般电力设施，所有电气一次设备均按地震烈度Ⅶ度设计。

电气一次主要设备的厂房布置，严格按建筑物防震等级和规范的要求，设备基础应考虑各种工况下的设计荷载，以保证足够的抗震能力。保证地震后主要电气一次设备在没有发生结构性破坏的情况下，仍然能正常工作。 7.1.2.2电气二次

(1)电气二次设备布置

1)控制楼(中控室、计算机室、蓄电池室、继保室)。中控室及计算机室主要布置下述设备：控制台、操作员工作站等；系统数据库服务器柜、网关机、网络柜及其它外设柜、工程师工作站等。蓄电池室布置蓄电池组。继保室主要布置下述设备：500kV线路保护屏、500kV断路器保护屏、500kV系统故障录波屏、主变保护屏、火灾报警及联动控制系统屏、工业电视监控系统屏、直流电源系统充电屏/主馈线屏、UPS馈电屏、500kVGIS楼现地控制单元(LCU)、公用设备现地控制单元(LCU)、电能计量装置屏、电力系统继电保护故障信息系统子站及电力系统安全稳定装置屏等。

2)主厂房发电机层机旁主要布置下述设备：发电机保护屏、发变组故障录波屏、励磁调节柜、励磁功率柜、励磁灭磁柜、交/直流电源分配屏、机组现地控制单元(LCU)等。

3)坝区配电房设置一套闸首现地控制单元(LCU)。 4)其它辅助设备的控制设备就近布置在被控对象附近。

(2)其他电气设备抗震设计概况

电站监控设备及通信设备设计选取的地震基本烈度为7度，因此要求设备制造厂严格按规范要求，在设计中充分考虑地震中强烈震动和摆动对控制及通信设备产生的影响，保证控制、保护、通信系统屏柜内装置及接线的可靠、牢固，使其在遇到地震灾害时尽可能的完成监控、控制、保护及通信的功能。

蓄电池必须采用支架式安装，设置在具有防暴隔离墙的房间内，并能保证在非极端情况下的正常供电。 7.1.2.3 通信

根据电站可研设计，电站接入系统通信采用沿电站500kV输电线路敷设双OPGW光缆，采用光纤传输互为备用的通信方式，光缆线路沿输电线路敷设可靠性较高。 7.1.3 金属结构

本电站金属结构设备的闸门和启闭机设备抗震设计按相应的闸室地震设计烈度设计（均为Ⅶ度），以保证地震后闸门及启闭机不发生结构性破坏并能正常启闭，设计中主要考虑了以下几个方面：

(1)在闸门设计中，各种工作闸门、检修闸门及事故闸门均考虑了地震荷载。地震时闸门所受的地震荷载主要考虑作用在闸门上的水平动水压力，其值按《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073-2000中的有关规定确定。地震荷载属于特殊荷载，但计算时地震荷载只与设计水头下的相应荷载组合，该计算工况下的各种应力均不超过规范规定的允许应力。在启闭机的设计中，考虑地震的水平荷载。

(2)闸门均采用钢闸门，抗震设计所用钢的性能与钢的强度与塑性的配合、可焊性、韧脆转变温度等有很大关系，在设计中根据各闸门的重要性、各自所承受的水压力的大小以及当地最低气温等条件，选用相应的钢材。

(3)在抗震设计中，应使闸门结构构件和连接部位具有良好的延性，避免脆性破坏，提高闸门结构的整体变形能力。应合理设计结构尺寸，防止局部失稳或整体失稳，如梁翼缘和腹板的宽厚比和高厚比应在规范允许的范围内，弧门支臂的长细比和平面内、外的稳定应满足规范要求。

(4)对于各泄水系统的工作弧形闸门，由于其在大坝安全运行中所处的重要位置，在设计时应特别加以关注，在支铰装置中采用具有调心功能的自润滑球面

轴承作为支铰轴承。表孔弧形闸门的主横梁及支臂尽量采用箱型结构，同时尽量减小主横梁及支臂的单位刚度比K0值，以提高支臂的抗震能力，主横梁与支臂之间可用高强螺栓联接，支承处设加强筋板，使之能满足传递地震力时的强度要求Ⅶ。

(5)从闸门、启闭机的选型和布置方面设法降低门架及排架的高度、减轻启闭机的重量，提高了设备的抗震能力。

(6)固定卷扬式启闭机采用螺栓连接或焊接措施与启闭机基础牢固连接，防止地震时移位。启闭机基础预埋件应具有足够的锚固强度，预埋件的锚固破坏不应先于连接件，在连接件破坏之前不应将预埋件的锚筋拔出或拉断。

(7)所有门式启闭机均设置可靠的夹轨器和锚定装置，并具有足够的稳定性，在遭受大地震的作用时，不应因地震而发生脱轨或失稳倾覆事故。

(8 )弧形工作闸门液压启闭机油缸上、下吊头采用球面滑动轴承，油缸可以自由摆动，以消耗地震输入的能量。液压管道在遇坝体伸缩处以及与设备本体连接处设软管连接。

(9)根据闸门周围的可能坠落物情况，在闸门门槽的顶部设置不影响通风的挡板，防止地震时零星碎物掉入门槽影响闸门启闭。 7.1.4 通风空调

根据本工程抗震设计烈度为Ⅶ度，通风空调设备基础及支吊架安装需满足国家相关规范规定。

7.2 应急电源的布置与数量

本电站工程所在地的地震抗震烈度为Ⅶ度，且工程所在地较为偏远，交通不便。在首部设置1台容量为250kW的柴油发电机作为事故保安应急电源，直接接入右岸2#主泄洪洞400V低压供电系统。并保证有足够的柴油贮量，以保证在事故情况，失去主供电源和外来备用电源后，泄洪闸、通信、控制、事故照明的供电。首部柴油发电机布置在右岸主泄洪洞（2#）启闭机室旁。厂区距大坝较远(约10km)，也设置1台容量为250kW的柴油发电机作为事故保安应急电源，直接接入厂区400V低压供电系统。并保证有足够的柴油贮量，以保证在事故情况，失去主供电源和外来备用电源后，厂房排水、通信、直流和控制保护、气系统、事故照明等设备的供电。厂区柴油发电机布置在500kVGIS楼下游侧靠安装

间位置。

7.3 永久通信的备用通信方式

7.3.1 接入四川电力应急通信网

根据四川电力规划，目前四川电网正在规划建设电力应急通信网，为满足电站在遭遇各种自然灾害时电力调度通道的可靠性，在电站端配置卫星通信终端设备，设备型号和配置应结合四川电网正在规划建设的电力应急通信网设计选择，满足电站在出现紧急情况时对系统调度通信和对外通信联系的需求。

卫星通信电源设备应根据卫星终端设备需要配置可靠，并应尽量与电站通信系统相结合，避免投资浪费和设备长时间不运行造成的老化和损坏。

卫星地面站的选址应远离存在滑坡和滚石风险的山体，或设置在抗地震烈度较高的建筑物内。 7.3.2 备用应急通信

在电站内配置1部电信公网的卫星移动电话，利用公网作为电站应急通信备用传输通道。

7.4 水情自动测报系统的通信方式

根据对在水情测报领域广泛使用的各类通信方式的综合比较，结合木里河流域的自然地理、气象、水文等特性，并考虑当地通信资源和通信技术的发展趋势，以及系统建成后的运行管理等综合因素，χχχχχχχχχ水电站水情自动测报系统通信方式采用神州天鸿(北斗星)与移动短信(GSM/CDMA)组成的混合通信组网方式，具体设置设置如下：

(1)遥测站雨量站与中心站通信采用神州天鸿(北斗星)单信道通信方式； (2)遥测站水文(位)站与中心站通信采用神州天鸿(北斗星)与移动短信(GSM/CDMA)组成互为主备的双信道通信方式，主备信道可自动切换。

卡基水电站水情自动测报系统通信组网示意图见图7-4-1。