gbj —小型水力发电站设计规范（试行）条文说明

' 第一章总则第二章水文、水利及水能第三章工程总体布置及水工建筑物第四章水力机械第五章电气部分第六章闸门、拦污栅和启闭设备打印刷新 小型水力发电站设计规范（试行）GBJ71—84条文说明 第一章总则第1.0.1条本条写小型水力发电站(以后简称“水电站”，或“电站”)设计应遵循的指导思想，并规定了设计成果应达到的要求。条文中指的“国家的技术经济政策”主要指“国家建委(78)建发设字第410号”关于颁发试行《设计文件的编制和审批办法》中的主要规定：设计的依据和基建程序、设计阶段的划分等；此外，原电力工业部科学技术委员会在1982年3期“水力发电”上的政策文章“水能在我国能源中的地位及其开发政策”中写的“若干技术经济政策”提出的如下内容：综合利用和投资分摊、减少水库淹没损失和合理补偿、水电站的设计标准和规程规范、水电的合理电价以及效益的合理分摊等，无疑的也应作为小水电的技术经济政策。执行这些规定，是为了要克服五十年代后期起由于受“左”的思想干扰，许多工程任意简化程序，搞瞎指挥，使一些工程造成浪费及其他不良后果的严重教训，并使水电站建设提高其经济效益。“国民经济发展的需要”主要指与水电站有关的当地工业生产、农业排灌加工与生活用电等负荷的现状与增长水平的要求。在水电站开发的河流上，往往与地区水利、电力、航运、放木及水产等规划密切相关，故结合各有关部门的要求，统一治理很有必要，充分发挥河流综合利用的效益，各得其所，这是治水的原则。包括新建与配套工程，应认真选用设计方案合理利用水资源，要搞好梯级电站的规划设计工作，要考虑区间迳流、季节性电能以及跨流域引水等；如水力资源较少而用电要求较多时，应按水力资源合理确定装机容量，如水力资源较丰而当前用电要求较少时，宜为用电要求的增长拟定其规模及分期实施计划，并预留扩建的条件。工程设计应进行方案比较和技术经济分析，各个设计方案，应本着从实际条件出发，因地制宜，不应从别的水电站生般硬套，片面追求洋材料、高标准。在我国小水电建设中，已有不少行之有效的新技术，宜根据需要和可能积极采用，要求设计成果做到“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”。第1.0.2条本规范适用范围，对水电站的装机容量、机组容量及出线电压都作了规定：一、根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》的规定，水电站的装机容量在25000kW以下属小型工程。二、机组容量的上限原定为6000kW，是根据“国家建委(78)建发设字第562号通知”作的规定。机组容量小于500kW的水电站，一般技术较为简易，故机组容量以500kW为下限，而小于500kW的水电站可参照本规范进行设计。三、出线电压等级规定不超过35kV，是根据我国目前的现状，地区电网绝大多数为35kV以下的电压，小水电应突出“小”的特点，系统容量小，地方性强，负荷分散以及运行管理水平不很高，认为出线电压定为35kV比较适当。但遇到非要采用110kV电压不可时，其设计应遵守有关的规程规范的规定。经过1982年9 月武昌审查会议的讨论，基本同意了条文规定的使用范围。但考虑到大中型水电站设计范围机组容量的下限为1万kW，两规范不能衔接，且当机组容量较大时，与35kV的出线有可能不配套，故条文中规定：“机组容量1万kW以下，其中机电部分，适用于机组容量为500～6000kW，出线电压不超过35kV的新建水电站的设计。”第1.0.3条编制水电站初步设计，如有了河流(河段或地区)规划和地方电力规划，方可充分发挥水资源综合利用的效益，恰当地选择水电站的型式、确定水电站的布局、开发顺序、建站地址、建站规模，考虑到负荷发展，兼顾现有电网情况，搞好综合平衡，组成地方电网和提高经济效益等。1980年成都全国小水电现场会议的总结发言中引用了李先念主席的指示：“要规划好，方针对了，干一个成一个，潜力就大”在《水利水电工程水利动能设计规范》中规定：“水利动能设计必须以河流(流域或河段)规划为基础，……”。这都说明先规划后设计的必要性。根据调查，各省中小河流的开发，不少的都首先做了河流或地区规划和电力规划，然后进行工程的设计和施工，并且收到良好的效果。但也有重视不够的例子，以致缺点难以弥补，故在各单位对本规范的书面意见中也有“应加强对规划工作重视程度。”或“强调电站设计与河流规划关系”的意见。根据国家建委(78)建发设字第410号文关于颁布试行《设计文件的编制和审批办法》的通知中规定：“基建程序是我国多年来基本建设实践的总结，是客观规律的反映，是使基本建设顺利进行的重要保证，设计必须严格执行基建程序；没有批准的设计任务书，资源报告、厂址选择报告，不能提供初步设计，不能提供设备清单和施工图纸。”为了克服过去任意简化程序造成的后患，保证在我国四化建设中提高水电建设的经济效果，遂建立本条文。第1.0.4条条文中所列的各种资料，为设计水电站的前提和依据，非常重要。过去某些小水电站工程重视不够，或限于条件未具备充分的设计资料，使设计脱离实际，结果是少、慢、差、费的工程，故规定水电站设计，必须根据工程的情况对资料的不同要求，认真地通过调查、研究、勘测和试验等手段取得。为了强调这项工作的重要性，有必要在总则中加以规定。第1.0.5条本规范是一本综合性的规范，涉及的专业较多，而规范内容仅限于与水电站的设计密切相关的部分，其中包括了水文、水利水能、水工、水机、电气和闸门栏污栅等专业；在这些专业中一般有专业规范的部分，本规范均未作规定。设计时应根据工程情况及专门规范适用的范围，使之符合或参照有关的规定。  第二章水文、水利及水能第二节水文据调查中反映，水文计算除设计洪水外，其余皆无专业规范。在这次编写的《小型水力发电站设计规范》中，对于这方面的内容应适当强调。对于水文、气象以及河流的自然地理概况等资料的收集、整理应有明确具体的要求；对于应提供的成果应作较详细的规定；对于过去在径流、泥沙计算中普遍采用的方法，应在规范条文中总结肯定。我们认为以上几条可以为本节条文编写的指导思想与纲要。第2.1.1条本条对小型水电站设计时应收集的资料，对资料整理分析的内容作了规定。由于水电站多建在小河流上，其资料的组成与来源都比较复杂。有实测的，有插补的。引用的，也有调查的。对于实测资料，其整编情况，采用条件，适应范围等都是我们在使用资料时应了解分析的。对于调查资料，如历史洪水，其影响因素和来源都较为复杂，故在采用现成资料时应适当注意。枯水资料对水电站设计来说也是很重要的，但往往不易被人们所重视。在我国辽阔的国土上；有着许多小河流，有的其枯水流量比较丰富、稳定，这对发电有着其特殊的意义。但大多数情况无实测资料，须从调查或临时观测得到。这就要求对资料注意复查、考证、必要时还应作补充调查与测算，以保证资料的可靠性与精度要求。从调查中了解到，过去有的电站忽视了这方面的工作，以致使设计洪水偏小，如辽宁省的某电站，计算的一百年一遇的设计洪水为2300m3/s，而在最近十年就出现过两次超过这一数值的洪水，一次为2500m3/s，一次为4000m3/s。也有的电站由于忽视了资料的复核，造成实际库容比设计库容小很多的现象。如湖北某电站的水库，设计库容为1260万m3/s，而实际库容只有580万m3。这些情况给电站的安全与运用都造成严重不利。第2.1.2条 该条提出水文计算应提供的成果。其项目与内容都是就比较广泛的范围而言的。具体到某一工程，所需资料成果，与其调节性能和水利水能计算所用方法等有关。如径流式电站其设计洪水就只需要设计洪峰流量，这就不同于有调节性能的电站，尚需提供不同时段的设计洪量及设计洪水过程线。第2.1.3条本条主要推荐目前较为广泛采用的频率计算方法—“频率分析法”于径流频率计算，建议采用皮Ⅲ型曲线为理论频率曲线。但由于我国幅员辽阔，情况复杂，各地区在多年的设计实践中，模索到适合本地区河流的线型，除皮Ⅲ型外还有其它线型，各地可根据自己的具体情况选用。第2.1.4条关于径流系列的长短，在调查中不少同志提及。我们也认为有一个年限规定，对于保证水文成果的精度是有益的。在“征求意见稿”中曾提出径流系列不少于20年。后来有个别单位提出20年可能偏高，不易办到，可否改为15年，以后在数次讨论与调查中，大多数意见是，现在解放已30多年，一般情况要凑20年资料是不难的，况且从精度要求看，这一标准并不算高。在全国审查会议上最后定下来了这一条。第2.1.5条本条为无资料时设计断面径流的推求。介绍了几种常用的方法。在水电站的设计中，无资料的情况是相当普遍的。在这种情况下，如何求得具有一定精度的径流资料，即为水文计算中一个较突出的问题，本条列举的获得径流资料的不同途径，目前国内都有用到的。各地区可根据自己的具体情况，选用其中两种或两种以上的推算方法，分析确定径流量。第2.1.8条关于设计洪水的计算，有单位提出的最好能根据小水电的特点，结合已有的水利水电工程设计洪水计算规范拟定几条。我们认为设计洪水的计算全系一专业性问题，涉及的面较广，不可能用“几条”说明问题。而现行的设计洪水计算规范完全可用于小水电设计洪水的计算。故不另拟条文。第2.1.9～2.1.11条均为泥砂及其计算的条文。泥沙问题在我国黄河流域及西北、华北地区都较为严重的存在着，在南方诸省及东北地区虽不算严重，但在不少河流的中、上游仍有这个问题。处理不好同样影响工程的寿命与运用。为了尽可能使设计符合实际情况，取得一定精度的泥沙资料是完全必要的。但目前我国大多数情况是无系统的实测资料。在一些小河流甚至完全无实测资料。在以往的小水电设计中，往往都是“不得已而求其次。”有一个不甚精确的数总比没有要好。这就是泥沙计算中较普遍遇到的问题。故这方面条文总的精神不在规定某些计算方法，而是指出一些计算中应注意的问题。第2.1.12条水位流量关系曲线的精度，直接影响工程的能量指标和其它参数。故应符合条文规定的要求。 第二节水利及水能第2.2.1条这是关于进行经济分析工作的规定。工程经济效益是设计水电站的一项重要内容。对此，过去未得到普遍的重视，从现在起，经济效益就必须进行分析。虽然它不一定是决定工程兴建的唯一指标，但它是阐明工程效益的一个重要特征。它是一个复杂问题。分析采用什么方法，目前还在争论。为简单、统一起见，条文推荐“投资回收年限法”作为经济分析的方法，分析时采用动态分析，并规定投资回收年限为15年左右。“15年左右”的根据是：《送审稿》“采用5～10年，一般做不到，宜改为10～15年”；“5～10年，是否过短，……改为8～12年较好”；某省根据其已建电站分析，“一般在7～15年左右；一般取8～12年，北方缺水地区可考虑10～16年”；“西北边远困难地区的投资回收年限一般可放宽到15年左右”；“5～10年改为5～12年”；《纪要》也提出改为15年左右。也有“5～10年合适，对小水电站来说不宜超过10年”；“装机容量较小，资料不足者可采用投资回收年限法，投资回收年限应不大于10年”的反映。为体现国家鼓励发展小水电的政策，故条文写成：“宜定为15年左右。”第2.2.2条这是关于电站枢纽有灌溉任务时水利计算的原则规定。水电站枢纽往往与灌溉相结合；即使原来单纯担负灌溉的枢纽，后来也有补建电站的，这就有主次任务之分。调查的工程，灌溉既在库边开渠引水，又利用电站的尾水；或由两者之一来满足；或全部由水库承担；或既利用灌区水源，水库则补其不足；等等。故条文规定，“取水方式和水量分配应根据任务主次、灌区分布、电站规模等因素来确定。”第2.2.3条这是关于径流调节和水能计算的规定。从几个省的小水电设计文件看，绝大多数是象条文规定那样作的，故在本规范中予以肯定。对多年调节水库，如仅供发电，有按等流量操作的，也有按等出力操作的(少数) ；两者比较，结果是后者稍大于前者，但按等流量调节可以节省工作量，所得结果也有一定的精度，若其兼有灌溉、发电及其他任务时，灌溉期可按灌溉需水量供水，非灌溉期则可使水库均匀出流；有的水库或因来水较丰，或因库容较大，按等流量调节的流量均可满足灌溉要求时，亦按等流量调节计算。对此，条文只要求：“对多年调节水库，应采用长系列(或代表段)，按月平均流量进行计算”。序列的长度，第2.1.4条已有规定，“代表段”也有设计单位采用过，故按《纪要》补入。对年调节水库，也有用长序列操作的，但多采用设计代表年的月(旬)平均流量进行计算。对无调节或日调节电站，在有水文资料时，水能计算是按日平均流量作的；在缺乏水文资料时，则都是用月平均流量计算。对此，条文规定：后者“应采用日(时)平均流量计算”，是在于提高计算精度，符合实际。第2.2.4条这是关于绘制径流调节和水能计算成果的关系曲线的规定。据有的单位的意见：一是是否不考虑电站装机容量的大小，都要画出所列曲线；一是对于低水头电站，这些曲线也还不够。条文规定：“应绘制成下列曲线”，就是考虑了这些情况的。其中“出力保证率曲线”和“出力与发电量关系曲线及装机容量与年利用小时关系曲线”，据调查反映，在小水电设计中是很有用的。第2.2.5条这是关于电站上下游已有或即将兴建调节水库时作径流调节和水能计算的规定。这类电站各省都有。一些引水梯级为提高保证出力和增加发电量，也将在其上游兴建调节水库。故条文中要求：“应考虑上下游调节作用和补偿调节要求。”第2.2.6条这是关于梯级电站调节计算的规定。河流的梯级开发，在调查的几个省中都有。在这类电站中，有的是上、下站的机组过水能力不协调，上站满发时，其下站或者是有弃水，或者是装机容量因未计来水多少而偏大，达不到额定出力(这是由于，有的是“看菜吃饭”，有什么机组就装什么机组；有的是没有计入梯级间引入或分出的水量的结果；等等)。这里既有径流调节和水能计算的原因，也有安装的机组机型不当，故写出本条，要求“按获得梯级最大综合利用效益原则，确定其特征值。”第2.2.7条这是电站由外流域引水时进行经济分析的规定。为增加水电站的效益，有的由外流域引水以增补其水量；有的则利用高程较高河流的水量及相邻河流间的高差，在高程较低的河流上建设电站。在有的省份中，可以看到这类电站的实例。如：吉林省某站，集水面积535km2，有部分水量由此分出而注入第二松花江。江西省由某河北支建库向南支供水建罗湾电站(平均水头171.2m)等等。类似的例子，在其他各省还可看到，设计这类电站时，对其下游的影响都作过研究，提出了偿补措施，作法正确，故予肯定。第2.2.8条这是关于选择正常蓄水位和死水位的规定。设计的工程在设计任务书中，其正常蓄水位和死水位是有一个初定值的。因其是工程的重要特征值，需进一步论证，故仍立一条。据一些电站的设计书(或说明书)可知，在水库正常蓄水已定的条件下。都对不同死水位进行径流调节和水能计算以选择一个合理的死水位值，(在发电量和保证出力以外有要求时都是考虑了的)。在调查中，有的是根据水库调节性能按最大水头的某一个百分数确定工作深度，从而选择死水位。对此，意见并不相同。有的认为，要列出数限实非易事，还是通过详细计算确定较好；有的认为，推荐的数限“不要订得过死，要给出一定范围”(但未指出这个范围)；有的则提供了这个范围，在有关书籍中也列出了类似的参考数限。签于死水位也是一个重要的特征值，而“列出数限实非易事”，故仍规定：“通过技术经济比较和分析，论证确定。”第2.2.9条这是关于水库的防洪设计和确定特征水位的规定。本规范(《小型水力发电站设计规范》)是发电站的设计规范，但调查的材料表明，有的是水库与电站分别由不同的单位设计，也有的是由一个单位承担的。无论其设计是分别还是同时进行，水库与电站是一个整体，它们的各个特征值要综合研究确定才是。所谓“小电站，大枢纽”就是这样的例子，在各省都是看得到的；将来，也会有类似的工程兴建，鉴于水库属大型工程，电站属小型的情况，故仍列一条指出必须遵守有关规范。第2.2.10条这是关于确定泄洪建筑物规模的规定。调查材料表明，现有水库的泄洪建筑物，有的是自由溢流，有的是用闸门控制。确定它们的规模，都是如条文指出的：“结合枢纽总体布置，通过洪水调节及技术经济比较确定”。故用条文的形式把这些工作肯定下来。第2.2.11条这是关于洪水调节注意事项的规定。“采用静库容调洪”，是目前“小电站、大枢纽”洪水调节常用的方法，故将其纳入条文，并冠一“可”字，意在还可根据水库情况采用“非静库调洪”。位于梯级或城镇上游的小电站枢纽有较大的库容，而下游又向它提出承担防洪任务时，这就要研究库容在保证本枢纽安全的前提下，对其下游的防洪任务能否承担或承担多少，故条文要求：“研究确定洪水调度规则及安全泄量等”。调查中有类似的例子：某支流上有水库集水面积441km2，总库容4.34亿m3，装机容量7000kW；与干流汇合处下游有县城，集水面积2170km2 ，它要求支流水库承担一部分防洪任务，为此将水库正常蓄水位由124m降至122.3m。在小电站的枢纽中，也有留有较大防洪库容的。如浙江省××水库，总库容20700万m3，防洪库容即达17000万m3，调节库容仅3350万m3，死库容350万m3。这样大的防洪库容，当为防洪所必需。如此大的防洪库容，任其空闲，殊为可惜。若能在一般洪水年分，将这个库容利用一部分，必将增加一定的发电效益，故条文规定：“重复利用一部分库容兴利库容的可能性”。第2.2.12条这是关于水电站纽枢位于已建枢纽上、下游时确定防洪特征水位的规定。据调查，在有些河流上已有、或将有这样的情况，有的在洪水调度上处理得比较好，有的也存在着问题。故条文分别规定：防洪特征水位的要求应按水电站的位置、规模和对它的要求确定。第2.2.13条据调查，有的水库因对河流的输沙量估计不足，又未设置冲沙设施，致死库容迅速淤满，影响进水口的正常运用。若大量泥沙淤积于水库末端，则将抬高末端的库水位，影响周围居民的生活与生产。对这类问题，有的水库作过研究，有的则未予应有的重视，故立一条。至于“减缓水库淤积的措施”，可以是在水库上游植树造林，增加植被面积；可以是建造拦沙坝(库)，减少入库沙量；如此等等。减缓的措施，可因地制宜，条文就不予规定了。第2.2.14条这是关于计算回水曲线的规定。据调查资料，有的水库末端(或周边)有较大的淹没影响时，是作回水线计算的。如四川省猫猫寺电站，湖南省白鱼潭电站，福建省千岭电站，湖北省西斋电站，等等；较多的则是“简化”。条文是按设计小水电站的经验拟定的。为了提高计算精度，条文也规定：“回水影响较大，河段较复杂，应适当加测河道横断面”，这也是以工程实践为依据的。 第三节装机容量和机组台数第2.3.2条这是关于水电站设计保证率的规定。一是它的取值范围，一是它的表示方法。关于取值范围，在本规范《征求意见稿》中曾定为75%～90%。据调查反映，下限可否降低些；一些单位的意见和设计文件表明，下限可定为50%，上限不变；也有的认为上限可定为90%。还有这样的意见，水电站设计保证率应根据电站装机容量大小及其在地方电网中的比重作一些具体划分，见表2.3.2。根据调查资料，保证率与装机容量尚未发现其明显的关系。为便于有所遵循，以各地设计经验为基础，综合有关单位的意见，条文规定了水电站设计保证率。表2.3.2水电站设计保证率地方电力系统中(%)水电容量的比重15以下15～3030以上水电站设计保证率(%)75～8080～8585～90 关于设计保证率的表示方法，据调查，各设计单位采用的不尽相同。有用年保证率的，也有用历时保证率的；用后者时，其公式或，或为(n为出力的总月、旬、日数，m为按大小顺序排列的序号)。鉴于历时保证率比较明确、通俗，即大小或等于某一出力的次数(月、旬、日)在总历时中有多少次(也可用百分数表示)，且采用此法者也较多，故条文规定：“可用历时保证率表示，用什么公式则不予规定。条文中还有关于确定电站有灌溉任务时的保证率的规定。据调查，有的认为，灌溉保证率与发电保证率是不同的，如使其相同，则发电保证率有可能偏低，只有50%，而有的灌溉保证率较高，如95%，因其用水时间较短，发电难以达到这样的保证率。还有干旱地区的特点，两者的保证率也难以相同，水库无论是以灌溉为主还是兼有灌溉，都因水量的丰与不丰而有季节性发电或常年发电的问题。这样，保证率也有所不同。这类电站，在小水电中比较常见。但因其为选择保证率，故不另立一条。调查资料也表明，两种保证率相同的例子还是不少的，故条文并不规定其相同还是不同，而是要求：“根据排灌溉要求，水文特性等确定”。第2.3.3条 这是关于选择装机容量的原则规定。根据调查的资料，水电站发电量的出路，有的是供地方工、农业使用，有的则是售电；装机容量的选择，有的不是以水力资源为依据，而是按库存设备，有什么装什么；有的为争取较多的投资补助，就用较大的装机容量；有的未通过径流调节和水能计算，而是估算，致在用水量的分配和综合利用要求等方面发生了矛盾；有的对电站(或用电要求)可能的发展、变化的考虑，尚欠周详。鉴于此，故作如条文的规定。第2.3.5条这是关于采用简化方法选择装机容量的规定。条文指出：“受资料条件限制时可采用保证出力倍数和年利用小时数等选择水电站的装机容量简化方法”据调查结果，这样的规定，是符合小水电站现实情况的。关于保证出力倍数调查的反映，有的是“最好不用倍比法”；而较多的意见则是：倍比要确定一个范围，以供选择，这就是认为倍比法还是可用的。要给出一种限制。有的省就给出了使用这个方法的取值范围。保证出力已按第2.3.2条的保证率求出，是电站的一重要特征值；用它的某一倍数选择装机容量就比较简便，是人们习用的一种方法。故条文将其明确指出，并给出一个范围，以避免使用本法的任意性。关于年利用小时数，据调查，各地根据自己的经验提出了各自的数值和修改意见：“对于高寒地区、牧区，年利用小时数达不到规定的要求”、“年利用小时可适当降低，以2500h为宜”、“不宜低于2500～5000h”、“不低于5000h”、“不低于4500h”、“在北方大都3000h左右，有的更低”……等等；也有的认为：“要强调经济论证”。鉴于本规范是适用于全国各地的小水电设计的，不宜拘泥于某一地区的经验。因而作了根据水库的调节性能不低于5000h和3000h的规定。第2.3.6条这是关于低水头电站选择装机装机容量的规定。据调查，有很多小型水电站是低水头的，确定其装机容量时，有的是由于水文资料的原因，未能显示出洪水期水头减小的影响；有的则依据其水文资料条件，计算了水头减少的因素，在资料条件具备时，这是应该做也能够做的，有的就这样做了，故条文予以肯定。梯级电站下一梯级的回水，渠道电站上游用水渠道水位消落等，都是会引起水头的变化的。这在选择装机容量时不能不予以注意，故在条文中亦出考虑其影响的规定。第2.3.7条这是关于灌溉期结合灌溉用水发电的水电站的装机容量选择的规定。据调查反映，本条的“基本精神各可取的”，鉴于全国各省灌溉时间的迟早不一，历时各异；天然水量的丰欠相殊；有的迟而短，有的早而长，甚至全年都需灌溉；有的天然水量全用于灌溉，有的灌溉用水仅为天然水量的12.5%(湖北省青山水库)。要规定一个可供这类电站普遍采用的数限，比单一发电的还要困难。故条文规定这类电站的装机容量“应根据灌溉设计流量确定”。第2.3.8条这是关于选用机组机型及台数的规定。据调查资料，有的电站，机组台数多达20余台。又据反映，如仅装设一台，对运行又不方便，多了也不一定好，但不得不多装。故条文规定，“台数不宜少于二台或多于四台”。 第四节水库淹没处理第2.4.1条这是关于水库淹没处理的规定。据调查，对于水库淹没处理，有的比较重视；有的则因问题不大，较易处理。淹没处理的高程都是根据回水计算的结果确定，但用以计算回水的洪水标准各不相同。见表2.4.1。表2.4.1水库淹没处理情况表省份电站名称装机容量采用保证席征地移人江西南河2×80001×300020%5%福建南溪一级3×100020%5%江西枫渡900010%10%浙江峡口 20%5% 现在(或曾经)采用的标准是不统一的。为此，条文规定：“土地的赔偿或防护按2～5年一遇洪水的回水高程计算”。人口、房屋的外迁或后靠按10～20年一遇洪水的回水高程计算。第2.4.2条这是关于利用多年和年调节水库周边土地的规定。对有年调节和多年调节性能的水库的周边土地，条文规定：可根据利用它的可能性，“ 并确定其利用范围，但不得围堤耕种和减少调节库容”，是鉴于已有类似的情况，因而作出规定。 第三章工程总体布置及水工建筑物第一节一般规定第3.1.1条水电站枢纽工程布置与水工建筑物设计必须根据不同的设计阶段具备必要的基本资料，应具备的资料和数据已在条文中列出。地形图在条文中列出各测图项目及其采用的比例尺，系参照《水利水电工程测量规范》以及《水力发电工程初步设计编制规程》，并结合小水电的实践经验拟定，比例尺范围稍有变动。初步设计阶段可采用较小的比例尺，施工图阶段可采用较大的比例尺。工程地质勘测报告，可结合水电站具体情况参照《水利水电工程地质勘测规范》按设计阶段进行编制，在该规范中图件的比例尺也有规定。第3.1.2条1970年苏联水电站设计规范(适用于设计容量大于1万kW的水电站)中，对水头划分为：低水头25m以下；中水头25～80m；高水头大于80m。我国已建的小型水电站有数万座，水头在30～100m占绝大多数，水头在100～200m较多，大于200m和小于30m为少数。经审查会讨论，认为条文规定的范围较符合国内的实际情况。第3.1.3条河流水力资源的开发，应该作全面的规划，做到合理利用。从以往的水电工程实践来看，由于没有重视河流规划工作，致使有些水电工程布局不合理，教训不小。因此，必须强调水电站枢纽的选址要在河流规划基础上进行。初步设计阶段的坝址及站址选择，一般在河流规规中初步选定的坝段上，根据综合利用的要求，选择2—3条较为有利的轴线来进行枢纽布置，做一系列的设计方案比较，在此同时要与坝型选择结合在一起，因为坝址、坝型选择和枢纽布置是互相联系的，不同的坝轴线有不同的枢纽布置，有的坝型也不同。在做方案比较时考虑的因素很多，但起主要作用的有：坝址的地形、地质条件；建筑材料的种类、储量及分布；施工条件；运行管理和送电条件；综合效益等。在实际工作中可以了解到这些条件不是孤立的，而是相互联系的。如坝址选在河谷狭窄的河段上，坝轴线短，坝的工程量小，造价可能低。但考虑施工条件，泄洪建筑物布置，以及运用上的要求等，可能并不是优越的。实践证明，选择坝址、坝型和枢纽布置是一项错综复杂的工作，必须全面论证，综合技术经济比较后，才能做出正确的方案。据调查了解，各设计部门对水电站枢纽工程的选址、选坝轴线工作都比较重视，一般均做了方案比较，如江西省白云山水电站选了二个坝址比较，枫渡和军潭水电站的坝均选了三条轴线进行比较；福建省宸前水电站选择三处坝址进行比较，千岭水电站在坝址2km范围内作了三条坝轴线的比较，然后才确定下来。第3.1.4条水电站枢纽一般由拦水、泄水、引水、厂房枢纽、过船、过木、过鱼等建筑物组成。枢纽总体布置是根据综合利用的要求，将各项建筑物有机地安排适当，各得其所，既要安全可靠，又要经济合理，避免互相干扰。在初步设计阶段中重要的任务是做枢纽总体布置的方案比较工作。由于水能开发方式的不同，枢纽中建筑物的组成亦有所不同，布置型式也不一样，但总的要求是相同的——合理解决各建筑物的位置，在任何工作条件下都能正常地工作。条文规定的要求在工程实践中证明均是必要的。如坝后式厂房布置，当大坝为混凝土重力坝，而河床又有足够的宽度时，以布置溢流坝段和非溢流坝段在同一纵轴线上最为合适，厂房直接位于非溢流坝的下游，进水口设在坝的上游面，压力管道穿过坝身进入厂房，厂房与坝之间的距离则在确保坝址安全的前提下，可尽量缩短压力管道的长度。有通航船闸的水电站枢纽多建于河流的中下游平原地区，或坡降平缓，河床比较开阔的河段上。一般泄水闸或溢流坝布置在河床中部，厂房位于岸边，船闸布置在另一岸，可以避免互相干扰。厂房与泄水建筑物之间设置足够长度的导墙，以防止下泄洪水对厂厂房尾水的干扰。例如：湖南的甘溪，湖北的青山三级，福建的宸前，江西的菱南及广东的锦江五级等水电站枢纽均是这种布置型式。运行效果是比较满意的。第3.1.5条山区河流的一般特点是：河谷狭窄，河床坡降度大。在没有条件建高坝时，主要是利用河流的落差，修建引水式水电站。首部枢纽分为低坝和无坝引水两种型式，然而，为了提高取水保证率和有效地防止泥砂的危害，较多的采用低坝引水型式。 为了保证取水与防止泥砂的危害，有效的措施，就是选择好首部枢纽的位置和合理布置各种建筑物。在弯曲河段上，进水闸布置在凹岸顶点偏下游处，可充分利用河道自然弯道环流引水分砂的作用，减沙泥砂淤积或被挟带进闸。甘肃的红崖，四川的渔子溪等水电站的首部枢纽都是布置弯道上，进水闸布置在凹岸，实践证明这种布置方式引水、防砂效果良好。第3.1.6条河床式水电站有水头低，流量较大和厂房直接挡水等特点，因此站址应选择在河床稳定，河槽水流流态平顺的河段，这是为了保证能顺利引进发电所需的流量，防止有害的冲刷和淤积。如果水电站建在不稳定的河段上，河道易于变形，河槽弯曲，直接影响电站进水，必然造成效益下降，增加疏浚或防护等管理工作，例如湖南白渔潭水电站建于自然弯道的段河上，厂房布置在凸岸一侧，进水口前泥砂淤积严重，影响进水，不得不采用挖泥船清淤。为避免在今后出现类似情况，故作如条文的规定。第3.1.7条渠道上的水电站，往往是利用集中落差，一般此处需要建落差建筑物——跌水或陡坡。因此，电站最好与跌水(或陡坡)联合建筑，共用一条渠道，使电站的进水条件较为顺畅，而且比较经济。但有些电站是建于渠道修成以后或因地形地质条件限制，要另开引渠时，则应注意引水渠与渠道的衔接，二者的中心线夹角应尽量小些。在电站进水口需设置直线段，其长度一般不小于三倍进水口前沿的宽度，才能保证进水流态稳定。当选用多级设站时，采用等水头多级的型式可以降低造价，管理方便。第3.1.8条拦河坝为土石坝的水电站枢纽布置，一般优先选用位于坝下游河岸上的地面式厂房，引水建筑物多采用隧洞，在没有条件开挖隧洞时，才考虑坝下岩石地基上建压力管道引水。进水口设在岸边或坝端。在特殊的条件下也可以将厂房布置在地下，其引水建筑物一般采用隧洞。第3.1.9条小型水电站枢纽多建于山区，有些河流的漂浮物较多，有些河流的上游有大量的漂木流送至水库内，在进水口前一定距离的库面上如不设置防污排，漂浮物会直接压在电站进水口拦污栅上，清除或流送不及时，可能将栅条压垮，造成污物漂入水轮机的事故，如某某等水电站就出现过类似情况。湖南洋潭，湖北蔡河水电站在引水口前均设有简易的防污排，收到一定效果。四川映秀湾水电站在进水闸前设置L形拦木栅导漂胸墙，证明效果良好。 第二节挡水建筑物第3.2.1条拦河大坝的坝型是多种多样，有填筑坝，(各种土坝；土石坝)、堆石坝砌石坝(重力坝、拱坝)、混凝土坝(重力坝及各种轻型坝)等。坝型选择是一项重要而复杂的工作，需要研究的因素很多，有地形、地质条件、水文、气象、当地建筑材料、施工条件、工程量和造价等。各因素之间又存在着复杂的关系，但其中影响坝型选择的主要困素是地形、地质条件。不同坝型对条件的要求也不同。拱坝对地形、地质条件的要求较高，河谷狭窄、形状接近V形或U形，左右对称，岸坡稳定，河谷较窄，坝轴线上下游河道平直；地质条件良好、岩石坚固完整，无较大断层等。河床两岸山坡岩石，裂缝和断层较少，适于建重力坝。填筑坝的要求：河谷较宽，岸坡不太陡，又有适宜的和足量的土石料可供使用，附近有地势比较平缓的亚口，以便布置溢洪道等。因此，坝型选择应根据上述等因素，通过技术经济比较确定；在具体做方案设计时，应结合当地的实际条件，选择几种比较合宜的坝型进行比较，以确定在技术经济上最优的坝型。挡水建筑物的型式选择是水电站枢纽设计中的重要内容，在各种坝工设计规范中都有规定，可以遵循。第3.2.2～3.2.4条当挡水建筑物型式选定以后，接着进行建筑物布置、结构设计、水力设计、基础处理设计和选择建筑材料与确定各项质量指标等工作，这些设计原则和要求，在已颁发的碾压式土石坝、混凝土重力坝、混凝土拱坝及水闸等设计规范中都有具体而详细的条文规定，本规范没有必要重复这些内容。本规范适用的范围是装机容量500～25000kW的水电站，按“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准”来划分，其工程规模为小(Ⅰ)型。在湖北、湖南、广东、广西、江西、福建、浙江等省调查了解，统计了部分小水电站工程资料，见表3.2.2，凡单机容量在500kW以上的水电站枢纽工程，水库的容量都大于1000万m3。同时许多河流的开发是多目标的，以灌溉为主结合发电的为多数，这些枢纽工程的等级是属大型或中型，这类工程可以称为“大枢纽、小电站”。枢纽的主要建筑物——坝、闸的设计都应遵照已颁发的有关规范进行。  表3.2.2鄂、粤、桂、湘、闽、浙、赣各省部分小水电站基本情况表省别站名开发方式库容(万m3)坝型坝高(m)引水建筑物型式泄洪方式消能方式泄水孔型式装机容量(kW)灌溉面积(万亩)备注湖       北西斋 石门 大洪山三河口浮桥河 天堂一级大同 张家咀花山青山 南川三道河烟宝地占河二级飞沙河坝后式 坝后式 坝后式坝后式坝后式 坝后式坝后式 坝后式坝后式坝后式 坝后式混式坝后式坝后式坝后式59300 22150 126002000049100 1450027000 106401736044940 1103016100465025908100土坝 土坝 土坝土坝土坝 土坝心墙沙壳坝土坝土坝土坝 土坝土坝土坝土坝土坝42.95 35.5 43.255.029.6 54.037.5 605359 5346.546.560.744隧洞 坝下埋管 隧洞隧洞、管道坝下埋管 隧洞隧洞 坝下埋管隧洞隧洞 隧洞隧洞、管道坝下埋管隧洞坝下埋管溢洪道 溢洪道 溢洪道溢洪道溢洪道 溢洪道溢洪道 溢洪道溢洪道溢洪道 溢洪道溢洪道溢洪道溢洪道溢洪道挑流 底流 底流底流  挑流底流 挑流底流挑流 挑流挑流 挑流底流  放空管 隧洞2×30002×32001×12501×13601×15602×15601×6502×12503×12501×10001×30002×12502×12501×30001×40002×6303×15602×5602×16002×125051 24 /3.025.0 /8 /306 20281.90.128.75 广 东东方红 锦江一级横江龙颈上库龙颈下库坝后式 坝后式坝后式坝后式坝后式2495   130002000土坝 浆砌石重力坝土坝土坝土坝40 63 5743隧洞 坝内钢管隧洞、管道隧洞铜管溢洪道 坝顶溢流溢洪道溢洪道溢洪道挑流 挑流挑流挑流底流  放空道放空管 放空孔3×3201×8003×65003×8003×32003×30003 20    地下式厂房广  西青狮潭那板 六甲龟石拨贡峻山坝后式坝后式 坝后式坝后式混合式坝后式5200065000 19804780083010000土坝土坝 浆砌石坝浆砌石坝浆砌石坝浆砌石坝59  39422469隧洞坝下埋管、隧洞 坝内钢筋混凝土管坝内钢筋混凝土管隧洞隧洞溢洪道溢洪道 坝顶溢流坝顶溢流坝顶溢流坝顶溢流 挑流挑流 挑流挑流 挑流 隧洞兼 放空管放空管放空管4×32001×30003×32002×41604×30005×16001×16002×320043.8   18 26地下式厂房  洋潭金家洞坝后式坝后式21001480浆砌重力坝浆砌重力坝1458坝体内钢筋混凝土管坝顶溢流泄水闸坝顶溢流挑流挑流 泄水孔3×5001000 6.5  湖        南大江边黄岑黄狮洞黄土溪仙下子良岩酒埠江黄材黄石王家厂青山厂甘溪白渔潭青山洋塘坝后式混合式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式河床式河床式河床式河床式50001470108046606980563025500125706120025150114004820568027002100浆砌重力坝浆砌重力坝浆砌重力坝浆砌重力坝混凝土大头坝混凝土重力坝土坝土坝土坝土坝土坝浆砌石坝浆砌石坝浆砌石坝浆砌石坝5560.6454624.2544860.540.533.6551021246隧洞坝内钢筋混凝土管隧洞坝内钢筋混凝土管坝内钢筋混凝土管坝内钢筋混凝土管坝内钢筋混凝土管溢洞溢洞溢洞岸边压力管溢洞 坝顶溢流坝面溢流坝顶溢流坝顶溢流溢洪道坝顶溢流溢洪道溢洪道溢洪道溢洪道侧槽式溢洪道闸、堰顶泄洪闸、堰顶泄洪闸、堰顶泄洪闸、堰顶泄洪挑流挑流挑流挑流 挑流挑流挑流挑流  挑流面流面流挑流 泄水孔放空孔空放底孔泄水孔 1260250031204×63015003×42009000312060004080620012500200003900960016.855.451.2 2027.54535.94231.43013 71 福   建东圳南溪一级 峰头闽东嵩口坪矶头宸前坝后式坝后式 坝后式引水式坝后式混合式河床式283005010 16500276221032401630土坝砌石拱坝 砌石坝砌石拱坝混凝土重力坝混凝土重力坝砌石坝5564.5 504229516.5隧洞隧洞 坝内管埋隧洞坝内埋管隧洞溢洪道坝顶溢流 坝顶溢流坝顶溢流坝顶溢流坝顶溢流闸、堰顶溢流流挑二道坝 挑流二道坝挑流挑流   泄水孔冲砂孔冲砂孔1×32002×15602×12502×12503×63004×16003×65005×32005010.2 23.0/0.2/    地下式厂房 地下式厂房浙   江长诏桐柏雅溪皎口横锦长潭 白沙溪对河口峡口 金兰坝后式混合式坝后式坝后式坝后式坝后式 坝后式坝后式坝后式 坝后式1790010723000109602092269400 6800116006340 7090混凝土砌石坝土坝混凝土拱坝砌石坝土坝土坝 土坝土坝混凝土重力坝 土坝623675685235.5   336241隧洞隧洞隧洞坝内埋管隧洞隧洞 隧洞隧洞隧洞 隧洞坝顶溢流溢洪道坝顶溢流坝顶溢流溢洪道溢洪道、隧洞溢洪道溢洪道溢洪道溢洪道坝顶溢流溢洪道挑流 二道坝挑流消力池挑流  挑流 消力池放水孔  放空洞    底孔 坝下埋管2×20002×40004×16003×12502×300011520 3×400013602×4000 3×1360252.0//20.112.0 31.0// 20     江长冈 社上 罗油口坝后式 坝后式 坝后式35690 14300 11635浆砌石坝 浆砌石坝(副)土坝(主)土坝50.4 38.540.535.8隧洞 坝内埋管 隧洞坝顶溢流 坝顶溢流 溢洪道挑流 挑流 挑流放空孔    5003×32002×3000 2×30007 8 4            西老营盘 白云山二级七一 罗湾枫渡日东军潭双溪灵潭栏关茗洋关段辛 紫云山坝后式 坝后式 坝后式 引水式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式坝后式引水式坝后式 坝后式10765 1180 18700 770057007160481760601530265042406100 1160土坝 浆石拱坝 土坝 混凝土重力坝混凝土坝圬工重力坝砌石坝拱石拱坝浆砌石重力坝砌石重力坝土坝土石坝 土坝51 46.8 50 4742.53361.5548.73547.545.637 52.5隧洞 隧洞 隧洞 隧洞坝内埋管隧洞坝内埋管隧洞坝内管道隧洞隧洞隧洞溢洪道隧洞坝顶溢流 溢洪道 坝顶溢流坝顶溢流溢洪道坝顶溢流坝顶溢流坝顶溢流坝顶溢流溢洪道侧堰式溢洪道  挑流   挑流挑流 挑流坝下埋管 放空洞   放空孔放空孔  放空孔  放空隧洞125016302×3200 10002×30003×60003×30002×5603×30003×1250500050002×1250125063011.5 / 10.51 15 /23/  2.70.03    已装1台1000kW地下式厂房坝内式厂房      控制流域面积81.5km2 第三节泄水建筑物第3.3.1条泄洪建筑物是为确保大坝安全，宣泄洪水的重要建筑物。凡有坝的水电站枢纽必须设置泄洪建筑物，其规模应满足宣泄规定的设计洪水和校核洪水的要求；在碾压式土坝设计规范中还要求在任何的运用条件下均不允许漫坝。水库在运用上有检修、降低水位、放空和排砂等特殊要求时，应设置泄水孔。泄水孔可为底孔或中孔，一般根据要求来选定。关于设置泄水孔的必要条件、考虑的因素及其设计，在混凝土重力坝、拱坝和碾压式土坝等设计规范中都有明确的规定，可以遵照执行。第3.3.2～3.3.3条在选择泄洪建筑物型式时，应在充分研究坝址自然条件的基础上，结合水库的运用方式、泄量、消能措施和坝型的结构特点等，通过技术经济比较确定。水库的泄洪建筑物可以结合坝体建筑或设在坝体以外的地方，即坝顶溢流或岸边溢洪道。当坝址附近有适当的地形地质条件时，修建岸边溢洪道比较经济合理。如对于填筑坝，不能将溢洪道建在坝上，但仍要求泄水建筑物运用灵活、安全可靠。若为开敞式溢洪道，则具有随着库水位上涨泄量增加很快的特性，可以安全地宣泄设计标准的洪水流量，一般都是优先采用这一型式。如果拦河坝为其他坝型，在布置岸边溢洪道方案与坝体溢洪方案的经济指标差不多的情况下，还是优先采用岸边溢洪道。四川省在中小型砌石拱坝中，坝高在30m以上的有64%采用岸边溢洪道。因为开敞式岸边溢洪道还具有以下优点：结构布置型式简单，闸门启闭的技术问题较好解决，运用灵活；施工管理和检修方便；能将泄水引至下游一定的安全距离进行消能。一般在选择挡水建筑物为砌石坝或混凝土坝时，首先考虑坝顶可溢流的有利因素，只有在坝体以外建溢洪道优越时，才不选用坝顶溢流。据调查：湖南省17座大中型砌石坝和混凝土坝中有16座是采用坝顶溢流，占94%。贵州省中小型砌石拱坝绝大部分采用坝顶溢流型式。湖北省的砌石坝为数不多，全部采用坝顶溢流，江西、福建等省的情况亦如此，见上面附表3.2.2。河床式水电站的泄水建筑物，为满足宣泄其设计标准的洪水流量和保证水电站要求的水位，一般是采用溢流坝或泄洪闸，在多泥砂的河流，选用泄洪闸，冲砂效果良好。 在南方雨量集中，洪水流量大，采用隧洞泄洪，其规模较大，不经济，另外它的泄洪潜力是有限的，故一般将它作为辅助泄洪建筑物。如江西老营盘，湖北大同，浙江长潭和对河口等工程，除了隧洞泄洪外，还是以岸边溢洪道承担主要泄洪任务。在雨量较小的地区，如河北、甘肃、吉林等省均有单独采用隧洞泄洪的水电站枢纽。第3.3.4条泄洪是影响枢纽工程正常运用的最重要因素之一。常常因泄洪影响发电、通航，冲刷其它建筑物及岸坡，甚至危及大坝的安全。许多工程因泄洪建筑物布置不合理或泄洪消能问题重视不够而出现问题，如广东河排，溢流坝与厂房距离较近，挑流鼻坎左侧的岸坡岩石未挖至设计高程，1975年泄洪时，坝顶溢流水深3.6m，挑流水体落在岸坡岩石并折射至厂房及尾水渠，影响电站安全运行。湖南白渔潭，溢流坝与溢洪道之间建有一船闸，当泄洪时，船闸不能运行，泄水在下游引航道出口产生回流漩涡，影响船只安全。湖北黄龙滩，1980年6月24日泄洪流量为7670m3/s时，泄流飞溅到厂区，积水大量增加，厂区三台水泵排水不及，水位继续上涨至无法控制，最后厂房被淹。广东迳口采用24孔闸堰式的挡水建筑物，闸后以面流消能，设计流量为4300m3/s，校核流量为4700m3/s，1982年5月中旬下了一场大暴雨，闸上游水位22.8m，下游水位18.39m，流量为4360m3/s时，拦河闸除左岸留存6孔、右岸留存2孔外，其余全部冲垮。这都是严重教训。故条文规定：应保证挡水建筑物的安全。第3.3.5条泄洪建筑物在泄洪时，流速高，具有动能大而集中的特点，故应采取有效的消能和防护措施，削减下泄水流对河床及两岸的冲刷，对于溢流段来说是保证自身的安全。常用的消能方式有：底流式、挑流式、面流式及消力戽等。选择消能方式主要是根据下游和两岸地形地质条件，下游河道水深和水位变化情况，通过技术经济比较确定。选定的消能设施一定要做到效果好、结构可靠，能保证大坝及其他建筑物的安全。关于挑流、底流、面流及消力戽等消能设计应考虑的事项和要求，在《混凝土重力坝设计规范》第三章第四节有规定，设计时可遵照执行。第3.3.6条泄洪建筑物的泄水能力，下游各种消能方式的设计，在初步设计阶段可按公式计算，有条件时宜做水工模型试验来验证。在陡槽中常常是急流，流速高，如在此段转弯，使高速水流紊乱，冲击波的影响加大，更存在着发生空蚀破坏的可能性，除了利用公式计算外，还需要有模型试验观测结果作为设计依据。第3.3.7条开敞式岸边溢洪道是被广泛采用的一种型式，实践证明，位置选择得当，布置合理，会给管理运用上带来很多的方便，否则会造成后患无穷，甚至影响整个枢纽工程的安全。因此对布置方面提出要求是必要的。溢洪道一般过流量较大，流速高，从水力学因素考虑，在平面上，轴线应为直线布置。从很多工程实践证明，如设平面弯道，水流流态紊乱，在弯道断面左右水面差值较大，而且影响到弯道未端以后，甚至直至出口挑坎或消力池，将导致挑流分布不均匀或水流不均匀地进入消力池，故力求避免在平面上设置成曲线段。第3.3.8条溢洪道衬砌是为了防止冲刷，保护岩面不受风化，也防止高速水流钻入岩石缝把岩石掀起来；因此溢洪道一般都要求作衬砌，衬砌的材料多以混凝土或钢筋混凝土，它能承受水流的冲刷。对于规模较小的溢洪道，建在坚固完整、透水性小，又耐风化的岩石基础上，流速又不太高，与大坝及其他建筑物相距较远，万一出了事也不致于造成很大的危害时，也可以不用衬砌，只须将岩面加以平整即可。第3.3.9条泄洪隧洞的，工作条件，设计为有压流(满流)或无压流(明流)，主要是根据运用的需要，技术要求和自然条件，经过技术经济比较确定。甘肃碧口水电站泄洪隧洞设计，从建筑物布置、水力学条件、结构设计、施工和运行等方面，就有压洞和无压洞进行了技术经济比较。右岸泄洪洞因和导流洞结合，选择为无压洞。排砂洞和左岸泄洪隧洞采用压力洞。通过几年运行，实践证明这三条隧洞的工作条件设计是较为合理的。坝下埋管开裂而致土坝毁坏，是土坝失事的重要原因之一，根子在于“水”。埋管用于泄洪采用压力洞，管身常承受高压力流，如伸缩缝或管身有裂缝，高压水会浸入坝体内，抬高浸润线，影响坝坡稳定，或渗水沿管外表面渗流，发生管涌，甚至坝体内土料被淘空，造成土坝塌陷。甘肃老鸦、炭山二水库采用有压坝下埋管，均存在着这些问题。经过实践得出下面的结论：无切实可靠的结构措施，不应采用有压埋管。隧洞和坝下埋管严禁采用有压流和无压流互相交替的工作方式。甘肃鸳鸯池水库的坝下埋管，在1964年放水时，出现不稳定流态——有压流和无压流交替，这种流态每6min 交替一次，每当有压流转为无压流时，出口流量骤增，伴随着管内轰隆作响。这种不稳定流态，将使管内水流的动水压力、流速和流量等水力因素均发生周期性变化。从而对隧洞、管结构的受力状态、泄流能力、出口消能以及下游河道等，都产生一系列不利的影响。因此，在溢洪隧洞和泄洪的坝下埋管设计和运行中，严禁采用这种流态的设计和工作方式。 第四节引水建筑物 第3.4.1条小型水电站按水能开发方式可分为坝后式、引水式、河床式和混合式。坝后式水电站的引水建筑物，一般为岸边隧洞或坝内穿管式，在特定的条件下(详见第3.4.10条文说明)，也可采用坝下埋管式。引水式电站的无压引水建筑物一般为渠道式、隧洞式或渠洞混合式，在其前池以后的压力输水建筑物一般为明管式，在特定的地形、地质条件下，也可采用竖井、斜井式(或地下埋管式)。混合式电站的压力引水建筑物，在调压室以前一般为隧洞式或管道式，在调压室以后一般为斜井式(或地下埋管式)或明管式。第3.4.2条本条所提进水口系指包括闸门段在内的广义的进水口。潜没式进水口系指由水库引水的深式进水闸。河床式电站的进水口及压力前池的进水室亦被视为该一范畴的进水口。其型式一般分为隧洞式、坝式、压力墙式和塔式。开敞式进水口系指低坝引水枢纽中的开敞式进水闸。本条内容系第3.4.3条和第3.4.4条应共同满足的基本要求。第3.4.3条潜没式进水口除满足第3.4.2条的要求外，还应满足其设置高程方面的要求。潜没式进水口的设置高程，既有一个上限的要求，又有一个下限的要求。体现上限要求的淹没深度，有的用进水口正常断面处的流速水头的函数式表示的，如条文中第(1)式所示；也有用进水口正常断面的高度的倍数表示的，如条文中第(2)式所示。一般用以计算的公式只宜列入规范的附录之中，以供参考。但根据本规范的具体情况和各有关单位的意见，还是列入了条文。同时考虑到进水口的型式是多种多样的，孔径的变幅比较大，水流条件也不尽相同，故将二式并列，以资比较。关于淹没深度的最小数限，在旧有规范中定为0.5～1.0m；根据第3.4.9条对隧洞断面最小尺寸的规定(孔高不小于1.8m)和本条第(2)式的要求，其最小值当为0.9m，本规范定为1.0m。为照顾到在水面结冰或风浪引起水面下降的不利情况下仍能保持最小淹没深度1m。于是又构成了第(3)式，与(1)、(2)式并列，计算时互相比较，取其最大值以策安全。关于进水口设置高程的下限要求，就是进水口的下缘高于该处水库泥沙淤积高程的最低数限要求，根据旧有规范的规定，此限值不小于1.0m，本规范亦取用此值。第3.4.4条在引水式电站的首部枢纽中，由于水电站具有终年连续引水的特点，为了保证枯水季节也能引进所需流量，一般多作成有坝引水，无坝引水枢纽，在解放初期也作了一些，但后来又陆续改为或计划改为低坝引水枢纽。进水闸底坎高于冲砂闸底的高差值(以Z表之)；根据甘肃省小水电总结资料反映，多数引水枢纽建设在泥沙较多的河流上，Z值：早期作的多为0.5m，但引水渠进沙现象比较严重；后期作的则加大至1.5～2.0m，个别的达3.6m，运行中情况甚好。四川某电站系由泥沙特多的茅杆河引水，Z值达到3.0m。陕西省的灌溉引水枢纽中，Z值一般为0.8～1.2m。第3.4.6条关于隧洞的设置深度，从利用岩体减压拱的作用或考虑围岩弹性抗力出发，在旧规范中都有不小于3倍开挖洞径(或开挖宽度)的规定。1978年颁发试行的《水利水电工程地质勘察规范SDJ14—78》附录四一(八)中提到:“洞室上覆岩体与间壁岩体最小厚度的评价，应根据不同情况区别对待，一般当埋深不很大、地应力较低时，无压隧洞上覆的岩体不宜小于1.0～3.0倍跨度，松散土体不宜小于3.0～5.0倍跨度，对压力隧洞上覆岩体厚度不宜小于0.2～0.6倍水头，间壁岩体厚度不宜小于0.15～0.6倍水头”；“当上覆岩体被多组结构面切割成不利的结构体时，应单独验算其稳定性。”傍山隧洞的外侧(即岩体较薄的一侧) 的岩体厚度应保持多大为宜，在个别的国外资料中，也没有提供定量方面的足够论据，但有些定性的结论，有顺坡节理时，外侧岩体厚度与隧洞开挖直径的比值以及洞顶岩体厚度与开挖直径的比值，对坡面岩体的稳定影响较大，但隧洞顶部不大可能形成塌落区；有逆坡节理时，开挖后必须支护，以防顶部塌落，但上述两个比值对坡面岩体稳定的影响似乎不大。第3.4.7条压力隧洞的底坡系指发电隧洞由闸门段末端至斜井首端或至调压井(塔)之间的底坡，部分发电隧洞底坡的统计资料列于表3.4.7内。 表3.4.7发电引水隧洞底坡调查表电站名称发电引水隧洞电站名称发电引水隧洞长度(m)底坡长度(m)底坡毛家村电站盐水沟电站白莲河电站三家店电站雅溪电站南湾电站大伙房电站黄坛口电站360269013028817962563232233‰5‰3‰2‰3.33‰4.2‰3.5‰1.5‰狮子滩电站古田一级电站流溪河电站六郎洞电站镜泊湖电站云峰电站官厅电站渔子溪电站1462175819283373303070079484593‰5‰7.1‰4‰1‰5‰3‰(3.2～2.8)‰ 无压隧洞底坡，主要针对引水式电站无压引水道上的隧洞底坡而言。第3.4.8条压力隧洞在最不利情况下洞顶处的最小压力：我国编制的《水工隧洞设计规范》中，不论过去的或现在的，均定为2.0m；苏联在五十年代颁发的《水电站水工隧洞设计规范》中，定为1.5～2.0m。考虑到本规范的隧洞等级涉及的范围较大，故取1.5～2.0m。第3.4.9条混凝土衬砌的发电引水隧洞的设计流速，系由表3.4.9所示资料中综合考虑提出。表3.4.9发电引水隧洞衬砌和流速电站名称所属省区断面形状内径(m)衬砌材料流速(m/s)备注闽东电站福建圆形3.2钢筋混凝土段3.0不衬砌段的洞径为4.0m流速为1.9m/s东方电站广东圆形2.0钢筋混凝土和混凝土4.4 南方电站广东圆形3.0钢筋混凝土和混凝土3.0 白云山电站江西圆形4.0钢筋混凝土和混凝土2.5以阀代井南垭河三级电站 圆形4.5钢筋混凝土和混凝土3.4 洪门电站江西圆形3.4钢筋混凝土和混凝土3.9 古田一级电站福建圆形4.4钢筋混凝土和混凝土4.4 古田二级电站福建圆形6.0钢筋混凝土和混凝土5.3 绿水河电站云南圆形3.4钢筋混凝土和混凝土2.6  泉水电站广东圆形2.6钢筋混凝土和混凝土2.6 谭岭电站广东圆形2.0钢筋混凝土和混凝土3.1 南水电站广东圆形5.5钢筋混凝土和混凝土3.5 花木桥电站湖南圆形4.5钢筋混凝土和混凝土3.3 西洱河第二、第四级电站云南圆形4.3钢筋混凝土和混凝土3.8 以礼河第三、第四级电站云南圆形3.2钢筋混凝土3.7 猫跳河第四、第五级电站贵州圆形5.5钢筋混凝土4.1 下马河电站河北圆形5.6钢筋混凝土3.3 六郎洞电站云南圆形3.2钢筋混凝土3.4 渔子溪一级电站四川圆形4.7～5.0钢筋混凝土4.0～3.3 官厅电站河北圆形6.0钢筋混凝土3.8 映管湾电站四川圆形8.0钢筋混凝土4.0 云峰电站吉林圆形8.6钢筋混凝土4.6 湖南镇电站浙江圆形8.0钢筋混凝土4.0 流溪河电站广东圆形4.5钢筋混凝土3.3非衬砌段流速为2m/s华安电站福建圆形6.7钢筋混凝土4.4 长湖电站广东圆形7.0钢筋混凝土4.0 狮子滩电站四川圆形5.0钢筋混凝土5.2 回龙山电站辽宁方圆形11×11钢筋土喷锚3～4 三家店电站 圆形6.5钢筋混凝土4.8 百丈际一级电站浙江圆形2.0钢筋混凝土2.9 山美电站福建圆形7.0钢筋混凝土2.0为取消调压井而加大洞径上杭电站福建圆形5.3钢筋混凝土2.1 格尔木电站青海圆形4.0钢筋混凝土2.4  第3.4.10条在以土石坝挡水的坝后式水电站中，有由于基岩埋藏较深不能开挖隧洞，或者由于地质构造复杂以及地形条件不利等原因而不宜采用隧洞引水方案时，坝下埋管往往成为小型水电站可资选用的引水方案。见表3.4.10。表3.4.10坝下埋管有关系参数统计表工程名称所属省区型式及衬砌材料断面尺寸(m)最大填土高度(m)内水压力(kg/cm)地基岩性备注P工P设计石门水库湖北钢筋混凝土圆管φ1.3191.5 砂页岩水库总库容1.52亿m3 发电灌溉引水管，1955年建成运行中无异常情况。φ1.6312.9 石英岩阳辛电站引水管湖北钢筋混凝土圆管φ6.541 3.0页岩水库总库容16.2亿m3，1960年建成电站装机34000kW，运行正常。张家咀水库发电引水管湖北钢筋混凝土圆管，中段内衬钢板φ2.252 6.0花岗片麻岩水库总库容1.04亿m3。电站装机2500kW，运行中无异常情况。南川水库灌溉发电引水管湖北钢筋混凝土圆管φ1.5322.7 粘土水库总库容1.1亿m3电站装机1260kW车坝一级水电站引水管湖北钢筋混凝土圆管φ3.550 7.0砂页岩水库总库容0.67亿m3。电站装机5000kW。那板水库发电引水管广西钢筋混凝土圆管φ2.3262.0 石英砂岩水库总库容7.2亿m3。本管供1#机组(3000kW)岳城水库发电引水管河北钢管安设在钢筋混凝土廊道内钢管5，廊道b×h=6×6.7403.8 砾岩水库总库容10.9亿m3，装机17000kW岳城水库明流泄洪洞河北钢筋混凝土，圆洪直墙形b×h=6×6.7共八孔40  砾岩设计泄洪流量4200m3/s星星哨水库明流泄洪洞吉林钢筋混凝土方圆形洞b×h=6×6.7共三孔22  花岗班岩水库总库容1.76亿m3设计泄洪流量480m3/s 坝下埋管作为发电引水管使用，由于承受较大的内水压力，埋管质量的好坏将直接影响大坝的安全，从总体看，不宜提倡采用；但与隧洞相比，一般具有施工简便、工期短且较经济等优点，同时只要按照所应遵循的原则和要求，合理设计，精心施工，实践证明，它是安全可行的，因此在合适的地形地质条件下是可以采用的。坝下埋管在布置上所应符合的原则和要求系根据其实践中的经验教训并参阅《碾压式土坝坝下埋管设计准则(初稿)》中的有关提示综合考虑写出。第3.4.11条吉林省星星哨水电站的引水隧洞兼有灌溉和泄水的任务，发电专用水道系由隧洞分叉引出，但电站的调压井则设置在分叉前的隧洞上，电站满发时的流量为12m3/s，其尾水满足不了灌溉所需流量(20.5m3/s)的要求，因此发电时往往需要稍微打开隧洞尾端闸门放水，这样对电站的流量和水头产生较大的波动，对电站运行极为不利。接受星星哨电站的这一教训，吉林省以后兴建的电站的调压井即可布置在分叉后的发电专用水道上，以发挥调压井的应有作用，从而保证水电站的稳定运行。第3.4.13条动力渠道沿线塌坡垮方的情况，在全国范围内比较普遍，管理单位和设计人员一致反映，动力渠道选线中的地质工作和方案比较工作，今后应引起重视。严寒地区的渠线，根据西北各省的经验应尽量沿阳坡布置，因为靠阳坡一侧的渠水不易结冰，阴坡则反是。第3.4.14条渠顶超高和渠堤宽度的参考数值系参照《陕西省灌溉渠系设计规范》中的有关规定定出。关于墙顶宽度，系指山区动力渠道侧墙的墙顶宽度，其数值系按重力式圬工墙的常用宽度值指出；在山区地形险峻的渠段，这类污工墙的墙顶如作为管理人员和乡民的来往通道则很不安全，地形险峻的渠段，宜适当加宽。严寒地区的引水渠有“输冰运行”和“结冰盖运行”的运行方式。其渠顶超高比同等规模的一般渠道的超高有所加大，青海省的经验：输冰运行的渠道的超高一般为0.6～1.0m；结冰盖运行的渠道的超高，一般比普通渠道的超过增大0.5m左右。新疆地区的气温更低，在考虑渠道的超高时，还要充分考虑冬季渠底和渠岩自生冰凌对过水断面的影响，其超高值将比青海省的更大。第3.4.15 条过去数十年的实践证明：渠道不衬砌对固定渠道断面、保持输水能力和输水效果以及维护、管理等方面都将带来严重的影响。管理单位一致认为：水电站的引水渠，应根据其地质情况予以衬砌(土渠)或护面(石渠)，而且须在电站投入运行以前一次完成，因电站一旦投入运行，要求断水补衬较难办到，同时也增加了清理渠道的工作量。近年来动力渠道实行衬砌的愈来愈多。第3.4.16条供参用的土渠流速值系参照《陕西省灌溉渠系设计规范》中粘性土的耐冲流速定出。土渠经衬砌后，其流速的上限值可大大提高，但从动能经济的角度来考虑，其经济流速往往低于其耐冲流速。在苏联，混凝土衬砌渠道的流速为1.5～2.5m/s；在国内还未见到有关这方面的分析成果资料，天津大学主编的《水力发电》一书中提到渠道中的经济流速为1.2～1.5m/s。严寒地区引水渠的流速，当有输冰要求时，根据新疆的经验不能小于1.2m/s；按青海的经验一般在1.0～1.5m/s范围内选用。第3.4.21条前池的冲沙设施，现在多采用多进口或单进口的矩形冲沙廊道。冲沙设施的位置，有设在地水室底部的，也有设在进水室的侧旁而其轴线与进水室轴线垂直或平行的。在前池的总体布置中，根据进水室、冲沙孔轴线和前池水流方向的相对关系，一般分为正面进水正面排沙(即进水室、冲沙孔的轴线与前池的水流方向平行)、正面进水侧面排沙(即进水室轴线与前池水流方向平行但与冲沙孔轴线垂直)、侧面进水正面排沙(进水室轴线与前室水流方向及冲沙孔轴线均垂直)和侧面进水侧面排沙等布置形式。根据甘肃省的总结资料：上述四种布置形式中，以第一种最好，第二种次之，第三种第四种均不好。前池调查情况见表3.4.21。表3.4.21前池情况统计表电站名称所属省电站类型发电流量(m3/s)前池有效容积(m3)进水室冲沙孔运行情况进水方向前缘总宽度(m)位置排沙方向每孔尺寸(m)孔数红江电站四川引水式开发，河床式厂房102 正面进水42在进水室和厂房的底部正面排沙运转正常何家堡电站甘肃引水式4.5330侧面进水2.2在水室的右旁与前室水流方向的夹角为29°20′ 红崖电站甘肃引水式3.390正面进水5.2进水室底部正面排沙无泥沙淤积白土坡电站甘肃引水式9.5220正面进水5.0进水室左旁侧面排沙 西川电站甘肃引水式7.7670侧面进水 进水室左侧较远处侧面排沙淤积严重龙渠电站甘肃引水式24.8353正面进水11.0进水室底部正面排沙运行时间不长尚德电站甘肃引水式19.0800正面进水10.5  进水室底部正面排沙0.95×0.45运行时间不长 锁儿头电站甘肃引水式25.2150正面进水12.0每水室左侧侧面排沙排沙效果好拱坝河电站甘肃引水式8.0 侧面进水 每水室左侧正面排沙淤积严量 第3.4.22条小型水电站的压力水管的管型，除普通钢筋混凝土管和钢管外还有预应力钢筋混凝土管和自应力钢丝网水泥管等管型。自应力钢丝网水泥管，由于管径较小使用时有较大的局限性，实际上采用较多的还是前三种。在中、低水头的小型水电站中，上述几种管型均有采用，但在很多情况下往往根据施工条件或各个地方的传统习惯加以选定，甚少从经济的角度衡量其合理性。在中、高水头水电站中，采用预应力钢筋混凝土管的也有一些，但其适用水头和管径都有一定的局限范围；且该种管型的发展在全国范围内并不十分普遍，制作水平也各不相同；同时运行中万一遭遇破裂往往难于补救或折换，对其使用寿命目前还摸不清；根据以上情况暂不推荐用于高水头。第3.4.23条小型水电站压力水管的经济管径，除特殊情况者外，一般系用彭德舒公式算得其近似值，也可用经济流速来推算其大致的管径范围。本条所推荐的流速值，系由表3.4.23统计数值中综合考虑提出。第3.4.27条本条所涉及的内容包括了钢管和钢筋混凝土管两种管型的分叉问题。钢叉管的型式较多且较复杂，表3.4.27全系这方面的一些统计数据。第3.4.28条引水式电站，由前池至厂房之间因清挖管基往往形成一条沟槽，如无妥善的排水设施，下雨时对厂房可能造成很大危害，特别是当管道为钢管而水头又较高时，还有一个防爆的问题。例如某引水式电站，水头为260m，采用钢管输水，厂房虽布置在管线的一侧，但由于缺乏一套完整的排水系统，在一次钢管爆破事故中，使厂房淹水达数米之深。 表3.4.23水电站的压力钢管电站名称所属省开发方式设计水头(m)装机容量台×单机容量(kW)明式压力输水钢管供水方式管径(mm)流速(m〕/s)支座型式支墩间距(m)北山电站 凤凰二级电站龙颈下库电站三对门电站百丈际电站巫石坑电站长滩电站柳新电站峨山电站万坪电站大目溪一级电站 大目溪二级电站穆阳溪电站南江二级电站盘溪三级电站广东 广东广东广东广东广东四川四川四川四川福建 福建福建浙江浙江浙江江西引水式 引水式坝后式引水式引水式引水式 引水式引水式引水式  引水式引水式引水式引水式引水式引水式501 2513610518610335210218260230 22038.066200284272×90004×21604×30003×30003×1000共5600(3台)3×1000  2×12502×21604×2160 4×30004×12502×16003×8002×20002×1500联合供水分组1#管供水2#管单独供水联合供水联合供水联合供水  联合供水单独供水分组供水 分组供水单独供水联合供水联合供水单独供水联合供水1300～12001300～1200400～1300210012009001200200080080075075080012001500160080018005003.6～4.23.4～4.04.1～4.83.53.52.73.53.33.83.02.44.43.93.12.83.23.03.72.2滑板式滚轮式滑板式滚轮式滑板式滑板式滑板式滚轮式鞍型鞍型鞍型鞍型 双滚轮滑板式滑板式滑板式滑板式鞍型12 12967～887.2～86.08～126.08～10 5.53.05.56.08～8.5  长诏二级电站庐山二级电站庐山三级电站白土坡电站 泄湖峡电站 野山河一级电站野山河二级电站曲远河电站大寨电站106电站岳城电站大龙洞电站雅普泉电站江西甘肃 甘肃 湖北湖北湖北云南福建河北湖南新疆引水式引水式 引水式 引水式引水式引水式混合式混合式坝后式混合式引水式7536 34 148611501806928.520251.52×4801×15001×10001×30001×15603×15602×12504×5006×1000014001×17000 2×800单独供水单独供水 单独供水 联合供水联合供水联合供水联合供水 单独供水2管4机分组供水联合供水970130020001400 140015008003500～29001200500070010003.93.2～3.93.5～3.6  2.93.44.03.5～5.2 3.9 5.1滑板式滑板型滑板型  滑板型滑板型鞍型滚轮式鞍型滚轮式鞍型滑板式     6.26.26.010～1510～12 5.4～6.46.0～6.5 表3.4.27钢叉管的形式和分叉角电站名称钢叉管型式内径(mm)分叉角度附注主管支管梅西电站三梁式22001400对称分叉2×30°计算水头80m布昂札电站三梁式42002800对称分叉2×30°计算水头110m官陂电站三梁式900900对称分叉2×37°计算水头227m八甲电站三梁式1200600对称分叉2×30°计算水头306m凤凰二级电站圈梁形1200600由主管的一侧分叉60°静水头251m桐柏电站圈梁形1000650由主管的一侧分叉45°静水头320m，计算水头370m罗湾电站圈梁形2001000由主管的一侧分叉50°计算水头240m大桶电站三梁式09004002由主管的一侧分叉60°计算水头210m大寨电站三梁式2640640对称分叉2×60°计算水头250m猫跳河六级电站三梁式50005000由主管的一侧分叉72°12′静水头46m，计算水头65m丁基索电站三梁式14201150由主管的一侧分叉45°静水头62m，计算水头85m磨坊沟电站球叉14001000由主管的一例分叉90°膝水头472m，计算水头540m大北山电站贴边1200750由主管的一侧分叉50°静水头500m南山电站贴边17001200由主管的一侧分叉55°静水头60m，计算水头90m雅溪电站圈梁式20001000由主管的一侧分叉60°静水头85m，计算水头100m南沙河电站 16001200由主管的一侧分叉70°静水头27.7m，计算水头45m潭岭电站贴边18001000由主管的一侧分叉45°计算水头550m西洱河一级电站月牙肋31002000由主管的一侧分叉60° 西洱河二级电站无梁叉35002500由主管的一侧分叉60° 龙亭电站三梁式50003000对称分叉2×30°计算水头168m 安砂电站三梁式40002800由主管的一侧分叉50°计算水头104m流溪河电站贴边45002200由主管的一侧分叉60°计算水头141m湖南镇电站月牙肋60003200由主管的一侧分叉60° 南永电站贴边48002500由主管的一侧分叉53°计算水头149m大目溪二级电站贴边12001000对称分叉2×30°静水头220m 第3.4.29条镇静钢之优于沸腾钢，在于前者脱氧安全、成份均匀，有良好的机械性能和可焊性、时效敏感性低。而沸腾钢则反是，往往由于硫的局部集中和氮的存在使其可焊性变差，时效敏感性和冷脆的倾向增大，以上这些弱点的存在，往往成为露天式压力钢管发生爆破事故的原因之一。小型水电站的压力钢管绝大部分为露天式，施工制作条件也往往较差，作为国家规范应从严要求，故对钢管管壁材料还是规定采用镇静钢或16锰钢。第3.4.30条国内有关钢管的支承结构型式及其间距的选用情况，见表3.4.23。在苏联五十年代颁发的压力钢管设计规范中，规定水电站的输水管应采用摇动和滚动的支墩，在有特殊理由的条件下，对直径达2000mm的管子可采用滑动支墩，直径达1000mm的管子可采用鞍型支墩。日本的压力钢管规范中对钢管支座型式及其适用范围未作具体规定，仅笼统地提到：“对较小直径的压力钢管，倾向于采用鞍型；较大直径的压力钢管，倾向于采用环梁型”。第3.4.32条压力钢管的水压试验，是按设计标准对钢管的焊缝和钢板质量的综合性考察，无论国内或国负都认为是在压力钢管投入运行以前检验钢管质量必不可少的一环。根据调查，小型水电站的压力钢管一般都进行了水压试验，但是由于受多方面条件的限制，绝大多数是在工地安装完毕后一次进行试验的，试验压力系按进口段的承压标准拟定，进口段以下一般均没有达到试验的标准，故在条文中明确提出“水压试定宜分段进行”的要求。 第五节厂区布置、厂房及升压变电站 第3.5.1条水电站厂区建筑物主要包括主、副厂房、引水道、前池、调压井(塔)、尾水渠、升压变电站等。其布置应安全可靠、经济合理、配合协调。本条提出了厂区布置的主要依据、原则和总的要求。第3.5.2条这条是在第一条总的原则下对厂区布置提出的四点具体要求。一、交通要求。为了满足电站的安装、检修及运行要求，厂区对外和厂区内部均应交通方便。厂区内部各主要道路的宽度不小于3.5m以利汽车通行。对于回车场的问题，以往有些电站强调施工问题，主厂房前未设车场，因而设备、器材进厂均很不方便，为此强调主厂房前应设回车场。二、厂区的排水要求。为了排除厂区渍水，防止雨季厂区内涝成灾，要求厂区有完善的排水系统。对洪枯水位变化较大的河流，当汛期外江水位较高，厂区不能自流排水时，这些电站还应设有可靠的排水泵。据调查资料，有不少电站因排水系统不完善或汛期排的设备故障，雨季不能及时排除厂区渍水。淹没了厂房。三、据调查，在南方山区雨季常有山洪灾害。为了保证电站的安全，应有防、排山洪的措施。据各地反映靠近山坡的水电站，厂房后山坡还可能发生滑坡和滚石，危及厂房、设备及运行人员的安全，故厂区布置时应充分注意并采取有效措施，确保安全。四、绿化厂区，这是以往重视不够的，在此强调一下。第3.5.3条水电站的油库多存放绝缘油和透平油，为防止其失火危及厂房和其它建筑物的安全，参照《建筑设计防火规范》的有关规定，提出厂外设立的绝缘油和透平油油库与厂区其它建筑物的防火间距，并提出厂区应有消防设施。第3.5.4 条厂址选择关系到厂房的安全和运行，这条是针对当前小型水电站站址选择存在的主要问题，强调厂房的地质条件。厂址选择还应结合厂房的型式、防洪和总体布置并考虑其通风采光要求，据调查在炎热地区，厂房的方位对加强厂房的自然通风和减少太阳辐射热的影响均有重要的作用。因此，在可能的情况下，厂房应尽量选择比较有利的方位，以改善厂房的工作条件。但是，由于厂房的位置与枢纽其它建筑物的布置关系很大，故不能片面强调通风采光而忽略与各建筑物的配合、协调，故条文中提出应结合总体布置通过方案比较确定。第3.5.6条小水电站是群众的水电建筑，在保证工程安全、运行维护方便的原则下，厂房型式应力求结构简单、施工方便、造价低廉，以促进小水电站的发展。地面式厂房一般具备上述优点，故“宜采用地面式厂房”。第3.5.7条为了避免(或减少)泄洪建筑物泄洪时洪水冲刷尾水渠和影响机组正常运行，故要求尾水渠宜远离泄洪建筑物的出口。但是与坝(闸)相连的河床式水电站，往往是尾水渠紧靠溢流坝段(或拦河闸)，有些坝后式电站也可能受地形限制，尾水渠不能远离泄洪建筑物。因此，不能一律规定尾水渠远离泄洪建筑物的出口。实践证明，当尾水渠与泄洪建筑物之间有足够长的导流墙时，能隔断回流使流态稳定。因此条文中规定，当尾水渠靠近泄洪建筑物时，两者之间应设导流墙。由于导流墙的长度与厂房和泄水建筑物的相对位置、泄水建筑物的消能型式等有关，其长度只能视具体情况确定。故条文中导流墙的长度未作具体规定。第3.5.8条洪水标准是确定厂房防洪高程、厂房稳定计算和厂房下部结构计算的主要依据。由于《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》对设计厂房的洪水标准未作具体规定，因此各地采用的洪水标准亦不相同。据调查，已建成的小型水电站厂房其洪水标准有的偏高也有偏低，防洪标准低的电站不能安全运行，甚至有的厂房被洪水淹没造成很大的损失。反之标准高的电站不仅厂房造价增大，而且运行条件很差。因此确定厂房的洪水标准是很有必要的。据调查资料，四川、湖南、广西、湖北、浙江等省的小型水电站，厂房防洪设计所采用的洪水标准，以往多参照《水利水电工程等级划分及设计标准》采用50～20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核(见表3.5.8)。实践证明，这些电站的设计所取用的洪水标准基本上符合我国客观实际，能满足运行要求。因此，结合实地调查资料，参照1978年修订的《水利水电枢纽工程等级划分设计标准》规定的原则，明确规定了设计小型水电站厂房的洪水标准。厂房的防洪高程，按上述标准计算的校核洪水位加超高。且考虑下游回水的影响。第3.5.9条厂房的防洪建筑物型式关系到工程的安全、造价和运行管理，水位变幅不同，所采用的建筑物型式也各异。小型水电站的防洪问题，一般采用工程设施解决。几年来，各地在防洪设计上取得了许多宝贵经验，据各地的经验教训，总结各种防洪型式的优缺点，按水位变幅的大小提出了厂房的主要防洪建筑物型式及适用条件，供设计者参考。厂房挡水和厂外防洪堤(墙)是小型水电站厂房防洪的基本型式。厂外防洪堤(墙)具有结构简单、施工方便等优点，当水位变幅较小而地形条件又合适时，这种防洪型式是比较合理的。但是当水位变幅较大时，不仅防洪墙的工程量很大，而且厂房的通风采光也差。从工程造价和运行条件综合分析比较，这种防洪型式一般适用于水位变幅较小的地方。当水位变幅较大时，一般采用厂房挡水的防洪型式，为了减少工程量，厂房也可改为圆筒式结构，据调查圆筒式厂房有回音，当机组台数多于两台时，厂房设备布置困难，运行条件较差，故建议在水位变幅较大，且机组台数仅1～2台时，可考虑圆筒式厂房方案。当水位变幅很大时，厂房承受很大的扬压力，为满足厂房整体稳定要求，往往要加大厂房结构尺寸或增加锚固措施，因而大大地增加了工程造价、运行管理也不方便。近年来，有些地方采用坝内式或溢流式或地下式厂房解决电站的防洪问题，如四川省凤滩、三江等电站(参见表3.5.9)。由于地下式、坝内式、溢流式厂房结构复杂、造价较高，据一些地方的经验，当水位变幅大于25m时，可考虑此方案。表3.5.8部分小型水电站厂房防洪设计主要参数站名所在地点开发方式装机容量(kW)洪水重现期(年)校核洪水位(m)防洪高程(m)备注设计校核小白塔水电站朱津渡水电站红江水电站猫猫寺水电站四川湖南四川四川引水式引水式引水式河床式5×32003×12506×12501×65050505020500200200200275.6154.80309.9380.25276.61 310.32381.25设防洪窗     下两水电站凰滩水电站龟石水电站六甲水电站那板水电站泄湖峡水电站 黄鹿坝水电站洋潭水电站英雄水电站沉江渡水电站车滩水电站天河水电站汇湾水电站解放山水电站 皎口水电站永定水电站向阳水电站嵩口坪水电站南溪水库一级电站 四川四川广西广西广西甘肃 甘肃湖南湖南湖南四川湖北湖北湖北 浙江福建福建福建福建 河床式河床式坝后式坝后式坝后式引水式 引水式坝后式坝后式引水式河床式引水式引水式河床式 坝后式引水式引水式坝后式坝后式2×25003×5002×32004×30002×41603×32001×15601×30002×63003×5003×3603×32002×25002×6304×12503×6503×8003×12502×63002×16004×16002×1250 202020202020 5020202020 5050 2050205020 200200200200200200 200200100200200100200200 200100100200200 54.43306.7152.88212.70 1766.0 1057.9567.4517.6402.67213.80309.0392.0  34.6883.45467.6272.4112.0 55.40 152.90213.0 1766.20 1059.2 518.6 214.60310.0   35.6584.00468.6273.0  溢流坝内式厂房      设防洪窗 设防洪窗  设防洪窗 表3.5.9部分小型水电站厂房防洪型式站名装机容量(kW)水位变幅(m)防洪型式湖北环潭水电站北京龙潭水电站河北七道河水电站湖南洋潭水电站湖南朱津渡水电站湖北汇湾水电站浙江皎白水电站甘肃泄湖峡水电站 甘肃黄鹿环水电站广西那板水电站广西六甲水电站四川猫猫寺水电站 四川车滩水电站湖北天河水电站四川下两水电站四川风滩水电站四川三江水电站2×3202×2503×2503×5003×12504×12503×12501×30001×15602×63003×32002×41601×6502×25002×25002×6303×5002×32003×16001×8008.46.05.0911.512.837.05.6810.5 3.566.722.29.3 12.2610.524.2035.0033.8厂外防洪堤厂外防洪墙厂外防洪堤厂房挡水，设防洪窗厂房挡水，设防洪窗厂房挡水，设防洪窗厂房挡水厂房挡水 厂房挡水厂房挡水厂房挡水厂房挡水 厂房挡水圆筒式厂房圆筒式厂房坝内式厂房坝内式厂房第3.5.10 条主机室高度是指发电机层地面至天花板或屋面大梁底部的距离。这个高度应满足设备吊运、机组安装和检修及厂房通风、采光等要求，在炎热地区尤其是这样。如广东揭西县良田梯级二级站的设计，总结了三级站厂房的运行经验，把厂房高度由8m改为10m，运行条件得到改善，以后四、五级电站的厂房高度均采用10m。第3.5.12条本条列出地面式电站主厂房机组间距确定的一般原则、考虑的因素及常用的数据，并指出对溢流式厂房和坝内式厂房应考虑其应力集中问题，尾水管之间或蜗壳之间的混凝土应有一定的厚度。第3.5.13条这条是根据小水电的特点，参照《建筑设计防火规范》、《高压配电装置技术规程》，对水电站主、副厂房的出口和通道作出相应的规定，以满足安全运行和维护的要求。第3.5.14条(略)第3.5.15条在非岩性地基上，立式机组主厂房与安装场及副厂房之间，由于荷载相差较大，沉陷差也较大，一般均设有沉陷缝，实践说明这些沉陷缝是必要的。第3.5.16条厂房稳定计算中关于地基应力和应力不均匀系数的规定是采用一般设计中常用的，实践证明是比较可靠的数据。抗滑稳定安全系数摘自《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》中的有关规定。抗浮稳定安全系数目前尚无明确的规定，一般计算是在任何情况下安全系数不小于1.0。第3.5.17条据调查，水电站厂房内潮湿度过大和夏季温度过高不仅影响运行人员的身体健康也影响设备正常运转。过大的噪声，闹得值班人员心烦意乱。因此，厂房的通风、防潮和减小噪声问题应给予充分的重视。故提出良好的通风、采光条件及减少噪声的措施。对地下式、坝内式厂房，还应有防潮设施。第3.5.18条为了便于清洗地面，以免发电机和继电器积尘过多而造成故障，主机室和控制室宜采用水磨石地面，据了解湖北西斋电站、湖南甘溪电站原设计主机室为普通水泥地面，电站投入运行后，因地面积尘太多，发电机线圈上附着大量的尘土，绝缘降低，在检修时不得不用汽油清洗发电机线圈，后来这些电站的主机室地面均改为水磨石地面。事实说明水磨石地面花钱不多，有利于电站的安全运行。据许多电站的运行人员反映，由于晚上厂房灯光明亮吸引大量的蚊子和其它昆虫进入，对值班人员工作影响很大，也不利于设备正常运行。为满足运行要求，建议厂房装设纱窗。第3.5.19条蓄电池室、酸室属甲类火灾危险的建筑物，本条提出了设计时应采取的防火、防酸措施。根据运行经验，蓄电池室、酸室宜设在厂房的地面层。采用耐酸地面和涂防酸漆的目的是防腐蚀。为了减少因日光作用而增加自放电现象，建议蓄电池室的窗采用磨砂玻璃或在玻璃上涂白油漆。第3.5.20条(略)第3.5.21～3.5.23条此数条是升压变电站土建设计的一般要求。小水电是群众性的水电建筑，据调查，很多小型水电站均未设围墙。为安全起见，在升压变电站周围设围栏或铁丝网，这样既能保证电站的安全运行，也节省工程造价。升压变电站的防洪标准与厂房相同，故其地面高程应高出厂房的防洪高程。 第六节通航、过木及过鱼建筑物第3.6.1条通航、过木建筑物的规模、型式和位置是通航、过木建筑物设计中的首要问题，《国务院关于加强航道管理和养护工作的指示》，交通部、水利电力部《关于通航河流上航运过坝(闸)问题的联合通知》，国家建委、水电部、林业部《关于妥善解决木材过坝问题的联合通知》等文件，对于通航、过木建筑物的规模和型式都有明确的指示。这些文件，对于解决通航、过木问题起着积极的作用，经实践检验是正确的。在调查中了解到水电、航运、林业等部门普遍要求按照上述文件办事，因此，在确定通航、过木建筑物的规模、型式和位置时，应遵循上述文件精神处理，本条文就是根据了上述文件精神和调查的实际情况拟定的。第3.6.2条在通航、过木运量不大的情况下，通航、过木合用一个建筑物，从工程投资角度看较为适宜，工程布置上也较好处理。例如某省的有些水电站枢纽中的船闸，用于过船，也用于过木。据调查，木材流送季节性强，到材集中，林业部门往往利用丰水季节进行木材流送，有的地方每年五月至九月的到材量可占全年的90%左右，其中有一、两个月到材更为集中，约占全年的70% 左右，形成木材流送的旺季，枯水期则转为淡季或者不进行流送。由于有木材流送季节旺淡之分，造成木材要在短时间内集中过坝的特点。在通航、过木运量较大的情况下，通航、过木合用一个建筑物，这时既过船又过木往往是不能胜任的。由于不能及时过坝，船只木排拥挤于船闸前，大量木排滞留积压，变质沉水，或是不得已出河起坡弃水运改陆运，增加木材运输成本；同时，船只和木排拥挤于库区水域内，大坝、进水口和厂房等建筑物的安全，也受到威胁；过闸时，船、木之间相互干扰。有些省的水电、交通、林业部门的意见都主张有条件时，通航、过木建筑物应分开建设，有利于通航，也有利于过木。因此条文规定通航、过木建筑物宜分开建设，但考虑到小水电枢纽投资，过坝运送量和各枢纽的具体情况不同，很难取得一个分建、合建的定量标准，因此，条文强调，在条件受限制时，可考虑合建。第3.6.3条据对已建成的水电站枢纽的调查，由于对进水口、厂房、溢洪道和通航、过木建筑物位置及通航、过木具体要求缺乏综合考虑，布置上不合理，运行时相互干扰，影响通航、过木和电站运行的实例为数不少。有的水电站枢纽，船闸布置在紧靠的溢洪道和溢流坝之间，在平面上，船闸左侧为溢洪道，右侧为溢流坝，洪水时，溢洪道和溢流坝同时泄洪，船只无法进入闸室，一般洪水时，溢流坝溢流，上游船只必须穿过洪流才能进入闸室，颇不安全，而且还只能限制在一定水位时通航。有的船闸布置在溢流坝和厂房之间，紧靠厂房，船、排进闸和出闸都不安全，有的电站将厂房同船闸紧靠布置于同岸，运行中相互干扰，船、排集中拥挤在进水口和厂房附近，危及这些建筑物的安全和正常运行，同时影响通航和过木。为了保证时水口、厂房、溢洪道及通航、过木建筑物的正常工作和安全，在布置，通航、过木建筑物应尽量离开这些建筑物，不要旁靠。通航、过木建筑物都有它本身的特殊要求，在枢纽工程总体布置，因条件限制时，应采取安全措施。目前，有些具有通航、过木要求的水电站枢纽注意了这个问题，并采用一些措施来减少运行中的干扰。如在低水头河床式水电站枢纽中，将厂房和船闸分岸布置；在受地形条件限制必须将船闸和溢流坝、厂房靠近布置时，采用设置导水墙，加长引航墙等工程措施来减少运行中的干扰，保证各建筑物的安全，都取得一定的效果，可以借鉴。第3.6.4条本条着重放在水电站枢纽布置船闸时，应考虑的主要问题上。船闸靠近主航道，有利于船只、木排航行。船闸下游引航道与主航道平顺连接，可防止河流不良流态、使船、排进闸、出闸能顺利通行。船闸上、下游引航道口区应具有船只、木排航行所需的流速，流态，是使船闸安全运行和船只顺利过闸的必要条件，本条文包括了上述内容。泥沙淤积是现有船闸中一个带有普遍性的问题。据调查，各地的一些水电站枢纽中的船闸都有不同程度的淤积，个别船闸由于泥沙淤积已经严重影响通航，条文中把泥沙淤积问题提出，以使引起重视。第3.6.5条据调查，我国小型水电站枢纽中，目前有部分工程采用斜面升船机过坝，其分布以湖南、浙江为多。就斜而升船机同船闸比较而言，升船机过坝不耗水不与灌溉，发电争水；一般讲，在相同的条件下，升船机的总造价比船闸低，在枢纽布置上其位置选择比船闸灵活。在一些高、中水头和水量珍贵的低水头水电站枢纽中，用升船机过坝有显著的优越性。其缺点，运量较小，因此，目前在一些水头较高、运量小和不允许耗水的水电站中，采用升船机过坝逐渐增多，是一种有生命力的过坝设施。小型水电站，常用的斜面升船机，上、下游均为斜面轨道，其坡度1：6～1：8，如湖南洋塘拦河坝摇架式斜面升船机，乔口水闸、益阳泥湾高低轮式斜面升船机都属于这种类型，我国已建成或正在安装的小型斜面升船机设计运量都在30吨以下，运载方式为干运。小型斜面升船机总体布置重要问题之一是轴线位置的选择，一般宜选择在地形平缓、工程量少、地质条件好，进出口有良好的水域的地方。据调查，国内小型斜面升船机有高低轮式、转盘式、摇架式、叉道式等不同型式，什么型式为好，应根据通航要求和当地具体条件通过技术经济比较确定。第3.6.6条水筏道是我国南方低水头水电站枢纽木材过坝常用的一种水工建筑物，具有过坝量大、工程造价低、施工简单、运行方便的优点。据对南方各省的调查，水筏道一般都以上游原来排型过坝、过坝连续，由于这种过坝措施不增加流送工序和过坝所需辅助材料，因此过坝成本较低，是林业部门欢迎的一种过木建筑物。虽然，水筏道消耗一定的水量，但由于木材流送旺季正是丰水期，河道水量较丰，同电站争水矛盾不突出，据此，低水头水电站可采用水筏道过木。许多工程实践，水筏道设计中带有关键性的问题是：在平地布置上，应尽量离开电站进水口、厂房和溢洪道、避免运行中相互干扰，这点与通航建筑物具有同样要求，其基本精神已列入第3.6.3条。筏道应按直线布置，尽量避免弯道。 筏道进口前应设置导航设施(如导航墙或漂浮设施)，以便使木排顺畅地进入筏道。筏道进口单宽流量应根据筏道类型、纵坡、材径和木排吃水深度综合考虑。有关试验资料说明：单宽流量一般控制在1.5～3.0m3/s·m为宜，单宽流量太小，筏道内水深不能满足木排最小吃水深度要求，单宽流量过大，筏道内流速大，出口处与下游水面衔接水跃高，容易发生打排事故，为此，筏道首部应设置闸门，以控制流量。筏道首部的闸门型式，种类较多，能随上游水位而升降的闸门，以下沉式较好。筏道出口布置应靠近主流，避免侧向水流的干扰，并有一段顺直河段与天然河段相衔接，使于木排通过筏道后顺利进入主河槽，继续流送。根据过排的实践经验，筏道出口水流流态不得出现淹没式水跃，以面流型式为好。筏道纵坡是筏道设计中需要确定的技术指标之一，应根据排型、树种的材径，和斜坡加糙与否而异。据调查确定福建、广东、江西、湖南各省已建成的水筏道纵坡，因地而异。福建因木材径级大，常用加糙陡坡式筏道，纵坡一般不超过5%，并采用上陡下缓的变坡；广东材径小、筏道纵坡一般为3%～5%，筏道内也不加糙；湖南则常采用在筏道内设计几个消力池消能的跌坎式筏道。由于各地条件差异，纵坡亦不相同，条文中未作具体规定，只提出纵坡设计的要求，应便于过排和安全。第3.6.7条水电站的过木方式，目前有两大类：一种是用水力方式过排，如水筏道、船闸，这种过木建筑物常用于低水头水电站，需要耗费一定水量。另一种是用机械方式过坝，如链式过坝机、斜面升船机、过木干筏道、架空索道等，这些机械设备常用于高、中水头水电站，不耗费水量。一般讲，前者过坝连续性强，不需改变原来的木材流送工艺，过坝成本低，过坝量大，深受林业部门欢迎。后者，由于增加拆排、装运、编扎等过坝工序和过坝所需的辅助材料，因此过坝成本较高，过坝能力较低。但对一些水头高和不允许耗水的水电站，不具备采用水筏道和船闸过木时，只宜采用机械方式过坝。在选用机械方式过坝时，也应尽量选择以不增加或少增加过坝工序和减少因过坝而增加编、扎排所需辅助材料的机械过坝方式，以便减少过坝的中间环节和过坝费用，降低过坝成本。江西洪门水库采用链式过坝机、福建嵩口坪、湖南沉江渡电站采用高低轮式过木筏道或台车过木都取得一定的成效。第3.6.8条过木建筑物上、下游的停排、编排、合排场、防洪设施等配套工程是过木建筑物不可缺少的组成部分。木排在过坝前、后，需要停靠，待运，有时还需要拆改或编扎，把大排拆改为小排，或者把小排合并或编扎成大排。因此，必须设置相应的停排、编排、合排场。同时，为了防止洪水将木排冲失，或者防止木排冲击大坝进水口或其他水工建筑物，还需设置必要的防洪保安设施。上述配套工程都需要根据过坝要求而设置，并和过木建筑物统一布置，同时设计。第3.6.9条保护天然渔业资源，发展渔业生产是河流综合利用的一个组成方面。水电站枢纽的建设给鱼类生活环境带来变化，给鱼类带来各方面的影响，过鱼问题随着水电站枢纽的增多，越来越突出。一九七九年我国公布的《水产资源繁殖保护条例》规定，在鱼类洄游通道建坝时，要相应建造过鱼设施。国内目前已建成使用的过鱼建筑物，大部分是低水头的鱼道，而鱼闸、升鱼机等型式的过鱼建筑物尚未建设，据不完全统计，我国已建成四十多条鱼道，多数分布在沿海沿江和内湖的港闸和河闸工程中，设计水位差一般在4m以下。小型水电站中的鱼道，目前有1977年建成的湖南衡东县洋塘鱼道。上述鱼道，有的效果较好。据国内、外工程实践，过鱼建筑物设计的主要原则是：一、查明过鱼种类及其生活习性。有资料说明各种过鱼建筑物效果的好坏和对鱼类生活习性的调查研究密切相关，国内、外早期设计的过鱼建筑物由于对过鱼种类和其生活习性缺乏必要调查研究和了解，有一些失败的例子。各种鱼类有其自己的生活习性，了解和掌握鱼类生活习性对于选用适宜的过鱼建筑物有着重要的意义。二、根据鱼类生活习性，结合电站水头高低和枢纽布置选择过鱼建筑物。由于鱼类生活习性的不同和水电站枢纽水头和布置的差异，过鱼建筑物不可能千篇一律，必须根据具体情况，因地制宜选择适宜的建筑物。过鱼建筑物的设计涉及水产、生物学和工程方面的知识，签于部门分工不同，选定时需要同水产部门研究确定。条文中已将上述精神列入。 鱼道是低水头水电站常用的过鱼建筑物之一，由于具体条件的差异，不可能有一个完全相同的鱼道，国内、外许多实例证明科学试验往往是成功设计的重要前提，因此，条文建议鱼道布置及纵坡、宽度、水深及诱鱼流速的设计数据宜通过模型试验确定。 第七节水工建筑物观测设计 第3.7.1条根据我国各省与小型水力发电站配套的枢纽工程及有关水工建筑物，既有小型工程，也有大中型工程。本条分为重大工程与小型工程分别列出其观测项目。这些观测项目系参照水电部水利司1980年发行的《水工建筑物观测手册》并按小水电站的特点列出。第3.7.2条观测设计应符合的主要要求：观测断面和观测点的位置选择应有代表性，如最大坝高处，坝基沙砾石透水层或承压水处以及施工薄弱部位等，要求既代表特殊情况又可反映全面情况。排除或避免影响精度的因素，如基点变位、测点面部变位、温度变形、开裂、折光、气流及受潮等。观测资料应及时分析总结，主要是及时发现问题及时处理以保工程安全。 第四章水力机械第一节水轮发电机组的选择第4.1.1条国家标准规定的水轮发电机组系列产品，对设计、制造和使用单位均起着约束作用。优先选用国家标准的系列产品有利于国家机器制造工业的“三化”工作，也有利于小水电本身的发展。第4.1.2条同一个电站装设同型号、规格的机组，便于备品备件通用，并使厂内布置整齐协调，此外还可减少某些专业的设计工作量。如果没有特殊原因，还要求装设同一制造厂的同型号、规格的产品(因目前全国制造行业还未统一产品图纸)。第4.1.3条就水轮机的性能和结构强度而论，在很多情况下是能满足最大净水头的，有时却选不到与该最大净水头相匹配的发电机，故条文第二段加以限制。目前还未见到冲击式水轮机的飞逸特性曲线，条文有关内容为理论上的写法。条文中所称的特殊情况，是指进出口机组对飞逸转速的计算有特别要求时。第4.1.4条本条从电站设计角度来保证水轮机不至于发生严重的空蚀破坏，安装高程的确定，原则上应满足所有运行工况。但对于小型水电站可简单具体地按第二段的要求计算。因为是小水电，故不考虑下游水位的不稳定情况、河道冲刷或淤积等因素，设计中也不作技术经济比较。第4.1.5条因为使用系列机组，故“应采用制造厂推荐的型式和尺寸”。如厂房布置上需改动(地下式厂房或尾水为隧洞出流)尾水管的型式、尺寸，则“应与制造厂协商”，因为需要厂家保证机组效率。第4.1.6条自动调速器是水轮发电机组的重要组成设备，但对并入电力系统中运行担任基荷且占系统容量比较小的电站可用结构简单的只有自动开、停机和事故停机功能的装置(电动的或液压的)。目前，国内设此种装置的电站不多，已有的模式口电站(机组容量3000kW)，是设计单位自找工厂加工的。第4.1.7条本条的规定是按水头范围推荐的一般认为较经济合理的数据。第4.1.9条70年代，国外转速上升率(β值)都提高了。美国内务部垦务局工程师研究中心编《水轮机设计标准》(1971年)，调节§1—36转速升高：“……由于甩负荷而引起的转速升高被限制在同步转速的165%以内”。苏《规范》5.2.04条：“调速器正常动作甩全负荷时，立轴水轮机的超速最多可以比额定转速高60%”。提高的理由不外乎：1)出现了快速励磁装置，可避免发生电机过电压；2)电力系统容量大了(几百万至几千万千瓦)。国内许多已建成的大中型电站，设计时β值都突破了40%。据初步统计，有26个水电站的β值大于40%，其中有8个电站的β值大于45%；纪村、阳辛(机组容量均为1.7万kW)。六郎洞(机组容量1.25万kW)等电站为48%，响洪甸电站(机组容量1万kW)为48.6%，宝湖电站(机组容量1.7万kW)49%，长湖电站(机组容量3.6万kW)54%，三门峡电站(机组容量5万kW)β=58.5%等。小型水电站则不胜枚举。 因此，针对小水电在系统中的作用及供电对象不同，本条作了三种规定：一、一般情况下β＜50%。电站设计时，凡无需使用第4.1.10条列举的措施就能满足此要求者，则应予设法满足。当水电站装机容量大于系统总容量的20%，或系统中有重要负荷时，应使β＜50%。二、电站装机容量小于系统容量的20%，β值允许达50%～60%。三、因为小型水电站机组事故甩负荷是常事，经常转速上升超过160%，对机组会带来不良的后果。故β＞60%者，“应有充分的论证”。第4.1.10条卧轴机组，制造厂按配套发电机容量的大小分档配不同GD2的飞轮。故同一水轮机当配容量小的发电机而电站需要的GD2不够时，可要求配大档的飞轮。关于分段关闭，国外实验证明可以削压、削转速。国内正在进行这方面的试验研究工作。第4.1.11条小型水电站的引水形式多为一条压力水道(隧洞或压力水管)向多台机供水。除个别装设轴流、贯流机组的小型电站外，都应装设进水阀，以便在机组发生故障或检修时，能切断水流而不影响其他机组的正常运行。“最大水头大于150m”，150m以内相当于HL160转轮使用水头范围的上限。实践证明，小型水轮机制造质量较差，为了减少导水机构漏水量和导叶间隙漏水气蚀现象，故将应同时装设进水阀的水头下限定到150m。小型水轮机配套进水阀有时并不见得比快速闸门贵，而且管理维护都较方便，故最大水头小于150m的电站可根据具体情况选择断流措施。 第二节供水系统 第4.2.1条技术供水是电力生产必要的条件，特别是润滑水，中断时必须停机，故应有“备用水源”。润滑水“应能自动投入运转”。已成电站设计都是按此执行的。取水口全厂不应少于两个，为的是堵塞时备用，对于全厂装机一台采用自流供水、或全厂采用水泵供水、或自流供水的取水口设在坝前的系统是必需满足的。对于在机前压力钢管上取水的多机电站，一般每机设一个取水口，互为备用。第4.2.2条确定供水方式的水头分档，参照了下列资料：《机电设计技术规程》第2.4.3条：水头在20～80m时，采用自流供水方式；水头小于20m或大于80m时，采用水泵供水方式。苏《规范》5.7.01条：水头小于10m和大于50m时，采用水泵供水；水头由15m到50m时，采用自流供水。日本《水轮机附属设备设计标准》(1968年)第6章第5表：水轮机有效水头30m以下及150m以上，用水泵供水；30～150m，从压力钢管供水。本条水头低至12m仍采用自流供水，是通过1973年全国几十个大中型水电站水力机械运行调查(为辅助设备系列化)得出的结论。此次调查表明，电厂欢迎自流供水，因为简便。但当用水量较大(发电机有空气冷却器)时，应在耗水(射流泵供水)和耗电(水泵供水)之间进行技术经济比较，择优选用。第4.2.4条在一般河流上用装有固定滤网的滤水器处理(对润滑水为双重过滤处理)，水质便能满足要求。多污物(杂草、树枝及树皮木屑、垃圾等)河流上的电站，技术供水应通过滤孔为φ4(或4×4)mm的滤水器过滤。黄河流域及西北多泥沙地区的河流上建站，近年来的经验是打机井取水作技术供水水源。第4.2.5条已建成的水电站，凡发电机配有灭火环管的，设计都有消防供水系统。苏《规范》5.7.08条规定水头30m作为自流和水泵消防供水的分界线，基本上符合我国的实践。苏《规范》5.7.08条：“在有特殊理由的个别情况下，可用二氧化碳灭火”。对大、中型电站尚且如此，故本条规定“当供水水头和水量不能满足要求时，可用化学灭火器”灭火。第4.2.6条为合理选择管径而设。对多泥沙河流的水电站管路结线宜采用能换向运行的方案。 第三节排水系统 第4.3.1 条条文提出的排水型式反映了我国已成水电站的情况一两个排水系统分开或合并并存，随各单位的习惯做法。但“如果采用一个系统时，应有可靠的防止外水倒灌淹厂房的技术措施。”容量较小的电站，排水系统尚可适当简化，如采用移动式离心泵、潜水泵排水等。第4.3.2条本条为确定检修排水泵的台数、容量及其运行方式。因是小电站，蜗壳、尾水管容积小，有时选用容量很小的水泵就能在不到4小时内排空积水，故本条水泵容量按4小时排空选用。小型电站一般选用2台排水泵，其容量均应大于上、下游闸门的总漏水量。第4.3.3条本条为确定渗漏排水泵的台数及其运行方式。我国缺乏各型厂房带规律性的渗漏水量数据，因而无法确立一个供选泵容量用的标准。目前，只有参照同类型已成电站选用，故规定：“应设两台水泵，并互为备用。”第4.3.4条本条为确定集水廊道和集水井容积及集水廊道出口的原则。一般集水廊道的容积是足够大的，但尺寸(主要是高度)小了则清淤不便，故条文予以规定了最小尺寸。集水廊道出口不少于两个，且事故时其中一个出口不应被水淹没，其目的是为了安全。这个“被水淹没”是指从廊道里来的水。《水电站的水轮机设备》(苏、莫罗佐天主编)338页：“排水的集水井容积可按水泵工作10～15min计算”。湖南省水利电力勘测设计院编《中小型水电站水力机械专业设计进修班讲义》(1977年)第六章排水系统，5～6页：“渗漏集水井的有效容积(即在其工作水位变化范围内的容积)可按水泵10～20min的排水容积考虑”。本条取10～20min。第4.3.5条设置厂区渍水的排水系统，“应自成系统且不得将其引入厂内集水井或集水廊道中”，是总结了小型水电站的建设经验而提出的。第4.3.6条立轴混流式水轮机顶盖排水一直采用自流方式，立轴轴流式水轮机顶盖排水过去均用水泵排水方式由于小型水轮机支持盖内空腔尺寸小，搁不下底阀，因而排水泵的自动充水问题一直是设计人员伤脑筋的事，70年代，重庆、韶关水轮机等厂设计的轴流式水轮机都改用自流排水方式。湖南省水利水电勘测设计院自行改装的自流排水效果亦好(排水管从导叶与桨叶之间穿过)，据于这些，本条定为“宜采用自流方式”，对大直径的轴流式水轮机仍由厂家配备水泵排水。 第四节压缩空气系统 第4.4.2条本条文为确定高压空气系统设备的设置原则。高压空气系统是油压装置建压的必要条件之一，调速器无油压就不能进行自动调节，甚至无法开、停机(对无手动机构操作者)，其重要性可想而知。且高压故障、低压无法备用。故本条规定“空气压缩机宜设置两台”，“可设置一个储气罐”，指随各设计单位的习惯而定。充气时间因为是小电站，故本条定为“1～2h”将压力油罐的标准空气容积充到额定压力。实际上目前水电站高压空气系统可供选择的只有CZ—20/30型空气压缩机。对于配有自动补气阀的XT型调速器，不必设置高压空气系统。第4.4.3条本条为确定常规低压空气系统设备的设置原则。低压故障时高压可以备用，故“空气压缩机可设置1～2台，并可设置储气罐”。如果选用带有储气罐的移动式压缩机，当罐的容积够用时，就不必另设。“空气压缩机的容量可按正常停机制动供气和检修供气之和确定”，对于装置较大尺寸机组的电站，如检修工具中有电弧气刨时，压缩机的容量应不小于1m3/min。第4.4.4条由于小型水电站机组极少作调相机运行，故低压空气系统设备选择的原则分立两条。本条确立的有调相任务时压缩空气系统设备选择的原则，为目前国内各设计单位共同确认并实行的。 第五节油系统 第4.5.1条已成电站一般按系统分设油桶，油处理设备则为两系统共用。运行单位反映清洗滤油机既麻烦又耗油多。再则是滤油机并不贵。故条文立为“ 绝缘油系统的设备管路和透平油系统，宜分开设置”。两个系统的管路分开设置，设计中都这样做了。第4.5.2条确定油桶的容积。目前石油工业三种用油都分别有产品。因此，可按油的品种分别设置两个贮油桶。考虑到小型电站设备的添油量不大，选用的油桶容积与计算要求的容积一般有一定的超值，尚可容纳添油量。因此，按总用油量的110%选定油桶容积。第4.5.3条油处理设备目前可供选择的品种不多，压力滤油机和真空滤油机都只有二、三个品种，一般是机组大、台数多的选大的，反之选小的。可选二台压力滤油机，也可压力滤油机、真空滤油机各选一台(压滤机用于透平油，真空机用于绝缘油)。因之，条文只能作一般的规定。第4.5.4条因用油少，设备利用率不高，再则有了油化验分析设备还得配备生产人员，因此都不设油化验设备。废油再生设备绝大多数大型水电站都没设，少数电站设了也没有用。小型水电站从来就不设。关于油再生问题，1965年后国产油都添加了抗氧化剂，它能抑制油的氧化，大大地延长了油的寿命；再则是运行电站都普遍使用吸附器进行运行油的再生，从而使水电站废油再生的机率极少，因此，中心油系统亦不设油再生设备。第4.5.5条本条系中心油系统设置的原则。一个山区县有几个水电站，上万千瓦的装机，有些县已成立小水电公司，具有这种规模的县都可设置中心油系统，承担全县小水电的用油生产。梯级水电站系指总装机容量较大的在同一河流上、由地区管辖的电站，如湖北省黄冈地区直接管理的罗田天堂河梯级水电站，五级，总装机容量19150kW。这类梯级电站可设中心油系统。中心油系统可以设在用油量较大的电站或位置适中的电站上，也可设在县城中心变电站内，而其余水电站只设油桶(容积小于1m3的设汽油桶)就行了。 第六节水力测量监视系统一、小型水电站多为引水式电站或灌溉水库结合发电，其运行方式均无法按电能生产的最佳经济运行。且由于仪表本身质量欠佳，一般未加校验率定，对运行无多大作用等原因，目前大中型电站已装设的测量设备均未发挥作用，因此，小型水电站一般只设几个必要的监测项目，而测试手段亦多采用较简单的。二、对机组容量较大(3000kW及以上)的电站，由于在地方电力系统中的重要性提高，故需增加测量项目，同时亦可采用较先进的监测设备。三、在前池设置水位发讯装置，是为了监视大幅度增负荷时的水位降，避免地水口露出水面。四、试验机组电站的测量系统按试验要求设计，不受本节限制。 第七节超重及机修设备第4.7.1条根据运行单位反映，主厂房内没有桥式起重机很不方便，如卧式机组，检查座式轴承揭盖子就很费劲，直径稍大一点的两人抬不起，四人靠不拢(没有站的地方)。因此，“水电站的厂房应装设桥式起重机”。第4.7.2条机械修配间的规模，结合小型电站的特点，能满足运行维修的要求即可，故“机组的大型或精密零部件的修理不应作为确定机修设备规模的依据”。第4.7.3条以梯级或县为单位设立的中心修配厂，其规模按“满足机组和辅助设备大修的要求”确定。中心修配厂除满足梯级或全县小电站的检修任务外，还可制造小电动机和降压变压器等设备。已有如湖北省建始县，在野山河一级电站上设了机修厂；巴东县万福河两级电站的机修厂设在县城。这两个机修厂除负担各县小水电站设备的检修外，还生产农用电机设备。 第八节通风及采暖 第4.8.1 条本规范要把内容众多的通风采暖专业规程都包括进去篇幅太大，不妥。故本节仅把通风采暖设计中的关键问题，结合小型电站的特点作些必要的规定。设计中除遵守本规范要求外，还可参照《水电站厂房通风、采暖设计规程》的有关规定。第4.8.2条本条确定地面式厂房通风方式的原则。突出本规范的“小”字，对通风要求是比较低的，亦是南方各省已成电站情况的反映。暑天，值班人员一般用台扇吹风。第4.8.3条密闭式厂房推荐使用自然进风、机械排风的通风方式。本条内容基本上是1979年昆明“地下建筑暖通空调技术交流会”的总结。第4.8.4条主、副厂房建筑设计采用遮阳措施的室外设计温度为32℃。采用遮阳措施是容易做到的，花钱也不多。如果有天然冷源，采用屋面淋水降温效果好。湖北省西斋水电站，水库总库容5亿m3，从压力钢管引水淋洒厂房屋面后，主机室温度降低2～3℃。第4.8.5条蓄电池室、酸室、套间换气量的要求，已成电站设计大都按此作的。通风设备的选择可按换气次数的要求作简易计算。第4.8.6条本条是按一般铅蓄电池的要求作出的。第4.8.9条生产厂房冬季室温不能保持在5℃以上时应有采暖措施。运行电站一般利用发电热风采暖。“临时采暖”一般用电热器。东北、西北、华北地区季节性电站采暖按当地的标准执行。 第九节水力机械设备布置 第4.9.1条“分区布置”是主厂房内进行机电设备布置的原则，这是国内多年来的经验总结。第4.9.2条本条确定主机室平面尺寸的原则，这是厂房布置必须考虑的因素。厂房布置是一项涉及机、电、土建各专业的综合性的技术工作，确定主机室平面尺寸必须与确定厂房立面尺寸同时进行，对立轴机组电站厂房，还应与确定各层的平面尺寸同时进行。本条文仅举必须考虑的因素。第4.9.4条安装场的面积按一台机组大修的要求并同时布置四大件考虑，多年来国内各设计单位是这样安定装场的。安装场的上部结构，应有供检修起重机用的设施。 第五章电气部分第一节水电站与地区电网的连接 第5.1.1条本条文明确规定小水电站的电气设计，应有电力系统设计或接入系统设计报告作为设计依据，以防止设计方案因时因人变更而影响地区电网的结构。本条文还强调小水电站应联网运行。据调查43座水电站(装机容量均在1000kW以上)，其中40座电站都与当地电网连接或与邻近电站并列运行。实践证明这样做可以充分发挥小水电的效益和合理利用水力资源。同时对提高设备利用率并在保证系统电能质量和供电的连续性方面都大有好处。第5.1.2条据调查43座水电站，有10座电站内设置了联合升压变电站或开关站，将其邻近的电站或梯级电站的电能进行分配并将剩余电能集中送入国家电网，这样有利于调度管理，同时也提高了小水电站运行的经济性和供电的可靠性。 第二节电气主接线 第5.2.1条本条文明确提出电气主接线设计所需要的基本资料和对主接线的要求。设计时根据各种因素，经比较最后选定电气主接线方案。考虑到小水电站从第一台机组投产到全部机组投入运行，有的可能需要有较长的时间，故应考虑接线过渡条件并提出合理的方案。第5.2.2 条本条推荐目前各省大多数小型水电站升压侧最常见的同时也是比较成熟的几种接线方案。调查情况是：采用单母线接线的电站占大多数，其次为变压器一线路组接线，个别的采用桥型接线，除此尚未发现更为复杂的接线。有少数单位对桥型接线持否定意见，认为比单母线并不会省多少投资且增加了操作和继电保护的复杂性。但是考虑到小水电站运行方式变化较大，线路切换机会也较多，桥型接线比较于变压器—线路接线却有更大的灵活性和可靠性，故本条文仍列出这一接线型式。第5.2.3条本条亦根据小水电站的实际情况，推荐出发电机电压侧几种接线方案。单母线(或单母线分段)接线，简单明了，设备少操作方便，运行比较灵活。这是小电站普遍采用的一种接线，调查中80%以上的电站均采用这种接线型式。单元接线同样具有接线简单清晰、操作方便，设备比单母线少，但灵活性较差。调查中仅有一座五十年代设计的电站(电站容量为3×2160kW)采用双母线。运行人员反映这种结线投资大，操作麻烦，在小水电系统中是不可取的。第5.2.4条主变压器容量原则上按与其所连接的发电机容量来选择。但是如何扣除机压侧变化范围较大的近区负荷容量，要认真考虑。据调查，大多数的电站是按扣除发电机电压母线上所带的近区负荷在最小容量时，将电站剩余电能送入系统的原则选择主变压器的容量。有的则按扣除机压负荷后的剩余电能来确定主变压器容量。实践证明，上述两种做法都存在一定的问题。由于近区负荷多为农业负荷如提灌、排涝、农副产品加工等用电负荷，变化幅度大而季节性强，因此按上述方式选择主变压器容量时，要么重复容量大，要么卡脖子造成电能积压送不出去的现象。故设计电站时应根据负荷的性质和大小，适当减小主变压器的容量。第5.2.5条据调查了解，运行单位认为电站需从系统倒送电时，宜在发电机出口装设断路器，这样有利于运行操作和防止事故发生。第5.2.6条据调查了解，小型水电站电压网络单相接地电容电流，一般都小于5A，超过此值的电站为数极少，装设消弧线圈可简化二次回路接线和同期操作手续。 第三节厂用电及厂坝区供电 第5.3.1条据调查43座电站中有38座电站内只装设1台厂用变压器，5座电站采用2台厂用变压器。多年运行实践表明，厂用变压器运行可靠，尚未发现由于1台厂用变压器而影响电站安全的例子，厂变检修可安排在枯水季节进行，时间也很短(1～2d)，此时厂内用电可由厂区变压器供电。因此本条文规定厂用变压器不应超过两台。对选用两台厂用变压器的电站，如有必要将其中一台接到外来的电源上时，此时应注意低压侧可能出现相位偏移的问题。第5.3.2条厂用变压器高压侧装设熔断器或断路器，应由系统短路容量来确定。但由于小型水电站接入的系统短路容量往往较小，而厂用变压器操作次数又不多，因此，在满足开断容量的情况下，宜首先考虑采用熔断器作为短路保护，这样既节省费用又减少设备维修工作量。第5.3.3条本条文明确规定选择厂用变压器容量的基本原则。对只装设1台厂用变压器的电站，厂用变压器容量必须按最大计算负荷进行选择，不考虑过负荷运行。装设2台厂用变压器时，每台可按最大负荷的一半为变压器容量的70%来选择即：则Se≈Smax·7，式中Se为厂用变压器的额定容量，Smax为厂用最大负荷。换句话说，每台厂用变压器的容量按最大计算负荷Smax的70%选择即可满足条文中所规定的要求。根据这种方式选择厂变容量，在正常情况下，2台厂用变压器同时以70%的容量带全部负荷运行，在特殊情况下，当一台厂用变压器故障，另一台厂用变压器可短时担负最大负荷，即此时变压器暂时过负荷40%运行。一般说，在小水电站中这种情况是允许的，原因是：1.根据有关方面绝缘计算表明，事故时过负荷40%运行引起的绝缘损坏，可以由电站经常以70%的欠负荷运行所积累的绝缘剩余度来补偿，假定保持正常使用年限不变，则经常以70%(事实上达不到这个容量)欠负荷运行，全年即可允许过负荷40%运行13d左右，全年平均允许过负荷时间是十分富裕的。2. 小水电的利用小时一般都较低，厂用变压器经常处于轻负荷运行，而唯一过负荷运行的可能性是在一台机组检修又遇一台厂用变压器事故，这种或然率在小水电中是罕见的。第5.3.4条由于小水电站厂内照明容量不大，连续运行的动力器械负荷也不多，因此本条文规定小水电站采用380/220V动力照明混合供电，不设专用照明变压器。从调查情况看，各地基本上也是这样做的。但对地下(坝内)厂房因照明容量较大，灯具数量多，是否设专用照明变压器则可根据具体情况而定。第5.3.5条采用成套低压配电屏既便于管理和安全运行，同时布置紧凑美观大方。但不推荐不标准的自行加工配电屏。禁止使用木制配电屏。第5.3.6条当厂、坝区生产用电量小且不重要时，允许与生活用电合用一台供电变压器。否则，应分别设置供电变压器，以保证坝区用电的可靠性。由于在小型水电站坝区供电电源很难取得两个独立电源，从调查了解绝大部分已运行的电站仍是由单台坝区变压器供电。考虑到上述原因和现实状况，除对不能过水的土、石坝泄洪闸门等重要负荷，原则上要求有两个独立电源供电外，对工程规模不大而影响面较小，同时启闭机具有手动操作机构时，允许由一个可靠的电源供电。关于独立电源的理解：如果厂坝区的用电系分别从厂内发电机电压两段母线上取得，或者一个由厂内发电机电压母线取得，另一个由就近地区电网取得的电源，均可认为具有两个独立电源。取自同一高压母线上的两台坝区变压器不能理解为两个独立电源。本条文不适用于大型水利枢纽中修建的小型水电站。 第四节屋内外主要电气设备布置 第5.4.1条由于小型水电站变压器台数不多，出线回路数也较少，因此一般情况下主变压器与开关站宜集中布置在一起，宜靠近电站厂房，以利运行操作和维护检修。除非受地形条件限制在布置上有困难时，才考虑分开布置。当主变压器靠近厂房布置时，应注意满足防火、防爆的要求。第5.4.2条发电机电压配电装置一般布置在专用的高压配电室内，如布置在主机室内时，应注意操作和维修的安全，开关柜汇流排应装设保护网。机组容量较小的水电站可采用密封式高压配电装置。第5.4.3条据调查，具有35kV电压配电装置的43个电站中，有41个采用屋外式中型布置，另外2个电站其中一个采用屋内式成套配电装置，另一个是屋内装配式布置。屋内式配电装置紧凑，占地面积小，安装方面，就简化电气一次工作量来看，其优点也是突出的。但是，造价较高，运行经验尚少。目前国内已有一些厂家生产。第5.4.4条据调查有相当一部分水电站的控制保护屏与发电机电压配电装置混合布置在主机室，使运行值班条件很差，噪声很大(尤其是冲击式水轮机组)，夏季温度高、冬天温度很低。机组检修时干扰就更大，对此，电站运行值班人员普遍反映强烈。调查表明，目前各省新建和已运行的总容量2000kW及以上的电站大多数都设置有控制室，运行人员反映良好。为改善运行条件，根据小水电的特殊情况和工作需要，故本条文规定总容量2000kW及以上且机组在两台及以上的厂房也设控制室。第5.4.5条一般认为控制室应尽量与发电机层同一高程为好。调查表明，即使机组有较完善的自动装置的电站，经常性的维护、监视、操作的工作量还是不少的，尤其当机组检修，二次接线进行试验、调整时，主机室与控制室的联系就更加频繁，所以从运行维修和处理事故的需要考虑，要求控制室与发电机层尽量取得最方便的联系。控制室面积应根据水电站装机容量、机组台数及出线回路等因素合理确定，以满足运行维护要求并尽可能有较好的工作条件。据调查了解以往设计的电站控制室面积普遍反映过于窄小，有的值班人员说，进了控制室如同进入仪表仓憋得难受。我们通过调查分析并参考有关设计手册，认为控制室实用面积可参考下式估算：S=(15～25)×nm2。n为电站机组台数。第5.4.6条控制室内电气设备布置往往受水电站的规模，控制方式，自动化要求等因素的影响。条文中列出几种常用的屏面排列形式。屏面排列应注意操作、监盘、维护修理的方便。  第五节电缆敷设 第5.5.1条据调查反映，要求将电力电缆与控制电缆分开敷设的做法，在小水电站中的必要性不在，而且在施工中也有实际困难，主要是二次回路安装单位不多，电缆数量也较少，故本条文对电力电缆与控制电缆是否分开敷设问题规定“宜分开设置”，以示稍有选择。第5.5.2条当电缆发生事故着火时，有了用非燃材料填封的电缆孔洞，就可有效的避免火势顺着电缆漫延开来，有助于处理事故。第5.5.3条据调查有些电站的电缆沟长期积水，电缆安装严重腐蚀造成电缆事故，影响电站安全发电。故本条文强调电缆沟应采取有效的防、排水措施，例如电缆沟中采用排水边沟等，使沟内积水及时排掉。第5.5.4条对北方和高寒地区，直埋电缆应防止冻坏，尤其是使用塑料电缆需特别注意。据调查甘肃地区反映加厚防护砂层措施有一定效果。 第六节过电压保护和接地装置 第5.6.1条水电站屋外配电装置及油库(桶)遭受雷击时，可能打坏设备或引起火灾，因此应采取直击雷保护措施，即应充分利用山区地形条件，采用避雷针或避雷线保护。如广东省有些电站将避雷线直接锚在山坡上，使厂房与屋外配电装置都得到保护，效果好而且比较经济。第5.6.2条为防止电站厂房落雷时的反击及感应过电压而击坏发电机或电气设备，建筑物顶部不宜装设避雷针。第5.6.3条从调查43个电站均采用以接地网作零线的接零保护方式，未发生安全问题和人身事故。根据小水电的具体情况，电气设备比较集中而土壤电阻率一般又较高，从安全考虑，本条文规定中性点直接接地的380V低压电力网中，电力设备的外壳宜采用接零保护，不推荐接地方式，并强调同一电力网中不应采取接地、接零混合使用。这是由于接零保护是安全的而接地保护则靠不住。我们可从下面两个接线原理分析中得到证实。(图一)是接地保护原理图，(图二)是接零保护原理图。我们先分析图5.6.3-1，令变压器中点接地电阻Rj=4Ω，电动机外壳采用接地保护，令其接地电阻Rjd=15Ω，那么接地短路电流。显然，这一短路电流太小了，不能使保护动作或使熔断器熔断，因此短路故障不能切除，那么，若此时有人触及电机外壳，人体将承受的接触电压为Uj=IjRjd=11.58×15=173.7V。这一电压对人身安全是危险的。但是如图5.6.3-1的接零保护，情况就不一样了。从图5.6.3-2可以看出，当电动机一相绕组碰壳时，能构成一个闭合的金属短路回路，这一短路电流足以使熔断器熔断或使保护迅速动作切断故障，从而保护人身安全。图5.6.3-1接地保护原理分析  图5.6.3-2接零保护原理分析第5.6.4条本条文是针对水电站的特点而定的。自然接地体的接地电阻不易准确计算，为了安全可靠，仍规定要适当敷设人工接地体然接地体并联投入。接地装置的电阻值应符合有关规定要求。第5.6.5条为了安全可靠并考虑便于对各部分的接地电阻进行检查测试。 第七节照明 第5.7.1条为了正常运行及处理事故的需要，水电站除应设正常照明外，同时宜设事故照明。对没有蓄电池的水电站，可根据具体情况采用行灯、手电筒等作为事故停电时的临时照明。第5.7.2条本条文规定了正常照明和事故照明两种照明安装地点及有关照度标准的参照值。这是根据一些电站的调查分析并参照国内现行《工业企业照明设计标准》拟定的。但是过去绝大部分已投产的电站并未做必要的计算和测定工作，目前此项工作尚缺乏必要的资料，因此本条规定照度标准尚需今后在设计运行中加以检验。第5.7.3条由于发电机风洞、水轮机坑等处的灯具安装高度低，场地狭窄、湿度大，触电的危险性较大，为了保证人身安全故应采取必要的安全措施。第5.7.4条当照明零线装设溶断器或开关后，一旦开关断开则照明灯具等用电设备将失去零线回路，有人身触电危险。第5.7.5条因蓄电池室在充电过程中，尤其是当操作不当时，将使电解液中的水，电解为氢气和氧气。当室内空气中的氢含量达到一定数量并遇有明火(如电火花)时，就可能发生爆炸，造成设备损坏或人身事故。故本条文明确规定在蓄电池室内严禁安装分电箱、电源开关、熔断器和插座等容易产生火花的电气设备。 第八节继电保护装置 第5.8.1条电力设备和线路除应装设主保护外，还应装设后备保护，这是十分必要的。运行实践表明，主保护失灵或拒绝动作的可能性是存在的。此时便由后备保护将故障切除。另外，考虑到小水电在继电保护方面的特殊情况，即普遍存在的灵敏性和选择性方面遇到的困难，因此，本条文强调保护的快速性和可靠性是主要方面，以保证切除故障。第5.8.2条继电保护要求前后两级之间的灵敏性和动作时限相互配合，就是由故障点至电源方向逐渐降低保护装置的灵敏性并提高动作时限来实现。时限级差可结合具体情况考虑。在一般情况下，对于目前通常采用的多油或少油断路器和机电型继电器而言，可取0.5～0.7s。第5.8.3条本条文列出小水电有关保护装置的灵敏系数及保护范围，原则上仍沿用现行“继电保护和自动装置设计技术规程” 的规定。调查中许多单位反映，由于小水电系统容量小、网络阻抗大，运行方式变化也大，因此在许多情况下保护装置的灵敏性和保护范围都难满足规定的要求。尽管如此，目前尚无充分的依据对保护装置的灵敏系数进行修正，但在校验保护装置的灵敏系数时，可不考虑电站比较特殊的运行方式。比如，对接入系统的多台机组的电站，可不考虑枯水期只有单台发电机脱网运行的情况。或者在对系统影响不大的前提下，适当缩小保护范围或降低保护选择性，以满足保护装置具有一定的灵敏性的要求。第5.8.4条这是为了保证继电保护装置正确动作。在个别情况下，如电流互感器误差实在难于满足10%的要求，此时保护整定值可按实际误差计算，以保证保护装置动作的可靠性。采用去分流跳闸的交流操作时，应进行电流互感器误差及断路器跳闸线圈动作的校验。第5.8.5条对电压元件起动的保护，当电压互感器二次回路断线造成电压下降或消失而可能引起保护误动作时，应采用措施将保护动作解除并发出信号，敦促运行人员及时处理以免酿成事故。第5.8.6条为了分析和统计继电保护装置动作情况，保护回路内应装设必要的指示信号。例如采用带掉牌的信号继电器(尤其是整流操作的电站)，当电站发生事故时，运行人员可到继电器屏去看掉牌信号即可准确判断事故或故障对象和性质。第5.8.7条据调查43个水电站，其中大部分电站，发电机继电保护都比较齐全。大多数电站和设计单位认为是必要的。但也有个别单位认为小水电的继电保护可少装。考虑到小水电地处边远山区，比较偏僻，设备配套和运行条件都比较差，故障机会较多，而发电机又是电站至关重要的设备，所以我们认为继电保护考虑完善一些却有利安全而投资也是有限的。第5.8.8条本条文对水轮发电机组保护装置的动作对象作了规定。凡动作于断开发电机断路器的保护，原则上都同时作用于停机。这主要是考虑到水电站机组起动并列时间短，操作过程也比较简单。这样既避免弃水，也使水机操作接线简化。但对无调节能力的水电站，当因外部故障跳闸后，可不停机，此时只需将水轮发电机转为空载运行，待故障消除后即可迅速并入系统。需指出这是对配有永磁机的机组而言的，否则仍需停机。因为机组没有永磁机，调速机飞摆电机的电源一般取自发电机出口电压互感器，这样当发电机跳闸灭磁后，调速器飞摆电机同时也失去电源，如不紧急停机将造成飞车事故。第5.8.9条本条文规定800kW及以上的发电机应装设纵联差动保护，因为它是目前发电机最灵敏的保护之一。所以本条文是符合小水电的实际情况的。据调查，装设电流速断保护的发电机，大多数都不能满足灵敏性的要求。因为在枯水期即系统最小运行方式时，系统出力很小，电站常常脱网运行，甚至单机运行，在这种情况下发电机电流速断几乎失去作用。第5.8.10条本条文规定800kW以下的发电机继电保护方式。当采用电流速断保护时，系统容量应至少不小于3倍发电机容量，以满足保护灵敏性要求。第5.8.11条由于小水电机组容量小，因此当发电机一变压器单元接无发电机出口断路器时，只设整组共用的大差动保护，没有必要在发电机上补充装单独差动。目前国内已有性能较好的变压器差动保护作为发电机变压器组共用的纵联差动，整定比较灵敏。第5.8.12条由于本章第5.2.6条已作了相应规定，因此本条文对发电机的单相接地故障规定仅利用母线上的单相接地监视装置发出信号。但对是否在发电机出口处装设检测零序电压的电压表则不作规定。因为即使在稀少的情况下，把单相接地的发电机并上系统，也可立即发现并随之将其退出检查，并不费事。事实上据调查各地电站基本上是这样的情况，大家也没有提出异议。第5.8.13条本条是为防御发电机外部短路的过电流保护，同时也作发电机差动保护的后备保护。条文首先推荐复合电压起动的过电流保护，因为在不对称故障时，电压元件有较高的灵敏性。在变压器后的不对称故障，电压元件的灵敏性与变压器绕组的接线方式无关。在对称短路时，又可利用瞬时出现的负序电压去起动反应对称短路的电压继电器。因此，目前已得到广泛应用，低电压起动虽然不如复合电压灵敏性高，但设备较简单，也有运行经验，故条文中仍予以肯定。对采用由机端变供电的整流励磁系统的发电机，若由于短路电流迅速衰减而使保护不能可靠动作时，则可采用低电压闭锁的瞬时测定电流保护。如有的电站利用时间继电器瞬时触点将保护自保持，直到保护动作跳闸后复归。第5.8.14条由于发电机不允许长期过负荷运行，同时考虑到发电机过负荷时，通常是三相对称的，故保护装置只装于一相电流上。第5.8.15 条考虑到水轮发电机调速器的动作较迟缓，于是当机组甩负荷时，转速升高以及发电机电枢反应消失，可能产生不允许的过电压。另外励磁系统调节器的故障也可能造成过电压，因此水轮发电机应装设过电压保护。第5.8.16条尽管发电机励磁回路发生一点接地时并不直接危害水轮发电机组的安全，但是这很可能导致两点接地。此时由于一部分励磁绕组被短接，转子磁场发生畸变，力矩不平衡而引起机组强烈振动。这对发电机及厂房结构都是极为不利的。故本条文原则上要求水轮发电机装设励磁回路一点接地保护。对容量较小的发电机(如1000kw以下)可采用定期检测装置以代替一点接地故障保护装置。第5.8.17条鉴于水轮发电机的同步电抗较小，因此当发电机失磁后将从电网吸收大量的电感性电流，有可能导致系统电压较大的波动。同时水轮发电机异步力矩较小，尤其是对无阻尼绕组的发电机，当异步运行时所需的转差率较大，因而引起定子绕组的过电流，再就是转子回路中也可能出现频差电流引起附加损耗，造成发电机发热严重。因此水轮发电机一般不允许在失磁后继续运行，要求装设专门的失磁保护。但是发电机失磁后是否立即动作跳闸与系统解列呢?则也不能一概而论，需根据电网的具体情况而定，譬如当发电机失磁后系统能保证供给所需的无功功率，维持电网电压水平，则不一定立即动作跳闸，可允许有一定的时间进行处理以尽快恢复发电机正常运行。我们在调查中了解到有几处电站由于运行中灭磁开关误跳闸，而后运行人员发现后重新合闸，灭磁开关恢复励磁后发电机继续正常运行。我们也曾做过类似的试验〔详见“小水电站自同期报告”(一)〕也证实上述观点。第5.8.18条当电网发生事故使系统电压大幅度下降或消失时，作调相运行的发电机将停止运转。随后，如系统突然恢复供电，就会引起调相运行的电机直接异步起动，这是不允许的。故本条文规定作调相运行的发电机需装设调相解列保护装置。第5.8.19条本条文是根据现行国家标准《电力变压器》有关：“带有储油柜的800kV·A及以上的油浸式变压器和400kV·A及以上的车间内油浸式变压器应装有气体继电器”的规定而定的，此外，根据继电保护要求提出对轻徽、大量瓦斯加以区别对待。第5.8.20条尽管现代生产的变压器在结构和制造质量上都大有改进，运行也是比较安全的，但是实践证明：变压器高、低压侧套管及引出线、穿墙套管发生故障的情况还是较常见的，这些故障瓦斯保护自然是无能为力的，因此变压器应装设差动保护装置。另外，在小水电中变压器容量都不大的，据调查，大部分都在1000～3150kV·A之间，而单台变压器容量超出4000kV·A的则为数甚少。因此，本条文规定2000kV·A及以上变压器均设置差动保护装置基本是符合小水电实际情况的。第5.8.21条本条是防御变压器外部短路的过电流保护，同时也兼作变压器的后备保护。第5.8.22条低压侧为400V且中性点直接接地的变压器，应对低压侧的单相接地装设保护。如高压侧过电流保护能满足灵敏性要求时，则应尽量利用高压侧保护。但是由于此类变压器绕组通常采用Y/Y0接线，零序阻抗较大，低压侧单相接地时，短路电流值较小，这样高压侧过电流保护的灵敏性往往不够，故需在变压器低压侧中性线上装设专用的零序过电流保护装置。对采用GL—10型电流继电器构成的零序过电流保护，它的起动电流应躲过正常时可能流过变压器的最大不平衡电流。根据变压器运行规程的规定，单相负荷不得超过变压器额定容量的25%，那么继电器的动作电流式中Idz·j——继电器的动作电流，安；Kk——可靠系数1.2；IeB——变压器额定电流(归算到低压侧)；nL——电流互感器的变化。第5.8.23条本条根据小水电的具体情况而定的。据调查，目前小水电35kV及以下的线路保护基本上采用电流电压速断或电流闭锁电压速断，必要时保护带方向闭锁。据反映，基本上满足小水电运行要求。但是对有些线路较短，运行方式变化大或长线路重负荷，往往也难于满足灵敏性要求。有些地方(如四川、湖南、湖北某些电站)则采取保护分期整定或采用两套不同整定值的保护，随运行方式的变化投入运行。有的则按满足灵敏要求确定保护整定值，但降低了保护选择性要求。实践证明，这对没有重要用户的地方系统来说不致带来太大的影响，如果辅以自动重合闸装置，上述不良影响将得到大大改善。 至于距离保护，虽然性能较好，但装置比较复杂，调试维护工作量较大，从目前小水电运行管理水平来看不宜普遍采用。如不加控制的使用，势必不能达到预期效果。调查中仅发现少数几个电站装有距离保护，有的因调试和维护的问题，长期未投入运行，只好又增设电流保护。第5.8.24条这样做的目的主要是当发生在不同一处的两点或多点接地短路时，首先保证将故障切除。第5.8.25条在水电站35kV母线上，一般要求装设接地监视信号装置，当35kV电压网络发生接地故障时，监视装置发出信号，运行人员可用依次断开线路的方法寻找故障点。这对接线简单、出线回路又不多的小水电来说是完全允许的，也是切合实际的。倘线路装设检查无压自动重合闸，效果更好。第.5.8.26条对有些装机容量小的电站，对于不大重要用户的出线，可采用高压熔断器作短路保护，以节省投资和减少维护工作量。选择熔断器时应注意满足开断容量的要求。 第九节自动控制和二次接线 第5.9.1条据调查单机容量800kW以上的43个电站来看，机组操作方式大体上分为两种型式：第一种型式：电站机组均配有自动调速器(大多数为XT系列，少数CT一40，个别TT型)，这些电站都能在控制室或主机室通过运行人员以一个初始命令，完成机组的起动或停机，对有调相要求的机组，还可以一个命令使机组由发电转调相或由调相转为发电运行。电站内辅助设备和全厂共用设备均能自动和手动操作。这一类型的电站占大部分。第二种型式：这些电站多数也配有自动或半自动的调速器，但由于自动化元件质量问题或者设备与电站操作电压不符，因此影响电站自动化水平。这些电站一般通过运行人员现场手动开机或停机，这类电站也占有相当的数量。从目前国内的生产水平来看，800kW及以上的水轮发电机完全可以满足第一种型式的技术要求，故本条文对电站自动化提出的原则规定，基本上是符合我国小水电的实际情况的。随着科学技术的迅速发展，为适应四化建设和早日实现农村电气化要求，显然提高小水电目动化和运行管理水平是进一步提高小水电效益的有效措施，因此，今后应有计划的在有条件的电站开发微机综合控制或其他自动装置是十分必要的。第5.9.2条水轮机的进水阀(包括快速闸门)应纳入机组操作接线范围内，这主要是为了安全可靠方面考虑的。全厂事故停机而调速器失灵时，应能联动进水阀紧急关闭以确保机组安全。第5.9.3条为了保证电压质量和提高发电机并列运行的稳定性，要求发电机均应装设自动调节励磁装置。发电机自动调节励磁装置应能当电力系统发生故障电压降低时迅速增加励磁(强励)至最大值，当机组甩负荷转速升高时，应快速减磁(强减)以限制发电机的电压。第5.9.4条发电机应装设自动灭磁装置，以限制发电机停机时在励磁绕组出现的过电压。第5.9.5条从调查43个具有35kV出线的电站中，90%的线路装设了自动重合闸装置，据反映，对无电压检查自动重合闸运行效果显著，成功率为70%～85%。但在联络线上采用的检查同期重合闸，普遍反映不好，几乎没有一个电站取得成效。电站运行人员反映，当遇电网故障，尤其是系统解列后，电压和周波大幅度降低，波动很大，电站极难捕捉到同步重合闸的机会。也有一些电站反映，当系统事故电站突然甩去负荷后，由于调速器性能等方面的原因，往往引起发电机断路器跳闸而停机，这样自然也无法实现重合闸。因此即使电站原先装有这类重合装置也长期退出运行。事实上，检查同步重合闸对被解列系统两部分的频率差要求是很严格的，计算表明相应允许频率差大约0.22～0.26Hz，在事故情况下对小水电来说这一要求是苛刻的。所以检同步重合闸在小水电系统中应用成效甚微，应加以限制使用。第5.9.6条本条文是自动重合闸装置提出的基本要求。第5.9.7条为确保厂用电源不中断，保证电站连续运行尤其是采用交流操作或可控硅励磁装置的水电站，应装设备用电源自动投入装置。自动装置应满足本条文所规定的要求。第5.9.8条主要是为了便于进行操作和监控。同时，当发生事故时也有利于事故处理。第5.9.9 条集中控制台一般采用强电小型控制开关和测量表计，这使控制台体积缩小而操作集中，监视方便。据调查有一部分新建电站采用这种型式，效果良好，颇受运行人员欢迎。对于机组台数不超过四台而电气主结线比较简单的水电站，建议不使用信号返回屏。仪表及光字信号可布置在集中控制台立面(有400mm高)，这样即可满足运行要求又节省了投资。第5.9.10条实践表明电站内装设中央音响信号装置(通过保护回路信号继电器与光字牌信号起动音响回路)，有助于运行人员的监视和操作。同时对及时了解电站的运行情况和处理事故也是十分有利的。第5.9.11条本条原则上规定水电站发电机的并列操作应装设自同步装置，同时还应装设带有非同步闭锁的手动准同步装置。以往设计的水电站基本上都是这样考虑的，从提高电站的运行管理水平和小水电目动化水平来看是必要的。但从调查中了解目前绝大部分的电站都采用手动准同步并列操作作为唯一的方式，极少使用自同步装置，原因是运行人员担心采用自同步并列对系统冲击大，也害怕冲击电流损坏发电机。这一认识是片面的、缺乏根据的，我们曾做过自同期的专题试验〔详见小型水电站自同期试验报告(一)～(三)〕可以得出结论上述担忧是完全不必要的，自同步并列应在小水电站中得到积极采用。第5.9.12条电气接线中，凡涉及到两个系统电源的断路器，应根据运行需要装设同步操作设备。 第十节电气测量仪表装置 第5.10.1～5.10.4条电气测量仪表是保证电站安全、经济运行的重要工具之一，它是运行人员了解电站生产过程和监督电力设备运行状况的主要依据，同时也是计算电站生产指标基本数据的来源。因此，根据电站生产过程需要以及考虑到我国仪表工业生产水平，本节对在电站中装设的电气测量仪表提出了基本要求。诸如有关仪表的准确度等级，与仪表连接的分流器，附加电阻和互感器的准确度等级，选择仪表测量范围等都提出了原则要求，并相应在第5.10.1条至第5.10.4条中分别作了明确规定。第5.10.5条电气测量仪表和电度表与继电保护装置共用一组电流互感器，在技术上是不大合理的。因为它们各自对电流互感器变比的要求，通常是不一致的，这样就造成测量和计量误差加大，也给调试校验仪表、继电保护带来不便。诚然，考虑到我国小水电站点多面广这一实际情况，所以对测量仪表与继电保护是否一定分开接用单独的电流互感器的做法，本条文不作硬性规定。但对接用同一电流互感器的仪表、继电器，原则上要求两者应分别接到互感器不同的二次绕组上，在特殊情况下需共用一个二次绕组时，则应采取安全技术措施，譬如，保护回路放在测量仪表之前并用试验端子连接。第5.10.6条本条根据水电站生产过程的要求和运行监视的需要，并结合调查情况而定的。需指出，输电线路上装设的无功功率表(VAR)，有功电度表(Wh)，无功电度表(VARn)，只有当电站与系统有交换功率的联络线或电站对用户的专用线上，才考虑装设，否则可不装。 第十一节操作电源 第5.11.1条地区电力系统中的主力电站(即骨干电站)应装设蓄电池的直流系统。实践证明在事故情况下对保证电站安全并尽快恢复对系统的供电将起到积极的作用。第5.11.2条蓄电池电压的确定，通常取决于电站自动化元件，如调速器变速机构和开度限制机构的伺服电机，事故停机电磁阀等设备的额定电压。目前大多数电站采用110V，少数用220V，个别一些保护控制比较简单的小电站采用48V蓄电池。考虑到小水电的具体情况，对蓄电池型式的选用未作硬性规定。据调查，大部分的电站选用汽车蓄电池，少数容量较大的电站用玻璃缸固定铅酸蓄电池或防酸隔爆铅酸蓄电池。目前又出现新型的络一镍电池。实践表明，汽车蓄电池安装方宜，运行维护简单、占地少，投资较省。但使用寿命短，一二年或稍长一点就得更换。玻璃缸固定铅酸蓄电池，特别是防酸隔爆铅酸蓄电池性能好，运行稳定可靠，使于维修，但是投资较大。设计时，可根据各地的具体条件选定。第5.11.3条据调查，当发生全厂性事故后，一般恢复供电时间在15分钟之内，因此本文规定计算蓄电池容量时，厂用电停电时间按半小时计算。蓄电池容量选择仍按全厂事故停电时的用电容量和最大冲击负荷(主要指最大一台断路器的合闸电流)，取其中最大者作为蓄电池的选定容量。 第5.11.4条随着电子技术的发展，近几年电站已广泛采用硅整流设备作充电和浮充电。运行实践证明，硅整流设备运行可靠，无转动部分，无噪声，维护也方便，深受欢迎。充电设备兼作浮充电用，可节约投资，提高设备利用率。缺点是该设备检修时蓄电池不能浮充运行，但据调查反映，大多数故障是整流元件损坏，只要有备品配件，检修时间并不长。另外，现在国内已生产有可逆变放电的供蓄电池充电用的可控硅整流装置，弥补了过去需加放电电阻的不足，使用更加方便。第5.11.5条据调查统计约有20%左右的电站采用交流整流操作电源，其中以湖南、广东、四川等省应用较多。实践表明，采用这种型式的操作电源不需要专用房间、不占厂房面积，使用简便、不需维护，节省投资。主要缺点是工作稳定性较差，受系统运行方式影响较大，没有事故照明。但据反映这些电站运行多年尚未发生重大事故，基本上满足运行要求。此外，对于保护和控制简单的电站，也可采用交流操作即采用跳闸线圈去分流及中间饱和交流器等保护方式。调查中有2个电站是采用这种方式。第5.11.6～5.11.7条这两条分别对采用复式整流和硅整流电容储能的电站在技术上提出的原则要求，以确保在电力系统或全厂事故停电时，使继电保护和自动装置能可靠动作。 第十二节通信 第5.12.1条通信系统是电站有效进行生产调度的一项重要设施。过去往往缺乏应有的重视，我们从调查中了解有些电站没有厂内通信设施，严重影响电站正常生产调度和指挥，电站运行管理部门反应强烈。本条文根据小水电的实际情况，规定只设生产调度电话并兼作行政电话之用。为解决电站对外的通信联络，可向当地邮电局申请1～2对电话线，在控制室和厂办公室各设一对。第5.12.2条根据电站实际需要，厂内调度通信总机，一般选用10～40门的交换机即可满足要求。第5.12.3条电站的对外调度通信装置，应根据电力系统通信规划和地区调度需要而设置。通信距离10km以下的可用有线通信，超过10km时，宜采用电力线载波通信。第5.12.4条电站通信设备电源，正常情况下由低压厂用交流电源供电，当失去交流电源时，由操作电源蓄电池自动切换并经逆变电源装置供给220V交流电源。 第十三节电气试验设备 第5.13.1条本条文强调容量为1万kW及以上的水电站，应设置电气试验室；由同一部门集中管理的水电站群，当其总装机1万kW以上时，也应统筹规划建立电气中心试验室，主要负责这一片地区的试验工作，该试验室一般能进行35kV及以下电气设备预防性试验。本条文中列出的电气试验室仪器仪表设备的配置(表5.4)，是在调查的基础上，征求了有关省电气中心试验研究所、设计院等部门的意见，同时参照有关《水电站电气试验室仪表设备配置标准》而拟定的，是否切合实际还有待今后运行实践考验。第5.13.2条根据有关规程规定，水电站的电气设备需定期进行检修后的交换试验和预防性试验，此外，电气测量仪表、继电保护和自动装置也需定期进行试验、调整，因此，对容量小于1万kW而离电气中心试验室偏远的水电站，可根据其规模和设备状况配置简单实用的电气试验设备以满足电站检修试验的工作要求。 第六章闸门、拦污栅和启闭设备 第一节一般规定第6.1.1条水电站的事故闸门、检修闸门及尾水闸门，一般都是要求平压开启的，故应有平压设施及压差测量装置。一般可采用压力计或指示讯号，较小的或便于目测的水电站，也可分别在闸门前后设置水尺。因某些电站曾发生过还未达到平压就操作，以致将拉杆拉断的事故，应引起重视。第6.1.2 条对潜孔式闸门，包括工作、事故、检修和尾水闸门，如闸后门槽，竖井或出口不能充分通气时，应在紧靠闸门的门后设置通气孔，通气孔的位置应紧靠闸门下游(尾水闸门则为上游)的孔口顶部，即在孔洞最高处为宜。其作用是当管道充水时用以排气，管道排水或关闭闸门时用以补气。管道如不设置通气孔，或通气孔断面过小，孔的位置不当，都会影响安全运用。通气孔的面积，1974年4月在长春召开的《钢闸门规范》水力学专题讨论会推荐的公式，已列于该规范的附录二中，可供估算时参考。该规范修订组对我国已建大中型工程进水口工作闸门(快速闸门和事故闸门)和国外一些工程通气孔面积统计分析成果，推荐采用压力管道断面积的3%～5%，本规范考虑到小水电工程施工的条件，推荐采用5%。至于泄洪洞门后的通气孔面积，根据黄委设计院等六院同志的意见，因为泄水管道的流速较快，故补气也应该较快，以大一点为好，故建议采用10%的泄洪洞断面积。对检修闸门和尾水闸门的通气孔宜大于或等于充水管的面积。通过调查赣、闽、浙、湘、鄂、川、甘等省的部分水电站共30多处，经核算其通气孔面积与压力管道断面积之比值大于5%者有20处(其中兼作人孔的13处，其比值达14%～50%)，比值小于5%者8处，不清楚者3处。通气孔的顶端，应高出校核洪水位，以保证洪水期的使用效果。如与机房与人行道联在一起，会影响运行的安全，故以分开为好，同时应加防护，避免伤人。第6.1.3条据一些水电站的反映，对闸门，拦污栅的运行、维修、防护，由于露天放置启闭机是很不方便的，可以根据具体情况设置启闭机房、护罩或在启闭机室之下设置检修室或检修平台。据调查容量较大的水电站，进水口及压力前池的闸门启闭机一般都设置启闭机房。第6.1.4条闸门的防腐蚀和防锈蚀，延长使用年限是一项很重要的工作。据调查，根据材料的不同，采取的措施如下：钢质闸门防腐措施目前有金属喷镀、涂料保护和外加电流阴极保护与涂料联合防腐等措施，但小水电普遍使用的为涂料保护。关于钢丝网水泥的水泥沙浆保护层，一般约3mm左右，施工时较难准确控制，所以当保护层沙浆密实性不够好或表面有露筋、露网、气孔、裂缝等缺陷时，均可导致网、筋的锈蚀，沙浆与网、筋分离、握裹力下降，因而削弱闸门的强度，影响工程安全。防护钢丝网水泥结构的措施，应是提高沙浆保护层的质量，建成以后，还要采取涂料保护。木闸门容易腐烂，新疆某垦区在过去普遍采用的浇涂沥青和刷冷底油的基础上加以改进，即浇涂沥青加烘烤的办法，经过8年观察，效果良好。第6.1.5条闸门结构设计，一般不承受冰的静压力。为使闸门不承受冰的静压力，在闸门前面形成不冻带是比较有效的。对于小型水电站可采用人工开凿冰沟法或其他土办法；当有条件时，就可采用压缩空气泡法。水电站进水口闸门的操作，任何时候均应保证方便，拦污栅应保证水流畅通。在寒冷地区，为了使闸门相对运动部分不冻或解冻，使拦污栅能顺利通过设计流量，可以设置保温室或采用蒸气或电热等加温措施。甘肃等省的水电站曾采用这些办法，收到了较好的效果。 第二节泄水闸门及启闭设备 第6.2.1条据调查泄水孔工作闸门的上游侧，一般均设置事故检修闸门，如吉林省某水电站泄洪洞共三孔，每孔均设有工作闸门及检修闸门各一扇；北京某水库潮、白河泄洪洞工作闸门上游侧原来未装事故检修闸门，经过多年实践考验，认为是不安全的，现已补做了事故检修闸门。溢洪道以及河床式水电站的配套闸堰工程的工作闸门的上游侧，没有检修闸门的很被动，如上游必须以闸门挡水保持一定水位的工程，更应设置检修闸门。其设置数量参照《钢闸门规范》第11条“一般十孔以内者可设置一至二扇；十孔以上者每增加十孔可增设一扇”。但可按工程的具体情况适当增减。水库水位的高低，与洪枯季节、水库调节特性关系密切，一般每年冬季至翌年春季，水库处于中低水位，上涨机会较少。若枯水季节库水位低于溢洪道底坎时，可利用该段枯水季节作为检修期，如时间足够，溢洪道可不设置检修闸门，如江西罗湾、军潭、长风等水电站的溢洪道均未设检修闸门。 第6.2.2条泄水孔闸门的型式，根据《钢闸门规范》修订组对国内各种水头闸门作了大量的调查与分析工作，以弧形闸门及平面闸门用得最广泛。弧形闸门与平面闸门使用数量的比率，当作用水头大于50m时，大致为3:1；当作用水头小于50m时，大致为1:1左右。至于作用水头较高，水力学问题较多，如选用弧形闸门，应选用合适的止水型式，以免发生喷射水流；如选用平面闸门，则应选用合适的门槽型式，由于边界变化，水流不畅，容易产生空穴现象而引起空蚀破坏。闸门槽的型式在上述规范中有详细的介绍。第6.2.3条承受水头较高的泄水孔，其闸门布置的位置常受地质条件的限制，地质条件良好且便于布置时，则常将闸门布置在出口，流态好，工作可靠。如不具备这些条件，则常将工作闸门布置在进口或中部，为了避免在开启过程中闸门后产生明流和满流的不稳定流态，所以在条文中强调门后保持明流，同时在工作闸门门前的压力流段保持有一定的压力，故规定宜有一定的收缩率。高水头工作闸门的水力设计问题是比较复杂的课题，根据实践经验要充分注意通气孔的布置及其断面尺寸、选用合理的闸门底缘型式和门槽型式、止水型式及操作方式等，以尽量避免或减轻气蚀、振动等不利影响。第6.2.4条关于排沙孔闸门的设置必须考虑安全、使用便利等问题。为此，闸门位置宜设置在进口段便于挡沙，否则沙积于洞中不易清除。采用上游面板和上游止水，则是防止闸门格梁淤沙难于清除。如门前淤沙防碍开启可设置排沙阀或高压水枪冲沙。泥沙对边墙磨损厉害，特别对边界有突变的形态时，使用材料应作比较研究，以增强抗磨要求。第6.2.5条当洪水来临时，水库溢洪道或闸堰系统都有泄放洪水的紧迫性。当闸门为多孔且需要在短时间内全部启闭时，为了防止下游冲刷破坏或其他原因，或需要小开度逐步提升时，宜采用一台启闭机控制多扇闸门。或用固定式启闭机，一机控制一扇门。对溢洪道、闸堰工作闸门的启闭机的动力除保证常用电源外，尚应有备用电源；或者选用可以电动手动两用的启闭机，在汛期应有劳力的准备，当电源被切断后，也能及时开启。 第三节引水闸门、拦污栅及启闭设备 第6.8.1条引水建筑物进水口闸门通常是根据水轮机或压力钢管的事故保护要求来选用的。压力输水管道的长度和材料因电站型式的不同而各异。一、高水头引水式电站，在水轮机前应装设进水阀，水轮机的保护有了保障；由于水头高则管线长，当采用钢管时，若发生事故极需要迅速截断水流以避免事故扩大，故在其进水口应装设事故闸门和检修闸门。中、低水头的引水式电站，要根据在水轮机前是否装设进水阀而定，如不装进水阀时，保护水轮机应有时间的要求，故在其进水口应装设快速闸门和检修闸门，如装有进水阀则应在其进水口装设事故闸门。当水电站的压力引水道为长隧洞时，其进水口应装设事故闸门和检修闸门，是出于对隧洞的安全要求。如江西某水电站引水隧洞长3.6km，进水口由原来的检修闸门改为事故闸门；福建某水电站引水遂洞长1.5km，其进水口仅装设一道检修门，电站负责同志认为应改装事故闸门以策安全。此外，尚应有一道检修闸门以备事故闸门及其门槽检修时使用。二、坝后式或混合式水电站进水口一般应装设两道闸门，其门型应根据水轮机前有否进水阀而异。据调查，不设检修闸门对运行检修甚感不便。三、河床式水电站，大多数为低水头大流量，其引水道断面大而短，一般不安装进水阀，因为造价高又缺乏足够的场地；如有防飞逸装置，机组的安全已有保障，则宜装设事故门及检修门。否则，应装设快速闸门和检修闸门。四、虹吸式引水管的进水口应在虹吸管顶部装设真空破坏阀代替闸门。浙江、青海等省曾使用过，效果好、安全可靠，价格也比较低廉。第6.3.2条快速闸门截断水流，要满足保护水轮机组与压力钢管的要求，目前机组一般要求在2min内关闭。水电站当前快速关闭采用的办法：1.用固定卷扬机操作，如福建某水电站的下门时间仅45s。2.用油压机变速操作，近来有部分省自制简易油压启闭机，如江苏某泵站，行程2.4m，关闭时间25s，湖北某泵站行程6m，关闭时间14s。 限制闸门下降接近底坎时的速度，系防止闸门与底坎碰撞，按水电部科技司主持编制的启闭机系列，定为不宜大于5m/min，本条文也采用此标准。为使快速闸门能达到快速关闭的目的，就要做到操作方便和及时，条文的末段对此提出了应具备的条件。第6.3.3条为了保证机组安全运行，规定了压力输水管道进水口应装设拦污栅，调查过的11省市共80多座水电站都装设了的。但对污物较多的情况，能自行排污为好，故宜增设拦污栅或拦污排挡住污物，并随水自行排走，如甘肃省的白土坡、西川、泄湖峡、四川省的猫猫寺，湖南省的洋潭及湖北省的白莲二级等水电站均增设了拦污排，据反映很有效果。某些河流污物特多，可在前池前端的渠道上增设一道或多道拦污栅，因渠道上水深较浅、场地较宽，清污操作方便。最未一道以前的拦污栅应将较粗的污物除掉，栅条间距可较稀。若压力水道进水口设置两道拦污栅时，如福建大目溪一级站，以一台手动移动式芦葫操作，颇为方便，要求两道拦污栅均能保证水轮机的安全，栅条间距相同。第6.3.4条在调查中，发现某些水电站拦污栅的栅条变形失稳，影响安全发电。设计时，栅条应进行强度与稳定性验算很有必要。《钢闸门规范》也作了这个规定。拦污栅设计荷载，主要与污物种类、数量及清污措施有关。本规范参照上述规范的规定取不大于4m的水位差进行设计。第6.3.5条拦污栅设置成活动式，便于提起维修、更换及清除污物等。根据进水口结构布置，拦污栅常布置成垂直式或倾斜式，当采用倾斜式时进水面积较大，过栅流速较小，污物易于清理，倾角以60°～75°较好。第6.3.6条往往由于拦污栅设计不当，过水断面积过小，造成过栅流速大于1～1.5m/s，污物易于紧贴栅条，清污工作困难，水头损失大。据调查粤、川、湘的某些河床式水电站，水头一般为2.5～5m，而过栅流速达1.2～1.5m以上，栅后水位降低0.3～0.5m，相当于电站水头的10%以上，同时对污物清理也造成了困难。故设计时应予考虑栅条的阻水面积设法补救，故条文中提出了根据清污方式及过栅流速的规定。 第四节尾水闸门及启闭设备 第6.4.1条据调查尾水闸门绝大多数的门型为平面滑动式，并在静水中启闭。尾水闸门的普遍缺点是漏水严重，钢筋混凝土闸门更甚，对机组检修很不利，故条文要求止水严密，系强调设计质量和提出对施工的要求。某省曾采用一种反向支承型式，为一种结构简单的滑块，即系预压装置之一，据介绍使用效果尚好。第6.4.2条“移动式启闭机”在尾水闸门常用台车式或手动、电动葫芦等，根据启闭容量选用。常以一台启闭机操作多台机组的尾水闸门，以节约投资。  '