巴基斯坦某工程水電站GIS位置比選研究

張 涵，周宏民

(中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222)

1 工程概況

巴基斯坦某工程水電站位于巴基斯坦西北邊境，是一座高水頭、長隧洞引水式水電站工程。電站地下廠房內安裝4臺單機容量為221 MW的沖擊式水輪發電機組，總裝機容量884 MW。

該工程初設階段開關站采用地下GIS開關站+戶外出線平臺的方案。初設階段對地下廠房進行了外移布置優化并獲得批復，廠房外移后出線洞長度由2100 m縮短為360 m，具備將GIS移至地面的條件，為了使工程獲得更好的經濟效益因而有必要對GIS布置位置進行技術經濟比較研究[1-5]。

2 工程地質條件

地下廠房距河道最短距離約750 m，廠房頂部的最大埋深約430 m。廠房埋深部位巖性主要為變質玄武巖、變質石英砂巖、炭質片巖，巖體強度屬于硬巖。廠房部位巖體片理產狀整體走向為NE向，傾向為NW向，傾角以60°～80°為主。

出線洞基巖為石炭～二疊系的Panjal組地層，以變質玄武巖為主。巖層總體走向為NW向，傾向NE，傾角以60°～80°為主。

地面開關站布置于廠房東側，地表主要為坡洪積(Q4dl+pl)和崩坡積物(Q4col+dl)，覆蓋層厚度>3 m。基巖巖性主要為Panjal組的變質玄武巖和大理巖，表部出露基巖以弱風化為主，局部強風化狀。

3 GIS布置方案比選

3.1 地下GIS開關站+戶外出線平臺(原方案)

該方案GIS布置在地下主變洞內，GIS開關站與地面出線平臺通過2回GIL連接。具體布置如下文所述。

3.1.1 主變洞內布置

主變洞室布置在主廠房下游，距離主廠房45 m。主變洞底高程為1323.75 m，與主廠房運行層高程相同，長127.25 m，寬17.60 m，高33.35 m。主變洞室共分為兩層。

一層為主變壓器室，變壓器布置在主變洞室上游側，共布置13臺主變壓器(12臺工作，1臺備用)，各主變壓器之間采用防火墻相隔。主變洞下游側與主變壓器之間為設備運輸通道，通道上部設有電纜廊道。主變洞室左右兩端布置有樓梯，事故油池布置在主變洞室右側。主變壓器室左側布有排風設備，右側布有進風設備。

二層為GIS室，GIS室高程為1337.10 m。GIS室上部布置有1臺橋機，以滿足設備安裝及檢修需要。GIS室右端布有吊物孔，及GIS控制用房，消防滅火設備室布置在GIS室左端，GIS室兩側均設有樓梯。GIS控制用房為二層框架結構。房間內布置有SCADA設備、MCTS設備、GIS變電站監控設備、GIS變電站保護設備等設備。主變洞拱頂右側布有進風設備，左側布有排風設備。

3.1.2 出線洞

出線洞為城門洞型，采用GIL出線，出線洞長度約為360 m，襯砌后斷面尺寸為5.0 m×6.8 m。GIS通過兩回GIL出線連接至地面出線設備。考慮兩端設備連接段長度，GIL每相長度暫按平均500 m計，因此雙回GIL出線設備總長度為2回×3相×500單相米=3000單相米。GIL洞典型斷面如圖1所示。

圖1 基本設計方案出線洞典型斷面圖(單位：mm)

3.1.3 出線場平臺

500 kV地面出線場地位于廠房東側的Mangial溝內的“U”形轉彎處。出線場采用半挖半填形式修建。出線場尺寸為85 m×135 m，場內布置線路電抗器、斷路器、隔離開關、避雷器、PT等設備。

3.2 地面GIS開關站(比選方案)

主變壓器布置于地下主變洞，主變壓器與地面GIS開關站通過4回GIL連接。具體布置如下：

3.2.1 主變洞內布置

將GIS由主變洞外移至地面開關站后，主變洞底高程為1323.75 m，與主廠房運行層高程相同。主變洞斷面尺寸為長127.25 m，寬17.60 m，高21.85 m，高度低于GIS布置地下方案，寬度不變。

主變洞室共分為兩層。一層為主變壓器室，其布置與GIS布置地下方案相同。二層布有避雷器、PT等設備，GIS設備由此層外移至地面開關站后，此層高度縮小11.5 m。此層兩側均設有樓梯，右端布有吊物孔。出線洞布置在此層的下游側。

3.2.2 出線洞

GIS外移至地面后，出線洞內布置4回500 kV GIL線路，回路較多，有一定布置難度。但從土建投資和施工周期來看，1條出線洞比2條出線洞更加合理和經濟，因此本階段不考慮2條出線洞方案。

出線洞采用城門洞形，分為上下兩層，下層布置出線設備，出線洞內4回出線水平并列布置，在出線洞兩側墻上各布置1回出線，在出線洞中間布置2回出線。出線洞斷面尺寸為6.88 m×7.20 m，其典型斷面見圖2。

圖2 出線洞斷面布置圖(單位：mm)

3.2.3 地面開關站

地面開關站位置與GIS地下方案相同。GIS外移后布置在開關站的端部，出線場尺寸85 m×160 m，稍大于GIS布置于地下方案。開關站采用永臨結合半挖半填形式修建。根據主變洞與出現場的相對位置關系，出線洞由開關站北側入站。出線洞出口處設置出口建筑物。出線洞出口建筑物設置在正對GIS設備的中間位置，4回GIL由出口引出后分別與4回GIS進線間隔相連。

3.3 工程量及經濟指標比選分析

兩個方案的工程量見表1。

表1 主變及開關站工程各方案工程量及經濟指標比較情況

GIS布置在地面方案與基本設計方案相比：

(1)主變洞跨度相同，高度減小11.5 m，同時GIL洞寬度增大1 m，兩者相比，地下工程施工難度略有降低。

(2)主變洞工程量有所減少，GIL洞工程量有所增加，總體看GIS布置在地面方案的土建工程量略少于基本設計方案，土建投資略有降低，但機電設備投資增加較多，兩者相比，GIS地面方案投資較大。

(3)本電站地下工程是制約工期的關鍵線路，GIS布置在地面，可方便地下工程施工、減少工程施工難度，加快地下工程施工工期。

綜上，從技術方面看兩方案均可行，工程技術難度相當，主要差別在于工期、施工難度、地質風險、工程量及投資等方面。綜合考慮布置條件、工程技術難度、工程量變化可控性、運行管理等因素，建議GIS移至地面方案。

4 結 語

通過開關站位置比選，確定了地面GIS開關站布置方案，將GIS開關站布置于地面便于管理、維護工作。同時減少了地下土建工程，加快了施工進度，節約了工期。