柳洪水电站为美姑河干流梯级开发的第五级电站,为高水头引水式电站。厂内安装三台混流式水轮发电机组,总装机容量180MW。蜗壳进口断面直径1.3m,蜗壳材料采用16Mn,厚度约38mm。该电站蜗壳虽然尺寸不大、但承受的内水压力很高,作为水轮发电机组重要组成部分之一的蜗壳及其外围钢筋混凝土结构,面临许多新的技术问题,比如水轮机采用下拆检修方式等。因此,如何设计好蜗壳结构,关系到电站能否长期稳定安全运行。经过工程类比和考虑到机组稳定运行的要求,柳洪水电站蜗壳已经决定采用充水保压浇筑混凝土的结构型式。为了对蜗壳保压值和外围混凝土结构配筋进行优化,本文主要开展了以下内容的研究:

(1)对国内外工程水轮机蜗壳型式,特别是采用充水加压浇筑混凝土蜗壳的工艺、压力取值、花费、施工进度等技术经济情况进行调查,加以分析,为柳洪水电站蜗壳的结构设计提供依据;

(2)对蜗壳充水保压值进行优选,采用三维有限元方法对蜗壳和外围混凝土进行计算,对机组的运行性能、外围混凝土的应力状态、变形规律和钢筋配置等进行综合比较,最终优选充水加压值。

在高水头水电站中，采用小水轮发电机组作为钢管引水降压设施，将高水头的能量转化为电能送入厂用电网，小水轮机尾水管出口保持供水系统所需要的稳定水压 ,将水输入用水设备是完全可行的 ;采用顶盖取水具有水质好、水量、水压均能满足运行要求。因此 ,采用小水轮发电机组尾水取水和顶盖取水完全可以作为高水头电站技术供水的主水源替代水泵和减压阀供水。 2100433B

高水头水电站最新成果

2010年12月31日15：30，桂林伟江水电开发有限责任公司南山水利枢纽工程压力管道水压试验一次试验成功，这标志着亚洲第二高水头的蓄能电站经受住高海拔及恶劣陡峭地形安装压力管道的首例考验。

高水头水电站规模

南山水利枢纽工程是集团公司继亚洲第一高水头---桂林天湖水电站后又一个千米水头的水电站。南山电站一级电站压力水道全长3769.29m，其中压力隧洞长527.3m通径2.0m，压力钢管长3195.74m（主管），主管内径1.46-1.6m，壁厚12mm-44mm，压力钢管基础沿山坡布置，管道最大铺设坡度54.34。共设镇墩35个，支墩间距9-10.0m。

高水头水电站特点

这种水电站往往本身无调节水库或只有调节能力很低的水库，因此一般不具有综合利用效益；因上下游水位相对稳定，水头变化幅度相对不大，它的出力和发电量基本取决于来水量。高水头水电站机组技术供水系统,由于水压过大通常需要采取减压措施,国内采用的减压方案存在的问题很多。经过广泛调查研究,设计出一种新型的自动减压阀。重点介绍新型自动减压阀的结构、自动控制系统及其调节特性。该阀具有独特的双阀盘结构和先进的自动控制系统,能够保证机组技术供水的正常减压。在水压超过允许压力时,也能自动调节供水压力,满足现场需要。该阀也可用于对压力调整没有精确要求的其他液压系统,具有一定的推广价值。

高水头水电站意义

南山电站一级站压力钢管水压试验取得圆满成功，标志着南山水利枢纽工程又迈出了一大步，南山电站一级站将进入试机阶段。

高水头水电站在近年来逐步得到发展，越来越受到开发者们的青睐。本书结合斐济南德瑞瓦图水电站工程的设计实例，分为工程设计概况，水文规划、工程规模及水库泥沙分析，工程测量，工程地质，挡、泄水建筑物设计，引水系统建筑物设计，厂房及附属建筑物设计，输变电线路设计，开关站设计，金属结构，水利机械，电气一次，电气二次及通信，消防、通风及给排水设计，环境评价分析等15个章节进行叙述。工程所在地区为高端市场的南太平洋地区，设计规范采用偶尔规范和澳大利亚-新西兰规范体系，因此，书中一些章节采用国内、外规范对照的方式分别叙述，让读者更多地了解国外规范的使用情况，并结合工程运行情况，对高水头水电站的工程设计进行了总结。本书可供从事水利水电勘测、设计、施工、运行人员使用，也可供科研人员、大专院校相关专业师生参考使用。

前言

第一章 工程设计概况

第一节 工程背景

第二节 工程概况

第三节 工程的技术特点与经济效益

第二章 水文规划、工程规模及水库泥沙分析

第一节 设计洪水分析

第二节 工程规模

第三节 水库泥沙分析

第三章 工程测量

第一节 测量资料收集与补充测量

第二节 施工控制网的建立

第四章 工程地质

第一节 坝址区工程地质

第二节 电站厂房区工程地质

第三节 输水线路工程地质

第四节 输变电线路工程地质

第五章 挡、泄水建筑物设计

第一节 设计基本资料

第二节 大坝枢纽布置

第三节 溢洪道设计

第四节 泄流底孔设计

第五节 坝体稳定及应力计算

第六节 坝体的细部结构设计

第七节 基础处理

第八节 边坡处理

第九节 控制建筑物

第十节 安全监测设计

第十一节 大坝观测资料分析

第十二节 施工导流

第六章 引水系统建筑物设计

第一节 引水系统总体布置

第二节 引水系统水头损失计算

第三节 隧洞压坡线计算

第四节 进水口设计

第五节 引水隧洞设计

第六节 调压井设计

第七节 压力钢管设计

第七章 厂房及附属建筑物设计

第一节 厂房布置

第二节 厂房整体稳定性分析

第三节 厂房结构分析

第四节 边坡稳定分析

第五节 厂房蜗壳二期混凝土保温保压设计

第六节 施工导流

第八章 输变电线路的设计

第一节 概述

第二节 基本资料

第三节 线路设计

第四节 输变电线路塔架结构设计

第五节 塔基础设计

第九章 开关站设计

第一节 开关站布置

第二节 开关站厂区设计

第三节 塔架设计

第四节 厂房升压站设计

第十章 金属结构

第一节 溢洪道表孑L弧形闸门

第二节 底孔工作闸门

第三节 底孔检修门槽

第四节 电站引水隧洞进口金属结构

第五节 电站尾水金属结构

第六节 坝上起重机

第十一章 水力机械

第一节 水轮发电机组及其附属设备

第二节 技术供水系统

第三节 排水系统

第四节 压缩空气系统

第十二章 电气一次

第一节 电站接人系统及电气主接线

第二节 11kV封闭母线

第三节 发电机机压配电装置

第四节 11kV电性点设备

第五节 主变压器

第六节 132kV开关设备

第七节 415V厂用电系统及应急电源系统

第八节 照明系统

第九节 防雷接地系统

第十三章 电气二次及通信

第一节 计算机监控系统

第二节 消防报警及通风消防控制系统

第三节 继电保护装置

第四节 直流系统

第五节 通信系统

第六节 门禁安防系统

第七节 ccTV视频监视系统

第十四章 消防、通风及给排水设计

第一节 消防系统设计

第二节 通风、空调系统

第三节 生活给排水

第十五章 环境评价分析

第一节 总则

第二节 环境影响评估范围

第三节 项目区环境概况

第四节 环境影响

第五节 施工期污染影响评价

第六节 环境保护对策及措施

第七节 环境监测与管理

第八节 综合环境评价及结论 2100433B

按发电水头分为高水头水电站、中水头水电站和低水头水电站。世界各国对此无统一规定。中国称水头70米以上的电站为高水头电站，水头70～30米的电站为中水头电站，水头30米以下的电站为低水头电站。

水电站水头高水头水电站

英文名称：（high head hydro-electric station）

水头大于200m的水电站。一般建设河流上游的高山地区，多数为引水式或混合式水电站。这种水电站往往本身无调节水库或只有调节能力很低的水库，因此一般不具有综合利用效益；因上下游水位相对稳定，水头变化幅度相对不大，它的出力和发电量基本取决于来水量。

水电站水头中水头水电站

将水能转换为电能的综合工程设施 。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

水电站水头低水头水电站

英文名称：（low head hydro-electric station）

通常是指水头在40m以下的水电站。有时将仅有水头2~4m的水电站称为极低水头水电站。低水头水电站多数建在坡降平缓的中下游河段，常常具有对外交通便利，施工条件良好，距离用电中心近，工程较易实施等有利条件，并且常有渠化河道，发展航运和引水灌溉之利。从发电运行特性来看，存在着水库调节径流能力低，多数属径流式电站，如上游无大型水库调节，其出力过程随天然流量的变化而变化，稳定性差。