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德拉肯斯贝赫抽水蓄能电站枢纽布置

2018/06/19144 作者:佚名
导读: 枢纽由上水库、下水库,水道以及地下洞室等几部分组成。 上水库 德赖克罗夫水库由德赖克罗夫(Drekloof)堆石坝形成,该坝修建在斯泰克方丹(Sterkfontein)坝形成的大水库的一个水弯处。这种布置颇具特色。斯泰克方丹水库的满库水位是1702米,比德赖克罗夫水库的满库水位高2米。因此,约有12%的时间,德赖克罗夫坝上溢洪道顶部位于水下,斯泰克方丹水库的顶层2米就用作抽水

枢纽由上水库、下水库,水道以及地下洞室等几部分组成。

上水库

德赖克罗夫水库由德赖克罗夫(Drekloof)堆石坝形成,该坝修建在斯泰克方丹(Sterkfontein)坝形成的大水库的一个水弯处。这种布置颇具特色。斯泰克方丹水库的满库水位是1702米,比德赖克罗夫水库的满库水位高2米。因此,约有12%的时间,德赖克罗夫坝上溢洪道顶部位于水下,斯泰克方丹水库的顶层2米就用作抽水蓄能电站的上水库。当斯泰克方丹水库水位太低而不能向抽水蓄能电站供水时,德赖克罗夫坝就形成一个独立的上水库满足电站的周调节运行。2个水库之间的水通过位于德赖克罗夫坝中部的溢洪道输送。

德赖克罗夫堆石坝最大坝高46.6米,坝顶长度500.0米,坝顶高程1702.44米,坝体方量84.3万立方米。满库水位1700.0米,满库库容3564万立方米;4台机组发电时最低泄降水位1680.0米,死库容815万立方米;有效库容2749万立方米。

溢洪道顶部高程1700.0米,流量是:由德赖克罗夫到斯泰克方丹为250立方米/秒;由斯泰克方丹到德赖克罗夫为320立方米/秒。

下水库

基尔本水库位于图盖拉河的主要支流之一-姆拉纳尼(Mnjaneni)河上基尔本农场处。基尔本(Kilburn)大坝为土坝,最大坝高51.0米,坝顶长度825.0米,坝顶高程1259.0米,坝体方量290万立方米。满库水位1256.0米,满库库容3621万立方米;4台机组发电时最低泄降水位1235.0米,死库容680万立方米,有效库容2941万立方米。电站能在发电工况时负荷系数30%的条件下作周调节运行。溢洪道是有陡槽段的侧槽式溢洪道,顶部高程1256.0米,泄量为320立方米/秒。

输水系统

是一个从进水口拦污栅到尾水拦污栅、水平距离约4.5公里的地下系统,由隧洞、竖井和压力管道组成。

引水系统:通过2根管道将水从上水库输送到地下厂房内的4台可逆式水轮机,在靠近地下洞室处每根管道分为向2台机组供水的岔管。从上水库到水轮机的水道由进水口建筑物、2条上游隧洞、2口具有调压井的压力竖井、2条压力隧洞和2根压力钢管组成。

进水口建筑物是2座高46米高的塔,2塔共用1个平台和1座设计承载30t的交通桥。塔的底部装有2道闸门,1道为滑动式叠梁维修闸门,孔口尺寸为高7.3米、宽5.88米,另1道为定轮事故闸门,孔口尺寸为高6.95米、宽5.34米。2个进水口各有1个单独的喇叭口和拦污栅。

上游隧洞为马蹄形断面,最大流量时流速为5.5立方米/秒,沿拦污栅至与压力竖井相交处,1、2号和3、4号隧洞中心线的总长度分别为1539.6米和1534.65米。

压力竖井断面为圆形,直径5.5米,最大流速为6.6米/秒,竖井高275.0米。连接井的位置和直径均与压力竖井相同,从高程1558.3米的上游隧洞同压力竖井相交处,向上延伸至调压井的底部。

两口调压井内径均为14.0米,从底高程1643.0米到顶高程1731.8米,总高度88.8米。调压井为简单式,容积可适应最不利的运行条件,在4台机组同时运行条件下,上、下水位波动至少留有2米的安全余幅。

压力隧洞连接压力竖井和压力钢管,朝水轮机方向有1/10坡度,隧洞断面为圆形,直径5.5米。通过竖向弯道连接压力竖井,弯道转弯半径为隧洞直径的4倍。从上游隧洞末端至压力钢管渐变段始端,隧洞中心线长度为:1、2号1092.63米,3、4号1117.98米。

压力钢管起始渐变段长6米,直径由5.5米减小到4.8米,最大流速从6.6米/秒增至8.6米/秒,从渐变段末端到分岔点,钢管中心线长度为:1、2号411.34米,3、4号382.02米。在分岔点,钢管分成2条直径3.4米的支管,每条支管连接1台机组,从分岔点到长9.5米的渐变段的始端,每条支管长43.57米。通过渐变段后,支管直径由3.4米减至2.25米,最大流速从8.6米/秒增大到19.6米/秒,从渐变段末端到机组中心线,支管中心线长度为53.57米(包括球形阀)。

尾水系统:从可逆式水轮机至下水库,尾水系统包括下面几个主要部分:4条尾水管隧洞,2个调压室,2条尾水支洞,1条尾水隧洞以及尾水出口建筑物等。

尾水管隧洞内径为4.5米,从尾水管理论末端到调压室止水面处,隧洞长度为112.3米。每对隧洞几何尺寸相同,对称布置,隧洞采用混凝土衬砌。从尾水管末端高程1160.55米升高到调压室底部高程1208.0米。每条隧洞通向调压室的进口均为一宽3.5米、高4.5米的孔口,设定轮闸门。

调压室位于每对尾水管隧洞汇合处。2个调压室尺寸相同,直径16米,从底部高程1208.0米至闸门启闭机底板高程1289.8米止,高81.8米。为了在最不利条件下限制涌浪,在稍高于调压室底板的位置上,用一个有效容积约5000立方米的调压洞连接2个调压室,调压室与调压洞的总容积足以适应4台机组全部运行的最不利条件,上下水位波动留有至少2米的安全余幅。

尾水支洞将调压室连接到1个尾水隧洞上。从调压室边墙到岔点,2条支洞长度均为129.8米。支洞为马蹄形断面,面积与直径6米的圆面积相当。

尾水隧洞也是马蹄形断面,相当于直径8.5米的圆形洞。从岔点到拦污栅,隧洞全长1424.6米。2条支洞与隧洞中的最大流速均不超过5.5米/秒。

尾水出口建筑物为一单体式喇叭口结构,从尾水隧洞出口伸出,周围加以回填。

地下洞室

地下洞室系统包括3个主要洞室,即主机洞、阀门室、变压器室。在这些洞室内安装有可逆式水轮机、发电-电动机和全部的辅助机电设备。

主机洞洞顶在地表以下146.0米,洞室长168.3米、宽15.5米、高45米,设2个运行层,即高程1184.0米的发电/电动机层和高程1177.5米的水泵/水轮机层。

洞室内安装有4台25万kW的可逆混流式水泵-水轮机组,最大静水头467米,最小静水头424米。发电最大引用流量312立方米/秒,抽水最大引流量218.2立方米/秒,连续最大输出功率100万kW,短期最大输出(30分)可达108万kW,发电-电动机是立式可逆伞式同步电机,发电机工况下,额定出力为281.5(功率因数为0.9);电动机工况下,功率为280MVA(功率因数为0.98);在同步调相工况下,功率为185MVA(功率因数为0)。电机的主要技术参数如下:额定电压11kV、交流电频率50Hz,额定转速375r/min,飞逸转速600r/min。

阀门室位于主厂房上游42.5米(中心线距离)处,并与之平行。主底板高程与厂房发电机层相同,即1184.0米。阀门室长152.1米、宽7.5米,从底板高程至拱顶高度为12.8米。

变压器室与主厂房平行,位于其下游45米(中心线距离)处。变压器室主底板高程也为1184.0米,洞室长176.6米、宽12米、高11.3米。主变压器共4台,单机容量280MVA,电压400/11kV,在30min内允许过载300MVA。

主交通隧洞与主机洞纵轴正交,从2、3号机组之间引出,长约1000米、高7.0米、宽7.5米,洞中底板最陡坡度不超过1/10。

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