1第五章-水电站输水系统(2013.3)解析

第二篇水电站输水系统第五章

水电站的典型布置及组成建筑物第一节水电站的典型布置型式

（开发方式）由N=9.81ηQH可知，要发电必须有流量和水头，关键是形成水头。要充分利用河流的水能资源，首先要使水电站的上、下游形成一定的落差，构成发电水头。因此就开发河流水能的水电站而言，按其发电时其建筑物的特征方式分为坝式、河床式、引水式三种典型布置型式。一、坝式水电站在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种开发方式为坝式开发。在坝址处引取上游水库中水流，通过设在水电站厂房内的水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水电站所获取的水头。用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。(一)坝式水电站特点(1)

坝式水电站的水头取决于坝高。

(2)

坝式水电站水能利用较充分，综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。(3)

坝式水电站的投资大，工期长。原因：工程规模大，水库造成的淹没范围大，迁移人口多。适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。(二)坝式水电站的形式1．坝后式水电站:厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。坝后式水电站一般修建在河流的中上游。库容较大，调节性能好。如为土坝，可修建河岸式电站。教材工程实例——丹江口水电站汉江丹江口水利枢纽是我国五十年代开工建设的、规模巨大的水利枢纽工程，位于湖北省丹江口市汉江与其支流丹江汇合口下游800m处，具有防洪、发电、灌溉、航运及水产养殖等综合效益，并为将来引水华北实现南水北调中线工程提供重要水源，是开发治理汉江的关键工程。丹江口初期工程由挡水坝、坝后发电厂、通航建筑物、泄洪建筑物工程四部分组成。坝后布置6台电站厂房，单机容量为15万kw，总装机容量为90万kw

。右岸布置一座一线150t级垂直升船机。

2．溢流式水电站厂房布置在溢流坝后，洪水通过厂房顶下泄，这类厂房称为溢流式厂房。坝址河谷狭窄、山体陡峻、洪水流量大时，河谷并排布置溢流坝及厂房较困难，这时可以采用溢流式厂房。

3．坝内式水电站二、河床式水电站

厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。厂房建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题。引用流量大、水头低。教材工程实例——广西西津水电站西津水电站为低水头电站，主要建筑物有拦河坝、河床式厂房及通航建筑物。枢纽坝型为宽缝重力坝，最大坝高41米，建于花岗岩基础，坝顶溢流，校核洪水的最大下泄流量30700米³/秒，采用面流消能。厂房为挡水建筑物的一部分，建于河床左侧，最大水头21．7米，安装两台5．72万千瓦及两台6万千瓦的转浆式水轮发电机组。电站总装机容量23．44万千瓦。三、引水式水电站在河流坡降陡的河段上筑一低坝(或无坝)取水，通过人工修建的引水道(渠道、隧洞、管道)引水到河段下游，集中落差，再经压力管道引水到水轮机进行发电。用引水道集中水头的电站称为引水式水电站。特点：(1)

水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。(2)引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。(3)电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。类型：(1)无压引水式：引水道是无压的(如明渠)

(2)有压引水式：引水道是有压的(压力隧洞)适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。1．无压引水式电站引水建筑物是无压的：明渠、无压隧洞主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。2．有压引水式电站引水建筑物是有压的：压力隧洞

主要建筑物：低坝，引水隧洞(有压)，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。无压引水式电站有压引水式电站四、抽水蓄能电站随着经济的发展以及人民生活水平的提高，电力负荷和电网日益扩大，系统负荷的峰谷差越来越大，21世纪，东北、华北、华东峰谷差将达到1万MW，因此解决调峰填谷的任务愈来愈迫切。在电力系统中，核电站和火电站不能适应电力系统负荷的急剧变化，且受到技术最小出力的限制，调峰能力有限，而且火电机组调峰煤耗多，运行维护费用高。而水电站启动与停机迅速、运行灵活，适宜担任调峰、调频、事故备用。抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。主要解决电力系统的调峰问题；建筑物组成包括：上下两个水库，用引水建筑物相连，蓄能电站厂房建在下水库处，

采用双向机组；抽水蓄能和放水发电两个过程：抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)，以水的势能形式贮存起来；放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。

随着电力行业的改革，实行负荷高峰高电价、负荷低峰低电价后，抽水蓄能电站的经济效益将是显著的。我国已建主要抽水蓄能电站有：(1)广东抽水蓄能电站，其装机容量为2400MW；(2)天荒坪抽水蓄能电站(浙江安吉)，其装机容量为1800MW；(3)十三陵抽水蓄能电站，其装机容量为800MW；(5)西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站，其装机容量为90MW。五、

潮汐电站潮汐：潮汐现象是地球表面之海水因受日、月引力而产生的周期性升降运动。从这次涨潮到下次涨潮(或落潮到落潮)之间相隔的时间约为12小时25分钟，这段时间称为潮汐运动的周期(或称潮期)。每一全潮水位升降的幅度，称为潮差，其大小因时因地而异。我国海岸线从辽宁的鸭绿江口到广西的北伦河口，总长度约为18000km。漫长的海岸线上，蕴藏着丰富的潮汐能源。根据1978年的普查勘测结果，我国沿海的潮汐资源，主要集中在华东沿海的山东、江苏、浙江、福建、和上海市，其可开发的装机总容量为25175MW，年发电量为618亿kw.h，其中福建、浙江两省的潮汐资源最为丰富，可开发的装机容量分别占全国的47.9%和40.8%。潮汐发电与原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。六、河流的梯级开发和梯级水电站一条河流的水力蕴藏量是一定的，如果在下游建一个高坝大库，则调节能力很好，但淹没损失太大。如果修多个较低的坝形成一系列的较小的水库，则淹没小得多。后一种方式为梯级开发。梯级开发方案是一条河流的综合利用规划。

梯级水电站开发的原则是：(1)

在地形地质和淹没限制等条件许可时，尽可能使各枢纽首尾衔接，以充分利用落差；(2)不允许淹没的河段，尽可能用低坝河床式或引水式开发；(3)

最上游一级的开发，最好是有较大的水库，以提高其调节控制性能；(4)

开发顺序是首先建设比较关键的开发条件较优的工程。河流中上游有修较大水库的条件时，最好首先建设，对下游工程施工有利。例一:汉江干流（陕西段）梯级电站汉江发源于陕西省宁强县，流经汉中、安康两地区至白河进入湖北省。汉江上游干流长448km，流域面积95200km2，水力资源丰富。汉江上游在陕西省境内可开发水力资源装机容量3724MW。其中，干流2085MW，支流1639MW。汉江干流梯级开发在陕西省境内规划了7级水电站，自上而下为黄金峡、石泉、喜河、安康、旬阳、蜀河、夹河。总装机容量2085MW，年发电量67亿kW.h各梯级电站主要指标见下表1例二:黄河上游梯级电站（15座）第二节水电站的组成建筑物

(1)挡水建筑物：坝闸等，拦截河流，集中落差，形成水库。（2）泄水建筑物：溢洪道，泄洪洞，放水底孔等。渲泄洪水，下游供水。（3）水电站进水建筑物：进水口，按水电站发电的要求将水引入引水道。（4）水电站引水建筑物：渠道，隧洞，