| 词条 | 大古力水电站 |
| 释义 | 大古力水电站 Grand Coulee Hydropower Station § 大古力水电站 (卷名：电工) Grand Coulee Hydropower Station 80年代中期以前世界上最大的水电站。位于美国西北部华盛顿州斯波坎市附近，是哥伦比亚河在美国境内最上游的一座梯级水电站。 大古力水电站始建于1934年，到1951年完成装机容量197.4万千瓦，是当时世界上最大的水电站。1967年开始扩建，1980年完工，装机总容量达649.4万千瓦，仍是当时世界上最大的水电站，直至1986年后让位于古里水电站和伊泰普水电站，居世界第三位。 大古力水库兼有防洪和发电双重功能，其有效库容64.5亿立方米，其水量丰富，泥沙很少，水库无移民问题。电站大坝为混凝土重力坝，坝高168米，坝轴线为直线，长1272米。中间为溢流坝段，长503米，溢洪道11孔，每孔净宽41米，设计泄水能力28300米3／秒。坝体本身设有通航设施，坝址以上集水面积19.2万平方公里，占哥伦比亚河全流域面积的 28.7％。坝址平均年径流量963亿立方米。 电站初期工程建有第一厂房和第二厂房，各装9台容量为10.8万千瓦水轮发电机组，第一厂房内还装有3台厂用机组，每台1万千瓦。扩建工程又新建了第三厂房，装有3台60万千瓦机组和3台70万千瓦机组，总容量为390万千瓦。初期安装的机组经重绕线圈后，提高出力至12.5万千瓦，18台发电机合计出力达225万千瓦。电站平均年发电量共计202亿千瓦时，电能用230千伏高压输电线向外输送。此外，大古力水电站计划再装2台70万千瓦常规水轮发电机组和2台50万千瓦的抽水蓄能机组，共240万千瓦，总装机容量将达 888万千瓦。超出力工况运行时，容量可达1023万千瓦。 大古力水电站用60万和70万千瓦大型水轮机，转轮直径分别为9.78米和9.90米，因尺寸过大，故采用分瓣制造现场焊接的技术。发电机转子重达1760吨，安装时，专门设计制造了起重能力达2000吨的厂内起重架。 于永兴 张力伟 § 概 述 大古力水电站是美国哥伦比亚(Columbia)河干流上一座具有发电、防洪、灌溉、调节径流、城市供水、旅游和改善航运等综合效益的大型水利枢纽，坝址位于华盛顿州斯波坎市以西大约145km处，离古力市45km。主坝为混凝土重力坝，最大坝高168m，水库总库容118亿m3。初期建有第一和第二厂房，装机容量197.4万kW，年发电量146亿kW·h。70年代增建第三厂房，并对初期安装的机组扩容，加上安装的6台抽水蓄能机组，使总装机容量达到了649.4万kW，年发电量248亿kW·h。计划进一步扩建，使最终装机规模达到888万kW。初期工程于1933年开工，1941年第一台机组发电，1951年完工；1967年开始扩建，1975年第三厂房扩建工程第一台机组发电，1980年竣工。 坝址处，河岸以上大部分地区为哥伦比亚河玄武岩，坝基为花岗岩，坚硬、质量好，有少量风化，河床覆盖层厚6～46m。坝址位于地震少发地区，基本地震烈度为6度，最大震级为7.5级。 坝址以上集水面积19.2万km2，多年平均流量3051m3/s，最大实测洪峰流量18100m3/s(1948年)，多年平均径流量962亿m3，最大入库年径流量为1401亿m3(1974年)，最大入库设计洪峰流量为34000m3/s。年内径流分布不均，丰水期4个月的径流量占全年的68%。大坝形成的水库叫罗斯福湖，水库正常蓄水位393m，相应库容118亿m3，死水位368m，调节库容64.5亿m3，连同上游干支流水库调节系数β2=0.47，属于多年调节水库。水库面积333km2，水库向上游延长965km。 § 枢纽布置 大古力工程主坝为混凝土重力坝，连同扩建的前池坝总长1592m。河床中部为溢流坝，左、右侧分设第一、第二厂房，左岸为提水灌溉的抽水站，右岸为扩建的第三厂房。 主坝坝轴线为直线，坝顶长1179m，高167.6m，坝顶宽9.1m，高程399.59m，大坝底部最宽处达152.4m。上游面从坝顶至高程311.81m处为垂直面，以下坡度则为1∶0.15，下游面从坝顶至高程388.01m处为垂直面，以下则为1∶0.8的斜面。坝内设有总长13.7km的检查廊道，还有总长4km的竖井。 前池坝紧邻右坝肩，与主坝轴线约呈64°角，其坝基高程约为338.33m，坝顶高程为399.59m，顶宽9.1m。上游面为垂直面，下游面从坝顶至高程388.01m处为垂直面，以下则为1∶0.65的斜面。前池坝坝顶长约356.6m，结构物高61m。另外，在前池坝右边有一面向东方的长为56.7m的翼坝，用以封闭前池的北端。 溢流坝段布置在河床，长502.9m，设11孔表面溢流孔，各装有宽41.2m、高8.5m的鼓形闸门，闸门孔口单宽流量48m3/s。溢流坝下游面从鼓形闸门凸缘处(高程380.39m)至溢流坝消力戽起点处(高程270.90m)为1∶0.8的倾斜面。溢流坝采用连续式消力戽消能，消力戽半径为15.2m，其挑坎比倒拱高9.1m，戽内单宽流量56.3m3/s，总功率342万kW，由于河床砂砾被卷入戽内及施工残渣未彻底清除，消力戽曾被严重磨损，后来用特制的沉箱进行水下修复。当水库蓄水位达到393.19m时，溢流坝闸门开启，总泄洪能力为21900m3/s。坝体内设有40孔钢衬砌的、直径为2.6m的泄水孔，每个泄水孔由厚度为2.6m的附环门控制。泄水孔分2层等距离排列，其中20孔位于高程315.98m处，另20孔位于高程346.46m处。此外，在高程285.22m处还建有20孔泄水孔，主要用于施工导流，后来用混凝土封堵。当水库蓄水位达到393.71m时，这40孔泄水孔的泄洪能力可达6400m3/s。 发电厂房分设在左右两岸(在第三厂房兴建后称为第一和第二厂房)，厂房宽38m，高62m，长231m和225m，各安装9台单机容量10.8万kW的混流式水轮发电机组，每台机组由一根埋设在大坝混凝土中直径为5.5m的焊接压力钢管引水。出水口(高程284.68m处)的钢管厚度为38.1mm，进水口(高程317.30m处)的钢管厚度则为19.1mm。通过渐缩弯管与水轮机的伸缩节头(4.6m宽)相连。第一厂房内还装有3台厂用机组，单机容量1万kW，每台机组各由一直径为1.8m的压力钢管输水。第一、二厂房内的发电机组及厂用机组的总装机容量为197.4万kW。开关站设在右岸，电站运行初期以220kV高压输电线路接入邦纳维尔电力系统。厂房与开关站相距较远，高差较大，曾发生出线电缆因油循环不好而烧毁的事故，值得借鉴。 抽水站内共安装12台机组。前6台为电动水泵，每台抽水45.3m3/s，电动机功率48470kW，总功率29.1万kW；后6台为抽水蓄能机组，抽水流量56.6m3/s。抽水蓄能机组分别设有一直径为4.3m的进水管(在高程363.71m处)和一直径为3.7m的泄水管，每台机组的额定功率约为5万kW，总功率30万kW。机组利用大古力水电站所发电力从大古力水库内抽水，抽水扬程为85～110m，总抽水能力611.6m3/s，提水灌溉哥伦比亚河左岸干旱高地44.3万hm2土地。利用岸上调节水库调蓄，抽水蓄能机组可提供调峰容量31.4万kW。 大古力水电站于1967年进行扩建，主要原因是：①美国与加拿大订立了哥伦比亚河条约，加拿大在上游兴建3座大型水库，美国也要在支流上建几座大水库，使哥伦比亚河的径流得到充分调节，电站保证出力大大提高；②大古力水电站所在的以水电为主的邦纳维尔电力系统，用超高压交直流输电线路与火电为主的加利福尼亚电力系统相联，使大古力水电站从担负基荷变为担负峰荷。经过多种方案比较，采用了在大坝右端去除一段坝体，再与主坝呈约60°交角接建前池坝和进水口，在前池坝下游建第三厂房的方案。首先需在不影响送电的情况下将原设在右岸坝端的开关站拆迁，再在右端水库轮廓线处修建围堰，以便去除一段坝体，然后建前池。最困难的是炸掉79.2m长的5个混凝土重力坝段，共要炸掉混凝土23657m3。为安全起见，先开挖隔离槽，使要炸掉的坝段与保留的坝体及坝肩接头处都隔离开来，再开挖拟炸坝段靠近下游的基础，爆炸时使整个坝段倒向下游，再进行二次爆破，炸成小块，以便清除。在老坝段和新基础石方爆破时，都要保证原有工程的安全。扩建的前池坝，最大坝高61m，长356.6m，还建有一段翼坝，长56.7m。第三厂房长344m、宽65m、高79m。扩建工程所浇混凝土量共109万m3。第三厂房内安装单机容量60万kW和70万kW机组各3台，其设计水头均达87m，单机最大出力分别可达73万kW和82.7万kW，总装机容量为390万kW。所用60万kW和70万kW大水轮机，设计水头均为86.9m，最大额定水头为108.2m，转轮直径分别为9.78m和9.9m，流量分别为815m3/s和930m3/s，转速分别为72和85.7r/min，最大保证率分别为93%和94%。每台机组分别由直径为12.2m的压力管道输水。压力管道的最大输水能力为7930m3/s。第一批60万kW的扩建机组于1975年8月正式投运，第4台(装机容量为70万kW)扩建机组于1978年4月并网发电，第5台和第6台机组于1980年5月全部建成发电。原有的18台机组，在70年代重新绕组，每台容量增加到12.5万kW左右。第一、二、三厂房及抽水蓄能机组，全部装机共649.4万kW。在前池坝下端还预留了2台70万kW常规水轮发电机组和2台50万kW的抽水蓄能机组的位置，进一步扩建后，计划总装机容量将达到888万kW，利用机组的超铭牌出力，最大峰荷出力可达1023万kW。扩建后，所发电力改用500kV超高压输送。 § 工程施工 初期工程，开挖土方1570万m3，石方160万m3，混凝土浇筑量809万m3。扩建工程，挖除79.2m长的原坝体混凝土23657m3，开挖土方1379万m3，石方380万m3，浇筑混凝土109万m3。 施工时采取分期导流，导流流量按15600m3/s设计，上游围堰高程304.8m，下游围堰高程301.8m，先建左岸围堰，于1934年底开始兴建，1935年汛前完成。左右岸围堰共使用大约2.16万m3木材，91.6万m3填土，2200t钢板桩。出渣用皮带系统。 大坝浇筑初期采用双悬臂门机，每台浇筑能力为64m3/h。自1935年12月开始浇筑混凝土，至1941年10月浇完，历时61个月。混凝土浇筑的最高日强度达1.7万m3，最高月强度41万m3，最高年强度270万m3，都是当时的最高纪录。 大古力水电站第三厂房的大规模扩建、设置隔槽，以及对已浇混凝土进行非电引爆毫秒微差爆破拆除的施工技术和70万kW巨型机组厂房单机单进水口的设计技术都是水利建设中突出的工程实例。 |
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