| 词条 | 德拉肯斯贝赫抽水蓄能电站 |
| 释义 | 德拉肯斯贝赫抽水蓄能电站 Drakensberg Pumpedstorage Plant 概 述 德拉肯斯贝赫抽水蓄能电站位于南非南部德拉肯斯山脉奥利维埃肖克山口的山脚，在纳塔尔省和奥兰治自由邦的交界处。工程处于2个相距约4km的人工水库之间，平均高差约446m。工程具有引水和发电双重目的，即：① 作为抽水蓄能设施运行，在峰荷期间发电能力为100万kW，在非峰荷期间则利用便宜的多余电力抽水；② 实现图盖拉(Tugela)河和法尔(Vaal)河流域之间的互相调水。工程于1983年投入运行。 工程座落在卡鲁岩系比尤福特统岩层上。在卡鲁岩系内1500m高程处有一明显的砂岩标准层，体现了上比尤福特统砂岩和灰绿色粉砂岩的特征。岩层倾角很缓，区域倾角为3°～5°，倾向西南。地质分层，尤其是间距1～6m的薄层粉砂岩分层，为该区域的主要构造特征。在厂房上游约430m处有断层A与压力管道垂直相交，倾向北，倾角45°，有2个剪切面。断层B走向近似平行于压力管道1和2，在上游约680m处与压力隧洞斜交，倾向东，倾角55°～70°，断层带宽20cm，为角砾岩-糜棱岩带。 工程位于南非夏季降雨区，区域内平均年降雨量为850～1300mm。 枢纽布置 枢纽由上水库、下水库，水道以及地下洞室等几部分组成。 2.1 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1702m，比德赖克罗夫水库的满库水位高2m。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2m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46.6m，坝顶长度500.0m，坝顶高程1702.44m，坝体方量84.3万m3。满库水位1700.0m，满库库容3564万m3；4台机组发电时最低泄降水位1680.0m，死库容815万m3；有效库容2749万m3。 溢洪道顶部高程1700.0m，流量是：由德赖克罗夫到斯泰克方丹为250m3/s；由斯泰克方丹到德赖克罗夫为320m3/s。 2.2 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51.0m，坝顶长度825.0m，坝顶高程1259.0m，坝体方量290万m3。满库水位1256.0m，满库库容3621万m3；4台机组发电时最低泄降水位1235.0m，死库容680万m3，有效库容2941万m3。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1256.0m，泄量为320m3/s。 2.3 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4.5km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46m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7.3m、宽5.88m，另1道为定轮事故闸门，孔口尺寸为高6.95m、宽5.34m。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5.5m/s，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1539.6m和1534.65m。 压力竖井断面为圆形，直径5.5m，最大流速为6.6m/s，竖井高275.0m。连接井的位置和直径均与压力竖井相同，从高程1558.3m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14.0m，从底高程1643.0m到顶高程1731.8m，总高度88.8m。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2m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5.5m。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1092.63m，3、4号1117.98m。 压力钢管起始渐变段长6m，直径由5.5m减小到4.8m，最大流速从6.6m/s增至8.6m/s，从渐变段末端到分岔点，钢管中心线长度为：1、2号411.34m，3、4号382.02m。在分岔点，钢管分成2条直径3.4m的支管，每条支管连接1台机组，从分岔点到长9.5m的渐变段的始端，每条支管长43.57m。通过渐变段后，支管直径由3.4m减至2.25m，最大流速从8.6m/s增大到19.6m/s，从渐变段末端到机组中心线，支管中心线长度为53.57m(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4.5m，从尾水管理论末端到调压室止水面处，隧洞长度为112.3m。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1160.55m升高到调压室底部高程1208.0m。每条隧洞通向调压室的进口均为一宽3.5m、高4.5m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16m，从底部高程1208.0m至闸门启闭机底板高程1289.8m止，高81.8m。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5000m3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2m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129.8m。支洞为马蹄形断面，面积与直径6m的圆面积相当。 尾水隧洞也是马蹄形断面，相当于直径8.5m的圆形洞。从岔点到拦污栅，隧洞全长1424.6m。2条支洞与隧洞中的最大流速均不超过5.5m/s。 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。 2.4 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146.0m，洞室长168.3m、宽15.5m、高45m，设2个运行层，即高程1184.0m的发电/电动机层和高程1177.5m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467m，最小静水头424m。发电最大引用流量312m3/s，抽水最大引流量218.2m3/s，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42.5m(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1184.0m。阀门室长152.1m、宽7.5m，从底板高程至拱顶高度为12.8m。 变压器室与主厂房平行，位于其下游45m(中心线距离)处。变压器室主底板高程也为1184.0m，洞室长176.6m、宽12m、高11.3m。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00m、高7.0m、宽7.5m，洞中底板最陡坡度不超过1/10。 工程施工 地下土石方开挖量为50万m3，地下混凝土浇筑25万m3。地下开挖采用切削式开挖方法，喷混凝土支护(喷层厚5cm)，并安装锚杆。 工程特点是上、下水库的库容很大，能使电站在周负荷系数达30%的发电工况下运行，这意味着，电站作周调节运行时，从周一至周五的5个工作日内，白天约有10h以发电机工况运转，满负荷出力100万kW，夜晚则有11.5h以电动机工况运转；每昼夜其余2.5h，各机组处于调相工况，在2个体息日里，电站仅在电动机工况下连续运转34.5h，以便上水库充水。 |
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