第３４卷第１０期 ２００８年１０月 水力发电 文章编号：０５５９—９３４２（２００８）１０—００３１－０５ 宝泉抽水蓄能电站输水系统 取消尾水调压室ｘ０ｔ－究 张 伟 ，姜忠见 ，徐跃明 ，张健 （１．中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江杭州 ３１００１４； ２．河海大学水利水电学院．江苏南京 ２１００９８） 关键词：输水系统；尾水调压室；宝泉抽水蓄能电站 摘要：宝泉抽水蓄能电站总装机容量为４￣３００ ＭＷ，水轮机额定水头为５１０ ｍ，输水系统全长约２ ３８０ ｍ，共分 两个水力单元，每个水力单元的机组上游侧为“－－ＮＮ￣”形式输水，机组下游侧为“两机一洞”形式输水，引水道 长约Ｉ ４９０ｍ，尾水道长约８９０ｍ。宝泉工程长尾水道通过扩大尾水隧洞洞径取消了尾水调压室，该设计可供类似 工程参考。 Ｂａｏｑｕａｎ Ｐｕｍｐｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｔ０ Ｃａｎｃｅｌ ｔｈｅ Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｓｕｒｇｅ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｓｔｕｄｙ Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉ ，Ｊｉａｎｇ Ｚｈｏｎｇｊｉａｎ ，Ｘｕ Ｙｕｅｍｉｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎ （１．Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＨＥＣＣ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３ １００１４； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＷａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９８） Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｓｕｒｇｅ ｃｈａｍｂｅｒ；ＢａｏｑｕａｎＰｕｍｐｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｏｑｕａｎ Ｐｕｍｐｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ａ ｔｏｔａｌ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ４ ｘ３００ ＭＷ，Ｒａｔｅｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｈｅａｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ５１０ ｍ．Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｉＳ ａｂｏｕｔ ２３８０ ｍ．Ｔｈｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｉＳ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｕｎｉｔ，Ｅａｃｈ ｕｎｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｕｎｉｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｓｉｄｅ ｏｆｔｈｅ”Ｏｎｅ ｔｕｎｎｅｌ－ｒ『１ｗＯ ｕｎｉｔｓ”，ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ，ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓ￣ｅａｍ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ”Ｔｗｏ ｕｎｉｔｓ—Ｏｎｅ ｔｕｎｎｅｌ”ｏｆ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ Ｕｐｓｔｒｅａｍ ｗａｔｅｒｗａｙｓ ｉＳ ａｂｏｕｔ １４９０ ｍ．ａｂｏｕｔ ８９０ Ｉｎ ｏｆ ｔａｉｌ ｗａｔｅｒｗａｙｓ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ Ｂａｏｑｕａｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｌｏｎｇ ｗａｔｅｒｗａｙｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｒａｃｅ ｔｕｎｎｅｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｍｅａｎｓ ａｂｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓ￣ｅａｍ ｓｕｒｇｅ ｔａｎｋ ｄｅｓｉｇｎ．Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｅｔｓ． 中图分类号：ＴＶ７３２．５（２６１１ 文献标识码：Ａ ８－２ ｍ 电站发电最大净水头为５６７．１ ｍ．抽水最大扬程 １工程概况 ５７３．９ ｍ．额定水头５１０ ｍ．水轮机额定流量６７．６ ｍ３／ｓ。水 宝泉抽水蓄能电站安装４台单机容量为３００ ＭＷ的可逆 泵流量５８．１３ ｍＺ／ｓ。水库特征水位如下：上库设计洪水位（尸＝ 式水泵水轮机组，总装机容量１ ２００ ＭＷ。工程枢纽主要由 １％ ７９０．３５ ｍ，正常蓄水位７８９．６０ ｍ，死水位７５８．００ ｍ； 上水库、输水系统、地下厂房、下水库、地面开关站等建筑 下库设计洪水位ｆ尸 １％）２６４．７２ ｍ，正常蓄水位２６０．Ｏ０ ｍ， 物组成 输水系统和厂房洞室群均位于地下，输水系统全 死水位２２０．Ｏ０ ｍ 长约２ ３８０ ｍ． 共分两个水力单元．每个水力单元的机组 上游侧为“一洞两机”形式输水．机组下游侧为“两机一洞”形 收稿日期：２００８—０９—１０ 式 地下厂房采用中部开发方式，引水道长（平均）约１ ４９０ 作者简介：张伟（１９７２一），男，安徽蚌埠人，高级工程师，宝泉 ｍ．尾水道长（平均）约８９０ｍ。输水系统主要建筑物有：上 项目副设总．从事水电站设计工作；姜忠见（１９６３一），男，浙江天台 水库进／出水口及闸门井、引水上平洞、上斜井、中平洞、下 人．教授级高工．院副总工程师兼宝泉项目经理，从事水电站设计与 斜井、下平洞、岔管、引水高压支管、尾水支管、尾水岔管、尾 管理工作：徐跃明（１９６１一），男，江苏苏州人，教授级高工，宝泉项目 水隧洞、下水库进／出水口及闸门井。引水隧洞洞径６．５ ｍ， 设总．从事水电站设计与管理工作；张健（１９７０一），男，河南信阳人， 引水支管管径３．５ ｍ．尾水支管管径４．４ ｍ，尾水隧洞洞径 教授．主要从事科研与教学工作． Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ ｌ／ｏ１．３４．Ｎｏ．１０圈 水力发电 ２００８年１０月 ２研究内容的提出 该工程可行性研究阶段前期输水系统设置了上游调压 室和尾水调压室（１号水力单元简图见图１），相应的引水、尾水 隧洞洞径均为６．５ ｍ。可行性研究阶段后期对输水系统设计 进行了优化 根据规范＿ｌ＿中调压室的设置条件，计算出压力 引水道水流惯性时间常数 一１．５ ｓ＜［ （ｒ，ｗ的允许值一般取 ２－４ Ｓ）。根据可研后期初步掌握的机组资料，计算得机组加 速时间常数 ≥８．５，根据规范中“ｒ，ｗ、 与调速性能关系图” 可知．机组处于调速性能好的区域。因此，根据 ＜【 和 机组调速性能．并参考类似已建工程设计、运行经验．取消 了输水系统上游调压室．但仍保留尾水调压室，相应引水、尾 水隧洞洞径仍为６．５ｍ。可行性研究阶段后期输水系统布置见 图２ 图１可行性研究阶段前期１号水力单元布置 图２可行性研究阶段后期１号水力单元布置 可行性研究阶段后期．根据优化调整后的输水系统布 置．采用有关工程类似水头和转速的全特性曲线．进行了 各种可能Ｔ况的水力过渡过程计算 计算结果表明．在各 种最不利Ｔ况下．尾水管进口最小压力水头为３８．８３ ｍ 可 见在设置尾水调压室的情况下．尾水管最小压力有较大的 裕度。 尾水调压室的主要作用是限制水击波进入压力尾水道． 减小尾水管水击压力．改善机组运行条件及供电质量 输水 系统是否设置尾水调压室，主要由以下两个方面决定：①尾 水管进口最大真空度要求；②机组正常运行的稳定性要求。 对于第一个要求．可通过初步判断以及输水系统调保计算 加以验证 对于第二个要求属于小波动范畴．主要取决于调 速器本身性能 如果第一个要求能满足．可通过改进转轮设 计、合理整定调速器参数等措施．来满足正常运行的稳定性 要求．从而达到取消尾水调压室的目的 对于抽水蓄能电站，考虑水泵运行工况．其安装高程较 常规水电站低很多，而且一般水头较高．客观上具有取消尾 水调压室的条件 目前国际Ｔ程界正在探索高水头抽水蓄 能电站长尾水隧洞取消调压井的可能性．并进行了试验研 究。规范…中举出了国外长压力尾水道抽水蓄能电站不设下 游调压室的工程实例．如日本奥美浓抽水蓄能电站．尾水道 长７６４ｍ，因吸出高度日 为一７９．５ｍ，未设尾水调压室。宝泉 抽水蓄能电站水轮机最大吸出高度 为一７０ ｍ．尾水道长度 近９００ ｍ 从数据对比上看．宝泉工程取消尾水调压室的 条件较奥美浓工程稍差．目前世界上还没有在９００ ｍ长度 区段取消尾水调压室的先例．且可行性研究阶段进行较精 确的过渡过程计算缺乏基本资料（包括机组全特性曲线等） 的支持。尾水调压室的取消需要经过科学、谨慎、客观、详 细的研究．因此．将取消尾水调压室的研究工作推后到招标 阶段进行 以下介绍招标阶段的研究成果和技施阶段的最新 成果 ３尾水调压室设置初步判断 ３．１ 国内规范 根据规范＿１］中设置下游凋压室的条件．以尾水管内不产 生液柱分离为前提，其必要性可按下式作初步判断： ，一 一 ㈩ 式中， 为压力尾水道实际长度，ｍ； 为水轮机导叶关闭时 间，ｓ；Ｖｗ０为稳定运行时压力尾水道中的流速，ｍ／ｓ；Ｖ ．为水轮 机转轮后尾水管入口处的流速，ｍ／ｓ；Ｈ 为吸出高度，ｍ；Ｖ ．为 机组安装高程．ｍ。 压力尾水道实际长度 ＝８９２ ｍ。公式中的参数Ｖ、 和 尾水管进口直径相对固定，导叶关闭时间 参考国内已建成 的抽水蓄能电站，取低值１５ Ｓ，尾水隧洞直径的改变对 影 响较大，对公式右侧结果影响也较大。尾水隧洞直径分别选 择６．５、７、７．５、８、８－２、８．５ ｍ，取相应的流速 ｗ。分别代人式（１） 中进行敏感性计算．计算结果见表１ 表１ 尾水调压室设置初步判断结果 ｍ 由表ｌ可见．在尾水隧洞洞径为６．５ ｍ的情况下．尾水道 实际长度已小于计算长度．即可以不设尾水调压室：洞径加 大．不设尾水调压室的安全性随之加大 式（１）实际上是满足机电设计要求．即压力尾水道上设 置尾水调压室的条件，可按机组丢弃全部负荷时．尾水管内 最大真空度不大于８ ｍ（即绝对压力大于２ ｍ）的要求决定 抽水蓄能电站尾水调压室的设置条件与常规水电站相同． 但由规范的条文说明可知，式（１）主要是针对常规低水头电 站尾水调压室设置条件而言的。该类型水电站水锤一般为 极限（末相）水锤，而对于抽水蓄能电站，如按水头划分．大 第３４卷第１０期 张伟，等：宝泉抽水蓄能电站输水系统取消尾水调压室研究 部分均为高水头电站．按照常规水锤理论．高水头电站水锤 一般为首相水锤．而且由于双向水流的存在．抽水蓄能电站 水泵水轮机组的过流特性远较常规水电站机组复杂．机组的 “截流效应（转速变化引起的水锤效应）”显著，其水锤既非极 限水锤，也非首相水锤。因此，式（１）只是一个较粗略的判别 标准 ３．２国外经验 日本抽水蓄能电站总装机容量居世界首位（约２５ＯｏｏＭＷ）． 其在抽水蓄能领域有着丰富的经验 近年来．为了减少土建 工程量、降低工程投资．日本抽水蓄能工程界正在探索高 水头抽水蓄能电站长尾水隧洞取消尾水调压室的可能性． 并进行了相应的试验研究。提出了以下初步判断公式【２ｌ： 尚 （２） 式中， 为尾水隧洞时间参数，ｓ；Ｌ为尾水隧洞长度，ｍ；Ｖ为 尾水隧洞流速，ｍ／ｓ；Ｈ为吸出高度，Ｉｎ。 日本根据多座抽水蓄能电站的设计经验，认为 ≤４ ｓ 时可以不设尾水调压室， ≥６ Ｓ则须设置尾水调压室，４ ｓ＜ ＜６ ｓ可以不设尾水调压室但需要详细研究。选择不同尾水 隧洞直径进行 值敏感性计算，结果见表２。 表２尾水调压室设置 值敏感性初步判断结果 尾水隧洞洞径／ｍ 值／ｓ ６．５ ５．５６ ７．０ ４．９５ ７．５ ４．４６ ８．０ ４．０６ ８．２ ３．９１ ８．５ ３．７２ 由表２可知，在尾水隧洞洞径为８．２ｍ的情况下， ＝ ３．９１ ｓ＜４ ｓ．可以不设尾水调压室：在尾水隧洞洞径为６．５ ｒｎ 的情况下 ＝５．５６ Ｓ，４ ｓ＜ ６ ｓ，可以不设尾水调压室但需要 详细研究 ３．３ 尾水调压室设置初步判断小结 从国内规范公式和国外经验公式中得到以下初步结论： ①尾水隧洞直径不变（６．５ ｍ）就已经具备取消尾水调压室的 条件：⑦尾水隧洞直径扩大至８．２ ｍ以上可以取消尾水调 压室 另外．从以上判断公式可以看出，尾水调压室是否设 置与尾水道流速．也即尾水隧洞直径有较敏感的关系。主要 原因是随着尾水隧洞直径的加大．隧洞内流速逐渐减小．隧 洞内单位水体的动量减小．因而在同样的关闭规律下的流 量、流速变化梯度减小．水击压力减小。这与一般的想象是 吻合的．即假设尾水隧洞直径扩大至无限大，隧洞段变为下 水库．尾水调压室自然可以取消。 以上均为初步判断．设置调压室的必要性，应在机组调 节保证计算和运行条件分析的基础上．考虑水电站在电力系 统中的作用、压力水道布置等因素．进行技术经济比较后确 定 因此．能否取消尾水调压室，还需要进一步的水力一机械 过渡过程详细计算的论证。 ４大波动过渡过程计算分析 ４．１ 计算控制条件分析 宝泉抽水蓄能电站调保计算控制条件为：机组蜗壳进口 最大内水压力水头日一≤８１０ ｍ（最大静水压力水头６４０ ｒｎ）； 机组最大转速上升率 ≤５０％；尾水管进口最小内水压力 水头日一≥Ｏ；输水道全线洞顶最小内水压力水头≥２ ｍ；尾 水道最大内水压力水头≤２２０ ｍ 考虑到宝泉电站抽蓄水头高．可逆机组双向水流以及压 力脉动、计算误差等方面因素，如果取消尾水调压室．必须能 够保证机组运行安全．且有一定裕量．故没有像常规水电站 一样要求尾水管进口最小内水压力水头大于一８ｍ．而是更加 严格．要求尾水管进口最小内水压力水头在考虑各种因素裕 量的情况下不小于Ｏ ４－２大波动计算边界条件 招标阶段机组ＧＤｚ取值很难准确得到．为安全计．取ＧＤｚ≥ ３ ８００ ｔ・ｍ （技施阶段机组实际ＧＤ２－＝３ ９４３．１ ｔ・ｍ ．广蓄二期机 组单机容量与宝泉电站相同．水头与流量也与宝泉电站接近． 其实际转动惯量约为４ ０６７．１ ｔ・ｍ２） 在电站事故停机时．导叶关闭规律对整个输水系统的水 锤压强、转速上升等影响较大，通过采用合理的关闭规律降 低水锤压力和限制机组转速升高．不需要额外增加机组投 资。是一种经济有效的措施。因此，选择合适的关闭规律是调 保计算的主要内容 由于较为可靠的机组资料（包括调速器 性能、模型全特性曲线等）在技施阶段才能确定，导叶关闭规 律的优化（两段、三段等）存在较大的不确定性，因此招标阶 段导叶关闭规律应尽可能简单．具有较好的鲁棒性（强壮 性）．即导叶关闭规律在不确定参数变化的扰动下具有某种 性能指标（最大水锤压力、最大转速上升、尾水管进口最小内 水压力等）受控的能力．这样的关闭规律可以当作一种安全 储备．因此．应采用一段直线关闭规律。参考国内目前已建成 的抽水蓄能电站的关闭时间（见表３）．对于宝泉电站可逆机 组．由于其单机容量、工作水头与广蓄二期电站接近，故参考 广蓄二期电站．采用３０ ｓ一段直线关闭规律。 表３国内已建成的抽水蓄能电站导叶关闭时间 机组转轮全特性曲线是过渡过程计算的关键基础资料。 可行性研究阶段未能开展尾水调压室研究．很大程度上是由 于无适合的机组全特性曲线。招标阶段ＶＡＴＥＣＨ公司提供 了针对宝泉电站参数的转轮全特性曲线及数据文件．使过渡 过程计算有了较扎实的基础。 ４．３大波动计算分析 经过试算和计算经验．主要选择下列３种最危险的水轮 Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏ１．３４．Ⅳｏ．１０羹糊 水力发电 ２００８年１０月 机工况列出计算分析成果．尾水隧洞直径选择７．０ ｍ。工况１： 上库为最高水位．下库为最低水位，该工况虽然流量不大，但 水头最大．可能同时出现蜗壳进口最大压力和尾水管进口最 小压力两种控制工况。工况２：上下库均为最高水位，该工况 可能出现蜗壳进口最大压力的控制工况。工况３：上下库均 为最低水位．该工况可能出现尾水管进口最小压力的控制工 况 计算结果见表４及图３、４。 表４ ３０ｓ一段直线关闭规律计算结果 ｍ 时间／ｓ 图３蜗壳进口压力变化过程线 时间／ｓ 图４尾水管进口压力变化过程线 从表４及图３、４可以看出．不设置尾水调压室，采用 ３０ ｓ一段直线关闭规律．计算结果可以满足设计要求 但尾 水管进口最小压力安全裕量还不够大．考虑到机组特性等的 不确定因素较多．应确保尾水管进口最小压力有足够的安 全裕量．因此．适当加大尾水隧洞直径是有益的。图５反映 了工况ｌ的情况下尾水管进口最小压力水头与尾水隧洞直 径关系的计算结果。不难看出．加大尾水隧洞直径，尾水管 进口最小压力随之增大．当洞径加大到８ｍ以上．尾水管进 口最小压力水头已大于１０ ｍ．安全裕量理论上可以控制负 压的存在 综合初步判断结果．最终把尾水隧洞直径扩大为８．２ ｎ１． 采用３０ ｓ一段直线导叶关闭规律 根据过渡过程计算结果．机 组蜗壳进口最大压力水头为７６８．３Ｉｎ．尾水管进口最小压力水 头为１４．４ｉｎ．最大转速上升值为６９Ｚ９ｆｆｍｉｎ ｆ最大转速上升 ３８．６％）．其他如输水道全线洞顶最小内水压力等均满足设计控制 要求。工况ｌ蜗壳和尾水管进口压力变化过程线分别见图６、７。 考虑到机组关闭时间有小于３０ ｓ的可能．为此进行了洞 ｇ ＼ ÷ ０ 图５尾水隧洞洞径对尾水管进口最小压力影响曲线 ｛ 羹 Ｒ 图６工况１蜗壳进口压力变化过程线 １２０ ｛１００ ８０ 苗６Ｏ —Ｒ ４０ 董２０ ０ ０ ５ ｌ０ ｌ５ ２Ｏ ２５ ３０ ： ５ 导叶关闭时间／ｓ 图７工况１尾水管进口压力变化过程线 径８．２ ｍ情况下２５ Ｓ和２０ ｓ一段直线关闭的敏感性计算。计 算结果表明．控制值均满足设计要求．其中２５ ｓ一段直线关 闭尾水管进口最小压力水头为６．１ ｍ．２０ Ｓ一段直线关闭尾 水管进口最小压力水头为一２．９ ｍ。 ５小波动稳定分析 通过对宝泉电站输水系统水流动力方程、水流连续方 程、机组过流方程、调速器方程进行线性化处理．得到如下反 映机组正常运行工况下的状态方程组．可简记为： ＤＹ＝ＡＹ＋Ｃ （３） 式中．Ｄ为微分算子：Ａ为反映机组及输水系统特性的系数 矩阵：Ｃ为常数矩阵 根据《自动控制理论》，宝泉电站水力一机械系统的小波 动稳定性取决于上述系数矩阵Ａ的特征值Ａ的实部值的大 小，若计Ａ＝ ＋ （ 、∞分别为该特征值的实部和虚部）。则只 有当Ａ的所有特征值的实部 均为负值（即 ＜Ｏ）时．系统 才是稳定的．否则系统不稳定 通过对宝泉电站各种危险工况下的矩阵Ａ的全部特征 值分析．在取消尾水调压室的情况下．只要调速器参数均按 Ｓｔｅｉｎ估算公式整定．矩阵Ａ的全部特征值的实部均为负值． 电站各种工况点均处于小波动稳定域内。因此．取消尾水调 压室．输水系统及机组运行可以满足小波动稳定要求 ６ Ｔｗ值复核 取消尾水调压室后，上游调压室设置判别条件 计算 ３ ｊ叶口爿３ １ｕ， ］Ｌ＼ Ｉ ，司＝：＂ｒｅ：Ｔａｒａ－Ｒ］．，３＼目，日匕 十日Ｕ，Ｊ＼刃Ｒ ‘默，同，乇，Ｊ＼ 可Ｊ上王１盯７ 基本数据中需增加尾水道 值．复核计算得压力水道中水 流惯性时间常数 为２．０ ｓ， ≤ｆ （２～４ ｓ）。根据最终的机 电资料计算，机组加速时间常数 为９．０６，机组仍处于调速 性能好的区域。因此取消尾水调压室后，仍然满足不设上游 调压室的初步判断条件 ９结语 宝泉抽水蓄能电站２ｏ０８年下半年将进行１号机组首台 机启动、试运行和并网发电．在机组启动调试期间．机组设备 提供商将进行一系列调试工作。其中，调速机构参数的调整 是调试的重要内容之一。宝泉工程的调速机构采用单导叶接 力器，由２０个导叶接力器组成．其工作性能无法实现导叶同 ７小结 经以上初步判断和过渡过程计算分析．虽然宝泉抽水 蓄能电站尾水道长近９００ ｎｌ，但因水头高、机组安装高程低， 步折线关闭，只能进行直线关闭，所以过渡过程工况出现时． 设备提供商计划将球阀和导叶联动关闭．以保证机组控制参 通过加大尾水隧洞直径（洞径由６．５ＩＴＩ扩大为８．２Ｉｒ１）、降低尾 水道流速等措施．可有效地抑制输水发电系统过渡过程中 尾水管进口负压的出现。另外．宝泉抽水蓄能电站下水库库 容较大．有天然来水补充．满发发电和抽水引起的水位涨跌 幅度较小．正常蓄水位处波动幅度仅２～３ ｎ１．运行期下水库 基本可在正常蓄水位２６０ ｍ至２４０ ｎｌ水位之间运行．水位降 至死水位２２０ ｒｌｌ的几率很小．因此．机组吸出高度绝大部分 情况下可达一９０ ｉｎ以上：机组实际ＧＤ２值也较计算值略大． 而且厂家提供的ＧＤ２值一般偏于保守．也未考虑水和轴承 阻力矩等均有加大ＧＤ２值的等效特性等因素。这些都将 大大改善尾水管进口的压力状况 宝泉抽水蓄能电站装 机容量在河南电网中比重小于５％（约为３％），电站不参 与调频．电站在电力系统中的稳定性可以保证．小波动 稳定不存在问题。因此．宝泉工程取消尾水调压室从技术 上是可行的。考虑技术和经济因素，宝泉工程最终取消了 尾水调压室（１号水力单元简图见图８）．同时将尾水隧洞 洞径由６．５ Ｉｎ加大为８．２ ｉｎ．与尾水隧洞连接的部位尺寸作 相应改变 图８招标 技施阶段１号水力单元布置 ８技施阶段最新成果比较 宝泉抽水蓄能电站２００４年６月主体工程开工．机组设备 提供商ＡＬＳＴＯＭ公司２００５年完成了真机模型试验．并根据 真机模型全特性曲线进行了过渡过程计算．根据其２００８年 ４月提供的最新计算文件．各种工况下最终结果为：①尾水 管进口最小压力水头１６．７５ ｍ．考虑压力脉动影响．脉动峰 值压力水头为一７．０５ ｍ：②机组蜗壳进口最大内水压力水头＜ ８００ ｍ，考虑压力脉动影响．脉动峰值压力水头８２５ ｍ；③机组 最大转速上升率为４４．４３％ 对照招标阶段计算成果，两者虽 然关闭方式、关闭时间等不同，但结果基本一致。ＡＬＳＴＯＭ公 司根据真机模型曲线的计算验证了宝泉工程取消尾水调压室 是合理可行的 数不超过允许值 宝泉抽水蓄能电站是目前世界上长尾水道取消尾水调 压室的抽水蓄能电站中尾水道最长的电站．其尾水道长度 近９００ ｍ．通过扩大尾水隧洞洞径达到取消尾水调压室的思 路．可为类似的高水头长尾水洞电站设计提供参考 参考文献： ［１］ＤＬ／Ｔ ５０５８－－１９９６，水电站调压室设计规范［Ｓ］． 【２】 肖贡元．日本抽水蓄能电站技术的新进展［Ｊ１．水利水电科技进 展，２００３，（２）：６１—６５． －＋一＋一＋一十”—・＋一”—－＋一一— 一－＋”—＋一一 （上接第２６页）接合部难于碾压密实，运行期容易影响上游 沥青面板质量．但全部开挖成斜坡工程量又较大，影响工期。 由大坝三维有限元分析结果认为．台阶面与上游面板距离超 过１５．０ｍ时。对面板影响较小．一般可不作开挖处理，大致顺 坡整理后直接填筑碾压即可．如桑小于ｌ５．Ｏ ｍ．则台阶面需 进行顺坡开挖处理 （４）探洞处理．在可研阶段曾在大坝两岸坝肩布置有２ 个探洞，深均为７１ｍ。尺寸为２ ｍｘ２ ｍ。为避免影响坝肩稳定 和坝肩填筑．对两个探洞进行封堵．根据探洞上部岩体覆盖 层厚度确定距洞口１０．０ｍ范围采用素混凝土回填．洞内其余 部分岩体覆盖厚度较大，可不再回填。 （５）大坝在左右坝肩和库岸接合部分别出现２个冲沟， 造成库岸和坝间形成岩石陡坎．大坝上游防渗面板基础在此 处形成突变。易导致沥青面板变形和产生裂缝，因此需要进 行过渡处理。根据大坝三维有限元分析结果。沥青面板对基础 变形过渡坡度要求一般为１：４～１：５．极限情况可以达到１：２．５。 按此要求．需对库岸岩石进行大量的开挖。另一种办法就是 不开挖或局部开挖，采用素混凝土、浆砌石、堆石 昆凝土或干 贫混凝土（水泥稳定碎石）等刚性或半刚性的材料进行接坡 过渡。经分析比较，采用了接坡过渡，接坡坡比为１：２．５，材料 选用于贫混凝土。于贫混凝土每ｍ 掺水泥９０ ｋｇ，分层碾压 厚度不大于４０ ｃｍ．压实度不小于９８％，７ ｄ无侧限抗压强度 不小于４ＭＰａ，最大粒径４ ｅｍ。 ５结语 宝泉电站上水库坝基于２００４年６月开始开挖，同年１２ 月开始填筑．于２００７年１月全部填筑到顶，上游沥青混凝土 面板于２００７年１Ｏ月施工完成，根据施工期观测资料显示， 坝基基础沉降均在设计控制范围内，满足工程要求。 ｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．１０密曩