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2010年第6期东北水利水电工程施工

[文章编号]1002-0624(2010)06-0023—03

某西部大型水电站下游调压室稳定断面选择

姜宏军，吕慷

(华东勘测设计研究院，浙江杭州310014)

[摘要]某西部水电站工程规模巨大，左右岸两侧各9台机组，每3台机组共用一个规模巨大的下游阻抗式调压室。本文通过对复杂输水系统下游调压室托马临界稳定断面面积的计算方法、控制工况选择及各影响因素分析、计算，最终确定合理的下游调压室稳定断面面积，为其它类似工程提供参考依据。

[关键词]下游调压室；托马临界稳定断面面积；影响因素，巨型水电站[中图分类号]TV732.5[文献标识码]A

1概况

某西部大型水电站位于金沙江下游的四川省宁南县和云南省巧家县境内，该水电站以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合利用效益，是西电东送骨干电源点之一。电站正常蓄水位为820m,水库总库容194.17亿m3,调节库容100.32亿m3,防洪库容56.23亿m3。枢纽由拦河坝、泄洪消能设施、引水发电系统等组成；该水电站工程规模巨大，左右岸两侧各9台机组，装机规模达到14000MW,单机777.8MW,水轮发电机组单机额定引用流量427.3m3/s,每3台机组共用一个下游长廊形阻抗式调压室，为三机一调压室一尾水主洞布置。

2下游调压室稳定断面分析的必要性

该工程在电网中担负调频的任务，因此要求电站具有较好的速动性，以增加整个电网的稳定性和供电质量。为满足上述要求，下游调压室断面必须满足托马临界稳定断面面积要求。《规范》0提供的托马临界稳定断面面积计算公式中忽略了小波动过程中一些对调压室稳定性有利和不利因素，如果将各种不利因素全部考虑，虽能保证调压室在任何情况下的稳定性，但在机组实际运行过

程中有些不利因素是不会同时影响作用的，这就造成调压室稳定面积过大，增加了施工难度及工程投资。所以，有必要对主要影响因素进行综合分析计算，确定合理的下游调压室小波动稳定断面面积，为下游调压室设计提供技术基础。

3分析方法

3.1复杂输水系统的下游调压室托马临界稳定断面计算方法

该水电站的5号水力单元布置简图见图1。

进水口

进水口

15,14,13号压力管道

厂房

尾水管后的延伸段

5号下游调压室

15,14,13号尾水支洞

5号尾水主洞尾水出口

图1电站5号水力单元布置简图

规范公式对如此复杂输水系统的调压室稳定断面计算方法没有明确，通过对多个计算方法的研究、分析和对比，确定对尾水支洞和尾水主洞采用如下等效处理方法：对13,14,15号尾水支洞按平均长度、平均水损和平均流速等效计算，然后再

工程施工东北水利水电2010年第6期

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与5号尾水主洞进行串联等效计算，托马临界稳定断面的解析计算公式为

式中：Li,Ai,h—第i段尾水洞的长度、面积和水损；其它参数同规范。

3.2控制工况的选择和确定

根据规范公式中各参数的意义，不同的尾水洞长度、水头损失及发电静水头都是影响因素，根据下游尾水位的不同，选择3种代表性工况进行计算，以确定下游调压室托马临界稳定断面面积最大的控制工况。

工况一，发电静水头最小工况：上游库水位为死水位，下游为18台机组满发水位，下游调压室托马临界稳定断面面积计算结果为1320m2。

工况二，上游库水位为死水位，下游尾水位与尾水主洞洞顶同高，下游调压室托马临界稳定断面面积计算结果为1408m2。

工况三，下游尾水位最低工况：上游死水位，下游为3台机发电尾水位，尾水洞存在一段明流洞段，下游调压室托马临界稳定断面面积计算结果为1349m2。

根据计算结果确定工况二为控制工况。

4托马临界稳定断面面积的影响因素分析

4.1尾水系统水头损失敏感性分析

根据规范公式，参数中的水损系数α、压力尾水道水头损失h和尾水管后的延伸段水头损失h都与尾水洞的沿程水头损失和局部水头损失有关，所以分别研究沿程水头损失和局部水头损失对调压室托马临界稳定断面面积的影响。

4.1.1尾水系统沿程水头损失敏感性分析

为增加糙率n的敏感度，选取钢筋混凝土衬砌糙率变化范围较大的一组糙率n进行敏感性分析：最大值为0.016、平均值为0.014、最小值为0.012。