瑞麗江一級(jí)水電站設(shè)計(jì)新技術(shù)

嚴(yán)鐵軍++陸新佳

摘 要：該文簡述了緬甸瑞麗江一級(jí)水電站工程的設(shè)計(jì)概況，介紹了工程實(shí)施過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題。工程的布置符合現(xiàn)場的實(shí)際情況，開展的各種技術(shù)研究綜合考慮了各種因素，為工程順利實(shí)施創(chuàng)造了有利條件。通過深入研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，有效解決了山區(qū)河流取水防沙的工程難題；通過計(jì)算分析和工程措施，解決了水力機(jī)械過渡過程難題；結(jié)合豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和工程措施，解決了電站運(yùn)行處于中緬電網(wǎng)雙系統(tǒng)的難題。

關(guān)鍵詞：瑞麗江一級(jí)水電站 樞紐布置 取水防沙 水力機(jī)械過渡過程 雙系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（b）-0044-02

1 工程簡介

瑞麗江一級(jí)水電站，裝機(jī)容量600MW，位于緬甸北部撣邦境內(nèi)緊鄰中緬邊界的瑞麗江干流上。該工程的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為單一目標(biāo)，電站供電范圍為緬甸和中國南方電網(wǎng)。

電站為引水式開發(fā)，樞紐布置由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐三部分組成。首部樞紐由混凝土重力壩（包括溢流壩段和非溢流壩段）、泄洪沖沙底孔、下游消力池、電站進(jìn)水口、右岸泄洪沖沙兼導(dǎo)流洞等建筑物組成。引水系統(tǒng)布置在右岸，由引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管道（地下埋管）組成。廠區(qū)樞紐由地面主、副廠房和室內(nèi)GIS開關(guān)站組成。

2 工程特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 工程特點(diǎn)

瑞麗江一級(jí)水電站為引水式電站，河流泥沙含量高，電站水頭高，供電條件復(fù)雜均是該工程的項(xiàng)目特點(diǎn)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

該工程的額定水頭為299m，懸移質(zhì)來沙的硬礦物占總沙樣的比例高達(dá)64.3%。庫容小，電站正常蓄水位725m，下庫沙比僅為1.5，水庫淤積較快，并能很快發(fā)展到壩前，泥沙問題嚴(yán)重。在狹小的河道空間里，如何妥善布置首部各建筑物，防止推移質(zhì)及部分粗顆粒懸移質(zhì)泥沙進(jìn)入取水口，是設(shè)計(jì)、運(yùn)行的關(guān)鍵問題。

瑞麗江一級(jí)水電站同時(shí)對(duì)應(yīng)緬甸電網(wǎng)和中國電網(wǎng)的供電局面，電站供電范圍復(fù)雜，且壓力管道線路較長，上游單一調(diào)壓井對(duì)應(yīng)兩條壓力管道的復(fù)雜工況條件下，水力機(jī)械過渡過程的數(shù)值計(jì)算成為設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。

3 工程先進(jìn)性和創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 首部樞紐

首部樞紐布置是基于武漢大學(xué)首部樞紐水工、泥沙整體模型試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)，泄洪沖沙洞布置緊靠進(jìn)水口，底板高程695m，低于進(jìn)水口底板高程5m，并將泄洪沖沙洞前沿封閉形成拉沙洞引洞。引洞洞口頂部設(shè)置高攔沙坎，攔沙坎的布置結(jié)合水、沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，有效地減小了沖沙洞拉沙時(shí)引起的漩渦、激流等，確保電站進(jìn)水口“門前清”和流態(tài)平穩(wěn)。

同時(shí)因庫容小，設(shè)計(jì)還進(jìn)一步完善了沖沙保庫措施。

（1）大壩3個(gè)溢流表孔堰頂高程降至709.0m，即淤沙高程大為降低，保庫相對(duì)較為容易；壩體增設(shè)了底孔沖沙壩段，能有效解決清庫沖沙問題。

（2）取水“門前清”主要考慮由導(dǎo)流洞改建的泄洪沖沙洞來保證。導(dǎo)流洞已完成鋼筋砼襯砌，斷面大（圓形，內(nèi)徑為10m），平板門，運(yùn)行難度大。出口工作門考慮由8m×8.5m調(diào)整為2～3m×8.5m（寬×高），可靈活開啟閘門。

（3）該工程庫小沙量大，根據(jù)來水含沙量，小流量時(shí)開泄洪沖沙洞，其次為沖沙底孔，最后為溢流表孔，由于高程都很低，沖沙保庫相對(duì)有保證。

3.2 引水隧洞

長5118m的引水隧洞，有2114m按噴錨隧洞設(shè)計(jì)，10m直徑的隧洞僅通過噴混凝土、錨桿和掛網(wǎng)就達(dá)到支護(hù)目的。錨噴洞段的設(shè)置大大簡化了施工，使工期提前成為可能，并最終得到實(shí)現(xiàn)。

3.3 調(diào)壓井

調(diào)整后的調(diào)壓井位置使整個(gè)壓力管道系統(tǒng)布置更為合理，最大限度地減少斷層F501的影響，調(diào)壓井地質(zhì)條件得到較大改觀。通過對(duì)水力機(jī)械過渡過程的深入研究，將調(diào)壓井的阻抗孔口與檢修事故閘門井有效結(jié)合，檢修事故閘門井門槽孔口成了阻抗孔，分流在阻抗孔板下部完成，避免高胸墻的形成，其設(shè)計(jì)獨(dú)具匠心，且極大方便了滑模施工。

3.4 壓力鋼管

壓力管道的設(shè)計(jì)內(nèi)壓值為420m水頭，主管內(nèi)徑為5.2m，HD值達(dá)2184m2，為國內(nèi)已建工程中較大的工程。埋管設(shè)計(jì)的最大管壁厚度為48mm，采用620MPa級(jí)高強(qiáng)鋼。

主岔管如果按照和主管（直徑為5.2m）直接對(duì)接設(shè)計(jì)，主岔管的最大公切球直經(jīng)為5.98m，最大管壁厚達(dá)68mm，月牙肋采用高強(qiáng)鋼，板厚將達(dá)到140mm。綜合考慮電站的水頭損失及電站出力的特點(diǎn)，通過多次試算，最終決定選擇在不影響電站出力的情況下，采用主岔管前用兩節(jié)錐管過渡漸變的方式，把主管直徑漸變?yōu)?.6m的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。主岔管最大管壁厚減為58mm，月牙肋板厚減為100mm。鋼管道的設(shè)計(jì)結(jié)合了生產(chǎn)、制造的實(shí)際情況，方便了生產(chǎn)、制造，并最終付諸實(shí)施。

3.5 廠區(qū)樞紐

主、副廠房采用了鋼吊車梁、對(duì)廠房的排架柱快速施工、對(duì)機(jī)組的提前安裝調(diào)試提供了便利條件，同時(shí)也為機(jī)組的提前投產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.6 水輪機(jī)

由于來水含沙量大，特別是石英砂含量較大，電站水頭較高，轉(zhuǎn)輪進(jìn)口流速快。為減小水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的磨蝕較程度，轉(zhuǎn)輪采用抗磨性能較好的06Cr13Ni5Mo不銹鋼材料制造，并在轉(zhuǎn)輪表面采用高速火焰噴涂技術(shù)，噴涂碳化鎢材料涂層加以保護(hù)。為了在轉(zhuǎn)輪磨蝕嚴(yán)重時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行更換而不拆卸發(fā)電機(jī)部件，在水輪機(jī)層設(shè)置了轉(zhuǎn)輪中拆運(yùn)輸通道，并設(shè)有二個(gè)備品轉(zhuǎn)輪用于更換，以縮短周期水輪機(jī)檢修周期。水輪機(jī)設(shè)有頂蓋泄壓取水作為機(jī)組冷卻水用，以節(jié)約采用水泵供水時(shí)消耗的廠用電。

3.7 電氣主接線

按照中、緬雙方協(xié)議，在瑞麗江一級(jí)水電站第1臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)后5年，電站50%電量分別送入緬甸國家電網(wǎng)和云南電網(wǎng)消納；從第6年開始至電站BOT運(yùn)營方式期限止的35年中，15%電量送入緬甸國家電網(wǎng)消納，85%電量送入云南電網(wǎng)消納，具體方案由中endprint