迪諾威克抽水蓄能電站

迪諾威克抽水蓄能電站位於英國北威爾斯圭內斯諾登國家公園附近，該工程於1974年動工，總裝機容量180萬kW。

迪諾威克抽水蓄能電站

Dinorwic PumpedstorageStation

概述

迪諾威克抽水蓄能電站位於英國北威爾斯圭內斯諾登國家公園附近，在卡那封以東約12km，班戈爾以南約18km的斯諾登山腳下。總裝機容量180萬kW。該工程於1974年動工，1982年初第1台機組投產，1984年全部建成投入運行。 地下建築物所處地層岩層單一穩定。廠房主要洞室位於由紫色、紅色和灰蘭色寒武系板岩構成的背斜內，褶曲和斷層發育。板岩有時與粗砂岩條帶互層。有粗玄岩脈侵入，厚達7m，產狀趨於直立。

樞紐布置

主要建築物包括上庫、下庫、低壓引水隧洞、高壓隧洞、地下廠房。 上庫［馬切林莫爾(Marchlyn Mawr)］和下庫［萊恩貝利斯(Llyn Peris)］間距離約2800m，形成平均發電水頭517.9m。 上庫由馬切林莫爾冰湖擴建而成。最高蓄水位634m，最低運行水位600m，水位變幅34m。滿載抽水，6h即可將上庫充滿。在湖東北側的冰磧壩上修建了1座瀝青混凝土面板防滲堆石壩，包括冰磧壩在內最大壩高69m，壩頂高程636m，壩頂長600m。上、下游坡度均為1∶2，壩體填築方量150萬m3。上庫集水面積小，但位於暴雨集中區。 井式溢洪道設在大壩右側靠岸處，堰頂高程634m，用於排泄暴雨洪水，洪水泄入馬切林莫爾河道內。 下庫是利用萊恩貝利斯湖擴大而成。下庫最高蓄水位106.25m，最低運行水位92m，水位變幅14m，有效庫容0.07億m3。在該湖出口處建築一座小壩。 泄水隧洞長2.2km，將原流入該庫的天然徑流繞過下庫直接引入下遊河道。 低壓引水隧洞的進水口為一扇形封閉式鋼筋混凝土側向進水結構物。在40m寬的前池傾斜護坦下游設定了一個擴散段，在進水口前緣頂部及擴散段設有預製混凝土防渦梁和分流隔墩。閘門井設於進水口下游約150m處，井深66m。閘門井內設有一扇定輪工作門和一扇滑動平板檢修門，閘門尺寸分別為8.2m×10.75m和8.67m×10.75m。 低壓引水隧洞全長1695m，底部縱坡為4%。從進水口到閘門井段，斷面寬8m，高10.5m，頂部呈拱形，用鋼筋混凝土襯砌；從閘門井至高壓豎井段為內徑10.5m的混凝土襯砌壓力圓管，隧洞最大輸水流量390m3/s，流速為4.5m/s。 調壓豎井直徑30m，高65m，上室面積60m×40m，深14m。高壓豎井與調壓井通過直徑10m的阻尼管連線。 高壓輸水豎井高443m，直徑9.5m，用混凝土襯砌。底部接長446m、直徑9.5m、縱坡1∶10的高壓輸水隧洞，隧洞後接長88m、直徑9.5m的叉洞，叉洞分成6條直徑3.8m的混凝土襯砌高壓隧洞，高壓隧洞後接鋼板襯砌的長170m的高壓管道，內徑由3.3m漸變至2.5m。最大流速在高壓豎井中為5m/s，高壓隧洞中為5.5m/s，高壓管道中(主閥處)為13.2m/s。 6條直徑3.75～4.5m，長69m的尾水管，然後合併3條直徑8.25m，長380～400m的尾水隧洞，用混凝土襯砌，洞內最大流速2.4m/s。 尾水隧洞以1∶7.5的反坡延續至出水口。出水口為一鋼筋混凝土結構物，包括3孔矩形擴散段，擴散段內設有一分流墩。 主要地下洞室包括主閥廊道、主廠房、變壓器室、母線廊道、尾水管閥廊道等。主閥廊道設於廠房上游側，與廠房平行，尺寸為8.1m×147m×18.6m(寬×長×高)，裝有6台直徑2.5m的迴轉型主閥。主廠房尺寸為23.5m×179.25m×51.3m，裝有6台混流式可逆機組。變壓器設於主廠房下游側，平行於廠房軸線，尺寸為23.5m×161.0m×17m。變壓器室內設有6台400/18kV主變壓器和400kV開關站等設備。尾水管閥室尺寸為9.2m×172.7m×19.68 m，裝有6個蝴蝶閥型尾水管閥。 水泵水輪機為立軸混流單級可逆式。轉輪直徑3.796m，重量25000kg，轉速500r/min，有24個導葉。水輪機工況時：最大出力31.7萬kW，相應淨水頭535.8m，最大淨水頭537.5m，平均淨水頭513.4m，最小淨水頭487.9m，額定發電流量65m3/s。水泵工況時：最大揚程545m，最小揚程495m，設計揚程523m，額定抽水量50m3/s，最大輸入功率31.8萬kW。水泵水輪機的比轉數為107m-kV，吸出高度-60m。 發電電動機為立軸、凸極、空氣冷卻型、轉子重量445t，定子重量282t，總高18m，發電機輸出功率33萬kVA，電動機輸入功率31.2萬kVA。 機組可在10s內由空轉增荷至130萬kW，在15s內達到最大出力180萬kW；能在90s內從水泵滿載抽水轉到滿載發電。

工程施工

3.1　地下洞室開挖　地下開挖量共135萬m3，為了保證岩體的穩定採取了以下方法和措施： (1)仔細控制開挖形狀和開挖方法。如施工最複雜的地下廠房，採取了頂部導洞往下開挖，逐漸形成台階的方法。 (2)根據地質條件，採取合適的支護方法。包括：①岩石錨桿。岩石錨桿是主要加固措施，錨桿最小長度為8m，預加應力30t或60t，孔內填水泥漿。②為保證接近岩面的中小尺寸的塊體穩定，用錨栓作為次一級加固措施，錨栓為直徑25mm的高強鋼筋。長3～6m，施加10～15t拉力，孔內填樹脂水泥漿。③為防止岩面鬆動，採用鋼絲網作為三級加固措施，插筋長1.5～3m，或12m。④為保持開挖表面的完整，廣泛使用噴射混凝土，厚度25～300mm不等。在處於臨界狀態的岩體表面，加設各種規格的鋼絲網。⑤採用鋼製拱肋或混凝土襯砌等重型支護。 (3)設定排水孔和排水洞，以防止在張開的不連續面內水壓力升高。 3.2　瀝青混凝土面板施工　上水庫堆石壩的瀝青混凝土面板自上而下由4部分組成：①瀝青乳膠噴層；②瀝青整平膠結層，最小厚度6cm，骨料最大粒徑19mm；③密實的瀝青混凝土層，最小厚度8cm，最大粒徑19mm，碾壓後孔隙率不得超過3%，任何部位滲透係數都不得低於10-8cm/s；④封閉層(瀝青和填料的混合物3.5kg/m2)。 瀝青混凝土面板各層均嚴格按設計要求進行攤鋪，結合層和壓實瀝青混凝土的碾壓表面凹凸誤差嚴格控制在±25mm範圍內，長度不超過10m，各層的突然凹凸不超過5mm。 該電站上庫及其大壩施工共花了48個月，下庫及其大壩施工共72個月，隧洞和洞室開挖34個月，電站機組設備安裝用了34個月。總建設工期為8年，總造價4.5億英鎊，其中土建工程費用占60%，機電設備費用占40%。