瑞麗江一級水電站設計新技術

嚴鐵軍++陸新佳

摘 要：該文簡述了緬甸瑞麗江一級水電站工程的設計概況，介紹了工程實施過程中的關鍵技術問題。工程的布置符合現場的實際情況，開展的各種技術研究綜合考慮了各種因素，為工程順利實施創造了有利條件。通過深入研究和實驗驗證，有效解決了山區河流取水防沙的工程難題；通過計算分析和工程措施，解決了水力機械過渡過程難題；結合豐富的工程經驗和工程措施，解決了電站運行處于中緬電網雙系統的難題。

關鍵詞：瑞麗江一級水電站 樞紐布置 取水防沙 水力機械過渡過程 雙系統

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0044-02

1 工程簡介

瑞麗江一級水電站，裝機容量600MW，位于緬甸北部撣邦境內緊鄰中緬邊界的瑞麗江干流上。該工程的開發任務以發電為單一目標，電站供電范圍為緬甸和中國南方電網。

電站為引水式開發，樞紐布置由首部樞紐、引水系統和廠區樞紐三部分組成。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、電站進水口、右岸泄洪沖沙兼導流洞等建筑物組成。引水系統布置在右岸，由引水隧洞、調壓井、壓力鋼管道（地下埋管）組成。廠區樞紐由地面主、副廠房和室內GIS開關站組成。

2 工程特點及關鍵技術

2.1 工程特點

瑞麗江一級水電站為引水式電站，河流泥沙含量高，電站水頭高，供電條件復雜均是該工程的項目特點。

2.2 關鍵技術

該工程的額定水頭為299m，懸移質來沙的硬礦物占總沙樣的比例高達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，并能很快發展到壩前，泥沙問題嚴重。在狹小的河道空間里，如何妥善布置首部各建筑物，防止推移質及部分粗顆粒懸移質泥沙進入取水口，是設計、運行的關鍵問題。

瑞麗江一級水電站同時對應緬甸電網和中國電網的供電局面，電站供電范圍復雜，且壓力管道線路較長，上游單一調壓井對應兩條壓力管道的復雜工況條件下，水力機械過渡過程的數值計算成為設計難點之一。

3 工程先進性和創新點

3.1 首部樞紐

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

同時因庫容小，設計還進一步完善了沖沙保庫措施。

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

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

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

3.2 引水隧洞

長5118m的引水隧洞，有2114m按噴錨隧洞設計，10m直徑的隧洞僅通過噴混凝土、錨桿和掛網就達到支護目的。錨噴洞段的設置大大簡化了施工，使工期提前成為可能，并最終得到實現。

3.3 調壓井

調整后的調壓井位置使整個壓力管道系統布置更為合理，最大限度地減少斷層F501的影響，調壓井地質條件得到較大改觀。通過對水力機械過渡過程的深入研究，將調壓井的阻抗孔口與檢修事故閘門井有效結合，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，其設計獨具匠心，且極大方便了滑模施工。

3.4 壓力鋼管

壓力管道的設計內壓值為420m水頭，主管內徑為5.2m，HD值達2184m2，為國內已建工程中較大的工程。埋管設計的最大管壁厚度為48mm，采用620MPa級高強鋼。

主岔管如果按照和主管（直徑為5.2m）直接對接設計，主岔管的最大公切球直經為5.98m，最大管壁厚達68mm，月牙肋采用高強鋼，板厚將達到140mm。綜合考慮電站的水頭損失及電站出力的特點，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錐管過渡漸變的方式，把主管直徑漸變為4.6m的優化設計方案。主岔管最大管壁厚減為58mm，月牙肋板厚減為100mm。鋼管道的設計結合了生產、制造的實際情況，方便了生產、制造，并最終付諸實施。

3.5 廠區樞紐

主、副廠房采用了鋼吊車梁、對廠房的排架柱快速施工、對機組的提前安裝調試提供了便利條件，同時也為機組的提前投產奠定了良好的基礎。

3.6 水輪機

由于來水含沙量大，特別是石英砂含量較大，電站水頭較高，轉輪進口流速快。為減小水輪機轉輪的磨蝕較程度，轉輪采用抗磨性能較好的06Cr13Ni5Mo不銹鋼材料制造，并在轉輪表面采用高速火焰噴涂技術，噴涂碳化鎢材料涂層加以保護。為了在轉輪磨蝕嚴重時對轉輪進行更換而不拆卸發電機部件，在水輪機層設置了轉輪中拆運輸通道，并設有二個備品轉輪用于更換，以縮短周期水輪機檢修周期。水輪機設有頂蓋泄壓取水作為機組冷卻水用，以節約采用水泵供水時消耗的廠用電。

3.7 電氣主接線

按照中、緬雙方協議，在瑞麗江一級水電站第1臺機組投產后5年，電站50%電量分別送入緬甸國家電網和云南電網消納；從第6年開始至電站BOT運營方式期限止的35年中，15%電量送入緬甸國家電網消納，85%電量送入云南電網消納，具體方案由中endprint