新高瀨川抽水蓄能電站

日本自六十年代中後期起，在積極發展常規水電的同時，亦極其重視發展抽水蓄能電站。所謂抽水蓄能電站就是利用非峰荷時期的剩餘電力進行蓄水儲能，在電網峰荷時期放水發電，調劑晝夜用電不均的狀況。截止1980年3月，日本已建成抽水蓄能電站29座，總裝機容量1070萬千瓦，並將於1985年以前陸續投產運行。這些已建、在建和擬建的抽水蓄能電站中裝機容量在100萬千瓦以上的大型電站有10座，裝機容量共1127萬千瓦，占日本抽水蓄電總裝機容量的53.7%。

新高瀨川抽水蓄能電站

Shintakasegawa Pumpedstorage Plant

概述

新高瀨川抽水蓄能電站位於日本本州島中部，信濃川水系(Sinanogawa)支流高瀨川中遊河段上，在東京以西180km，為混合式抽水蓄能電站。裝機容量128萬kW，年發電量11.99億kW·h，其中抽水蓄能發電9.65億kW·h，天然來水發電2.34億kW·h，以400kV超高壓輸電線接入東京電力系統。工程於1971年11月開工，1979年6月第一台機組併網發電，1981年竣工。 電站地下廠房附近的地層由斑狀細粒閃長岩、花崗閃長岩、花崗岩及玢岩構成。主要斷層有4條，斷距分別為12、15、30cm及50cm不等，規模都不大。節理裂隙在花崗岩中較發育。地下廠房南側有平行於高瀨川主河道的寬30～40m的野豬口斷層破碎帶。

樞紐布置

在高瀨川上建有兩座心牆土石壩，形成上、下水庫。上水庫高瀨壩(Takase Dam)最大壩高176m。下水庫七倉壩最大壩高125m，上下水庫之間由兩條2.7km的壓力隧洞連線，有效落差230m。 上水庫壩址控制流域面積131km2，多年平均流量13.56m3/s，年徑流總量4億m3。最高蓄水位1278m，最低運行水位1268m。總庫容0.762億m3，有效庫容0.162億m3。 下水庫壩址控制流域面積150km2，多年平均流量14m3/s，年徑流總量4.5億m3。最高蓄水位1049m，最低運行水位1020m。總庫容0.325億m3，有效庫容0.162億m3。 上游引水系統：上水庫右岸設2個高9m，寬9.5m的喇叭形進水口。進水口由滑動閘門控制，前設攔污柵和固定防渦流設施。2條引水隧洞為圓形斷面，內徑8m，1號洞長2582m，2號洞長2694m。2條隧洞的中心距離為40m。 2條引水隧洞下游末端均設有1個阻抗式調壓井，高98m，內徑15m，阻抗孔內徑4m，流量係數0.8。調壓井以鋼筋混凝土襯砌。 每條隧洞末端分別以"丫"形岔管引出2條壓力鋼管，1號和3號壓力鋼管長305m，2號和4號管長322m。剖面布置呈"Z"形，即在上、下水庫兩側為2個水平段，中間為豎井段，井深230m。鋼管內徑由5.8m漸變至4.2m，最後減為3.3m與主閥相連，進入廠房。 地下廠房設在下水庫上游地下，洞室長163m，寬27m，高54.5m。內裝4台混流式可逆機組。主變壓器洞位於廠房下游側65m處，長107.8m，寬20m，高35.3m，內裝4台主變壓器和高壓配電裝置，每台容量為36.7萬kVA。廠房下游4條尾水隧洞為圓形斷面，內徑6.4m，長度分別為227.58～295.95m不等。尾水隧洞經下游出(進)水口與下水庫連線。下游出水口為鋼筋混凝土喇叭口形，共2孔，高8.5m，寬10.6m。內設工作閘門。 機組設備：4台立軸單級可逆混流式機組，額定容量32萬kW。水泵水輪機轉輪直徑6.4m。發電工況時，最大和最小水頭分別為241.7m和202.7m，相應最大和最小出力分別為33.6萬kW和23萬kW。抽水工況時，最大和最小揚程分別為264m和230m，相應抽水流量分別為100m3/s和128m3/s。相應最大和最小輸入功率分別為29.7萬kW和20萬kW。發電電動機為立軸半傘式，額定容量為36.7萬kVA，額定電壓18kV，頻率50Hz，轉速214.3r/min。水泵起動方式：2號和4台機採用輔助電動機，1號和3號機採用"背靠背"方式。

工程施工

新高瀨川電站地下建築物總開挖量50萬m3。廠房和主變洞從頂拱部中心開挖，在縱軸方向分3個開挖區，每挖3m，插入錨栓，用滑移拱架立模和澆注混凝土，施工周期15d。洞室側牆，對由於開挖易鬆弛的部分，在開挖的同時進行了錨固。錨桿φ29mm，L=5m。噴混凝土層厚8cm，共3層。預應力錨索長15m和20m，預應力達120t。其施工方法經過現場試驗。對洞室開挖過程中圍岩物理性質的變化，進行了監測。 引水隧洞施工設有3個施工支洞。引水隧洞斷面的施工順序為底導洞→上部半斷面→彎背部分→下部斷面。混凝土澆築採用汽車攪拌機、鋼模板、混凝土泵進行。

其他

1.工程特點 (1)新高瀨川電站的下水庫除為蓄能電站用水保持一定庫容外，同時還為下游供水起反調節作用，為下游供水時還帶動一座常規水電站發電。 (2)電站地下廠房附近有一條寬30～40m的野豬口斷層。地下廠房是一規模很大的洞室群。廠房軸線選在遠離該斷層，又與地應力主應力方向成一較小角度處，使廠房受力條件得以改善。 (3)電站高壓管道採用豎井式。 (4)對上、下水庫進出口進行了一系列水力學試驗，以防止渦流、摻氣，並改善流態，現採用的防渦及分流墩，結構簡單，效果良好。 (5)整個電站均由高瀨川梯級控制中心直接監視和控制，控制中心的計算機與東京負荷調度中心相通。