臘孔山抽水蓄能電站位於美國田納西州,距查塔努加市約9.6km,總裝機容量153萬kW,多年平均發電量18億kW·h,多年平均抽水耗電量22.25億kW·h,電站效率76.9%。於1970年7月開工,4台機組相繼於1978年12月~1979年8月投入運行。 上水庫位於臘孔山山頂上,利用天然山脊和一座"L"形堆石壩形成水庫。粘土斜心牆堆石壩,最大壩高70m,頂長2590m,體積765萬m3。壩址和水庫區地層為砂頁岩,礫岩和灰岩。上水庫有效庫容4480萬m3,工作水深43.28m,上、下水庫之間的水頭變化範圍為273~317m,上水庫所蓄水量可供滿發出力153萬kW持續發電15h,以後出力降至135萬kW,還可發電5h,上庫總蓄能為3140萬kW·h。抽水蓄滿上水庫需29h。發電時上水庫水位降落速度運行初期為0.9m/h,運行末期為6.0m/h。 利用臨臘孔山山腳的尼卡傑克水庫作為下水庫,電站引水道總長1100m,引水道長度與工作水頭的比值為3.5,站址條件十分有利。尼卡傑克水庫總庫容為3.11億m3,有效庫容0.4億m3,水庫回水長度74km。 水庫最高防洪水位為196.5m,最高運行水位193.24m,最低運行水位192.63m,工作水深0.61m。 引水系統的進水塔為多孔口筒倉式,塔高70m,上游接進口明渠,斷面為馬蹄形(30m×28m,圓弧半徑14m),壁厚0.9m。塔身表面共有117個進水孔口,每個孔口寬2.4m,高4.8m。 引水塔之下接引水豎井。豎井井深274.3m。頂部開挖直徑為16.5m,向下至高程410m時逐漸縮小為11.3m,以下直徑保持不變,井壁用0.305m厚的混凝土襯砌。 引水豎井通過彎曲段與引水隧洞相接。前段主洞長297m,開挖直徑11.3m,傾斜坡度3%,全部用厚0.305m鋼筋混凝土襯砌,襯後直徑為10.67m。引水隧洞在廠房上游側121m處分岔為兩條洞徑7.4m的支洞,95m處再分岔為4條洞徑5.43m的支洞,並且,直徑逐漸減少至3.0m,至35m處與直徑3.0m的鋼襯壓力管道連線。 地下廠房長149m,寬22m,高47.9m。先開挖廠房頂拱,其下部用5m高的台階分層開挖。頂拱和邊牆均用岩石錨桿的噴混凝土支護。變壓器室置於主廠房洞室下游側洞室內,長117m,寬16.7m,高13.7m,與主廠洞室平行,間距21m。洞室布置5台161kV/23kV的主變器,其中一台作備用。161kV和500kV開關站布置在上水庫東側的山頂上,與電站廠房相距2.5km。 4條直徑5.3m、長110m的尾水支洞,在長82m的變徑段內經過兩次合併,成為直徑10.67m的尾水主洞,主洞長286m。在尾水洞之上設調壓井,井高141m,斷面尺寸為13.4m×27.4m。調壓井下游側布置尾水閘門井,深60m,斷面尺寸6.7m×4.3m。尾水道全長407m。尾水出口處裝有攔污柵,其結構形式能使過柵水流流速均勻分布。 為了防止蓄能電站運行影響沿田納西河航行船隻的正常行駛,在尾水渠出口設定了均流設施,由順水流向布置的兩排直徑9.7m的鋼板樁圍令均流墩組成。第一排均流墩距尾水渠出口51m(距庫岸17m),共有3個墩,各墩之間的間距10.7m。第二排均流墩距尾水渠出口76m(距庫岸37m),距外側的航道線76m,各墩緊密排列。兩排墩與尾水渠出口的中心線構成80°的頂角。另在第二排墩兩側垂直水流方向各布置3個直徑5.8m的輔助均流墩。在均流墩之間還裝有攔桿,以防止船隻進入尾水渠出口區內。 水泵水輪機為單級混流可逆式,轉輪直徑5.06m,轉速300r/min,最大淹沒深度32.61m。發電工況:最佳開啟狀態下額定淨水頭310.8m時,出力40萬kW,流量142.2m3/s;最大毛水頭317.6m,最大出力40萬kW;最小毛水頭274.3m,最小出力30萬kW;水泵工況:最佳開啟額定淨揚程304.8m時功率36萬kW,流量109m3/s;最大毛揚程317.6m,最大功率36萬kW。 發電-電動機為直接水內冷型,發電工況下額定容量391.5MVA,抽水工況額定功率為399MVA。 在壓力鋼管與蝸殼之間設有球閥,總重195t,內部鏇轉閥塞重約85t,直徑3m。管道與閥塞球體之間採用環形板密封。 蓄能電站在運行中出現過一些技術問題,如:①機組的軸承過熱和振動問題,通過最大限度增大軸承支持系統的剛性,用連續焊接加強發電機蓋板以增加軸承座的剛性,以及修改上、下導軸承的結構,增加油膜厚度等措施,使問題基本得到解決;②水泵水輪機轉輪葉片發生空蝕,通過模型試驗對葉片形狀作了重大修改,包括將葉片出水邊削薄10.16cm,然後通過堆焊改變葉片出水邊形狀,使空蝕得了一定的控制;③4號機組的主軸曾在試運行階段內產生過嚴重的裂紋,沿軸向長度達23cm,沿徑向深度達11cm,對裂紋深的部位進行了銑挖並充填了環氧樹脂,對淺的部位進行鏜削,並加襯了軸套。 |