青銅峽水電站:基本資料,水電站,基本信息,樞紐布置,水庫特性,相關介紹,最佳化分配

青銅峽水電站，中國最早的閘墩式水電站。位於寧夏回族自治區的黃河中游青銅峽谷口處。電站為水閘型式，機組布置在每個寬21米的閘墩內，廠房為半露天式，安裝7台3.6萬千瓦和1台2萬千瓦水輪發電機組，總容量27.2萬千瓦，年發電量10.4億千瓦時。工程於1958年8月開工，1967年12月投入運行，1978年建成。

基本介紹

中文名：青銅峽水電站
外文名：Qingtongxia hydropower station
水電站名稱：青銅峽水電站
正常蓄水位：1156/1151米
總庫容：6.2/3.2億立方米
年發電量：12.85億千瓦小時
靜態總投資：2.5582/億元/年份

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基本資料

控制流域面積：275010平方公里

多年平均流量：989米

正常蓄水位/死水位：1156/1151米

總庫容/調節庫容：6.2/3.2億立方米

裝機總容量：27.2萬千瓦

台數：8台

保證出力：7.94萬千瓦小時

年發電量：12.85億千瓦小時

最大水頭/最小水頭：22/16米

設計水頭：18米

水輪機型號：ZZ560-LH-550 AHC01-B6-500

淹沒耕地：65680畝

遷移人口/推算年份產：19315/人/年

水泥：18.55萬噸

鋼材：26660噸

木材：89000立方米

靜態總投資/水平年：2.5582/億元/年份

單位千瓦投資：940.5元

壩基岩石：石灰岩、沙頁岩

建設情況：58年開工，68年發電

設計和施工單位: 西北勘測設計院設計，水利電力部第三工程局施工。

水電站

青銅峽水電站位於黃河中下游，寧夏青銅峽峽谷出口處，是一座以灌溉與發電為主，兼有防洪、防凌和工業用水等效益的綜合性水利樞紐工程。

青銅峽水電站系河床閘墩式低水頭電站，8台轉槳式水輪發電機組與7孔溢流壩相間布置，廠房為半露天式，樞紐布置了三大灌溉渠道：秦漢渠、唐徠渠、東高幹渠，灌溉面積36.67萬公頃。樞紐的興建結束了寧夏灌區兩千多年無壩引水的歷史。

青銅峽水利樞紐工程是黃河第一期開發工程的重點項目之一，工程於1958年8月開工建設，1968年第1台機組發電，1978年8月8台機組全部投產發電，1993年又興建1台機組，9台機組總裝機容量為30.2萬kW，年設計發電量13.5億kW·h。大壩總長為687.3m，壩高42.7 m，壩寬46.7 m，水庫正常蓄水位 11 56m，相應設計庫容為6.06億立方米，水庫面積為113平方公里。截至1999年底，電站已累計發電254.82億kW·h，創產值近21億元，是西北電網的調峰和調頻電廠。

基本信息

樞紐布置

擋水建築物前沿總長度591.85米，自左至右為副廠房壩段91.5米，溢流壩與閘墩廠房壩段262.35米，擋水壩段160米，泄洪閘壩段42米，右岸擋水壩段36米；樞紐由壩、閘墩廠房、副廠房、開關站、泄洪閘、河東總乾渠、河西總乾渠和高於渠等組成。

閘墩式廠房為半露天布置，每個閘墩內安裝1台豎軸轉槳式水輪發電機組。每個機組段設有1～2個排沙底孔，以減少水庫淤積和過機泥沙。半門式起重機布置在壩頂，在機組安裝、檢修時，用以起吊搬運廠內重件。1～7號機組單機容量為36Mw，水輪機轉輪直徑5.5米，額定轉速107r/min，發電機為半傘式室冷型，額定電壓10.5kV，定子鐵芯內徑9米。8號機單機容量20Mw，水輪機轉輪直徑5米，額定轉速125r/min，發電機為半傘式空冷型，額定電壓10.5kV，定子鐵芯內徑7米。1號機尾水排入河西總乾渠，2～7號機尾水排入黃河主河道，8號機尾水排入河東總乾渠。

灌溉渠首分設左、右兩岸。左岸河西渠首引入河西總乾渠，即清代開建的唐徠渠，引水高程1136米，引水流量400立方米/秒。右岸河東渠首引入河東總乾渠，即有名的秦渠和漢渠，引水高程1136米，引水流量100立方米/秒。上游有高幹渠，底坎高程1151米，引水流量24立方米/秒。

泄洪設施: 7孔溢洪道採用面流消能方式，堰頂高程1149.4米。其中2孔的孔口寬14米，高8米；其餘5孔的孔口寬14米，高7.5米。總計最大泄量3255立方米/秒。泄洪閘3孔，底坎高程1140米，孔口寬10米，高5.5米，最大泄量2205立方米/秒。1～7號機組段，每台機組有泄水排沙孔2孔，孔口寬6.5米，高1.5米，底坎高程1124米；8號機組段有1孔，孔口寬4米，高2米。15孔排沙孔總計最大泄量2240立方米/秒。8台機組最大引用流量1860立方米/秒。

運行效益: 青銅峽水電站自投產以來，充分發揮了灌溉和發電效益。1968年水庫蓄水運用初期，寧夏回族自治區糧食總產量僅4.78億千克。青銅峽水庫建成後，灌溉面積不斷擴大，到1984年，糧食總產量已達到11.3億千克，淨增1.36倍。

水庫特性

壩址以上流域面積27.5萬平方公里，多年平均年徑流量324億立方米,多年平均流量1028立方米/s。水庫正常蓄水位1156米，死水位1155.5米，設計總庫容6.06億立方米,現存庫容0.56億立方米。電站設計洪水標準為：百年一遇設計，千年一遇校核。設計洪水流量7500立方米/秒，相應水位1157米，校核洪水流量9280立方米/秒，相應水位1158.8米。電站最大水頭21米，最小水頭16.4米；設計水頭18米。

相關介紹

最佳化分配原則

電力系統中有功功率的最優分配有兩個主要內容，即有功功率電源的最優組合和有功功率負荷的最優分配。有功功率電源的最優組合指的是系統中發電設備或發電廠的合理結合，也就是通常所謂機組的合理開停。它大體上包括三個部分：機組的最優組合順序、機組的最優組合數量和機組的最優開停時間。

青銅峽水電站在寧夏電網發揮著極其重要的作用，尤其是該站擔負著寧夏數百萬畝農田的灌溉任務，寧夏網獨立運行時，又作為第一調頻廠，因此，如何分配該廠各機組間的有功負荷，最大程度地實現經濟運行，有著非常重要地意義。

青銅峽水電站有九台水輪發電機組，由於1#、8#、9#機為灌溉機組，灌溉期間其負荷根據下游所需水量由水調部門來控制，而非灌溉期間基本上都處於停機狀態，因此，僅分析該站的河床機組暨2#—7#機組的最佳化分配。

最優組合數量

機組開機數量的多少，決定於上游來水量的大小和系統負荷的需要。近年來，隨著上游水庫的泥沙淤積現象越來越嚴重，青電站的調節性能也越來越小，幾乎已經成為無調節水電站。一般該站的運行水位在1155.50—1156.00m之間。為綜合利用水能，保證黃河下游的灌溉、通航，必須向下游釋放一定水量，也就是說，必須有一定的強迫功率，因此，即便是枯水季節，河床也必須要保證一台機組運行，至於最多能開幾台機，則根據上游來水量和系統負荷來決定。最優組合數量的確定，應遵循以下幾個原則：

（1）運行機組應在最優工況下運行，避免在非經濟區運行。

青銅峽水電站水輪機組採用軸流轉漿式，運行中，輪葉可根據導葉的調節來協聯進行調節，因此效率較高。而當機組帶低負荷運行時，輪葉是全關的，此時，水輪機工作在非高效區，根據經驗，機組在15MW左右有功負荷以下運行時，水輪機工作在非高效區。另外，根據調速器特性曲線，隨著導葉開度的增大，有功功率是增加的，但當導葉開度在85%左右時，曲線就開始變緩，隨著導葉開度進一步增大，水輪機出力變化不大，而當導葉開度增加到一定值時有功反而開始下降，這表明導葉開度超過一定值時，機組也存在非經濟區，在非經濟區運行，既不經濟，也不穩定，機組振動增大，水力損失增大。因此無論幾台機運行，應儘量使每一台機都運行在高效區，避免在非經濟區運行。

（2）考慮突發事故等影響，無論開幾台機組，應留有一定的旋轉備用容量。儘管水電廠的水輪機退出運行和再度投入不需要耗費很多能量，也不需要花費很多時間，但在突發事故的情況下，為了及時迅速地處理事故，幾分鐘的時間也顯得很長，加之備用機組若由於某種原因開不起來，就有可能造成事故的擴大，此時旋轉備用容量就顯得尤為重要。平時，留有一定的旋轉備用容量，也可根據情況迅速參與調頻。當然，運行機組台數的多少還決定於其它因素，如系統負荷的短期需要，調頻、調峰、調壓的需要等等。綜合以上因素，當班運行人員即可根據上游來水量和系統負荷的情況向調度人員建議開機或停機。如果此時上游水位為1155.90M，四台機運行所帶負荷為100MW，調度要求增加大約30MW負荷，值長就應向調度建議開啟備用機(青電站2#----7#機額定有功出力為36MW)。如此時四台機運行，所帶負荷為60MW，考慮到遙調機組調峰的容量，最多負荷為90MW，若水位偏低（青銅峽水電站水庫庫容僅為0.3918億立方米，調節能力有限），就應建議調度人員停一台機。

最優組合順序

先開哪一台備用機，並沒有一個確定的原則，在備用機組較多的情況下，開哪一台機，則要受下列因素的影響：

（1）、儘量先開有遙調裝置的機組

青電站自1995年以來，先後對2#、3#、5#、6#機裝設了AGC裝置。所謂AGC是指自動發電控制，它是互聯電力系統運行中一個基本的和重要的實時計算機控制功能。其目的是使系統出力和系統負荷相適應，保持額定頻率和通過聯絡線的交換功率等於計算值，並儘可能實現機組間的負荷經濟分配。具體地說，自動發電控制有四個基本目標：

a) 使全系統的發電出力和負荷功率相匹配。

b) 將電力系統的頻率偏差調節至零，保持系統頻率為額定值。

c) 控制區域間聯絡線的交換功率與計畫值相等，實現各區域有功功率的平衡。

d) 在區域內各發電廠之間進行負荷的經濟分配。

寧夏電網對青電站2#、3#、5#、6#機進行AGC調節以來，使寧夏電網電力系統發電質量得到很大提高，實現了經濟、優質運行。因此，上述機組在沒有缺陷的情況下，作為備用機，若有開機機會應優先開啟。

（2）考慮缺陷對機組的影響

將備用機組投入運行，還應考慮機組的健康狀況。如果機組存在缺陷或隱患，在還有其它備用機組的情況下，儘量後開。及時聯繫檢修人員消除缺陷或隱患，如缺陷一時消除不了，而不影響開機及運行的，則應考慮放在最後開。

(3) 主變壓器儘量不要空載運行

青電站1#、2#、3#、6#、7#變為單元接線，4#、5#變為擴大單元接線，其中4#、5#機出線接入4#變單元，6#、7#機出線接入5#變單元。機組的開啟與停運直接影響著變壓器的經濟運行，如6#、7#機均停運時，5#主變通過系統反送電至廠用變12T帶廠用II段負荷運行，對於90000KVA的變壓器來說，接近於空載運行，極不經濟。因此，在確定運行機組時，儘量應該使4#變和5#變單元有機組運行。

(4) 考慮對母差保護的影響和母聯開關的影響

青電站主接線形式為雙母帶旁路母線接線方式，正常情況下採用固定連線方式(1T、2T、5T主變，111、112線路投入下母；3T、4T、6T、7T變、113、114、115線路投入上母運行)，母聯開關100B作為上下母線的聯絡開關經常投入運行。母差保護採用電流相位比較式母線差動保護。在運行中，若所有發電機集中於一條母線上，母聯開關交換電流過大，將會導致母聯迴路刀閘過熱，嚴重時會發生事故。因此，開機時還應考慮上下母線負荷均勻，不致使母聯開關交換電流過大。

(5) 考慮每台機組耗水率的影響

怎么樣節約好每一方水，多發每一度電，這是黃河流域每個電站每一名職工都需要認真思考的問題。青銅峽水電站1#、8#、9#機組為渠首灌溉機組，工作水頭相對河床機組低，耗水率較高，灌溉期間基本上都按灌溉需求水量開機帶固定負荷（發揮著巨大的農業效益）。而河床機組中3#、4#、7#機耗水率稍低一些。從節能降耗的角度出發，在沒有其他重要因素影響的情況下，應該優先開啟耗水率較小的機組，儘可能節約水能。

青銅峽水電站