引水式水电站的辅助泄流机构及水电站引水系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种引水式水电站的辅助泄流机构及水电站引水系统，该辅助泄流机构包括用于连通引水隧洞和施工支洞的三通管；所述三通管包括主管和与主管连通的支管，主管沿引水隧洞的延伸方向铺设于引水隧洞中，所述施工支洞与引水隧洞的连接处设有连通施工支洞与引水隧洞的通孔，所述支管穿过所述通孔，所述支管的外壁与通孔的孔壁密封连接；所述支管的出口端设有控制支管启闭的阀门。藉由上述结构，水淹厂房时，可以快速将阀门开启，利用施工支洞泄放引水隧洞内水体流量，从而可以有效降低引水隧洞中内的水压力，从而为在引水式水电站水淹厂房时提供应急防范措施。

主设计要求

1.一种引水式水电站的辅助泄流机构，其特征在于，包括用于连通引水隧洞（1）和施工支洞（2）的三通管（3）；所述三通管（3）包括主管（31）和与主管（31）连通的支管（32），主管（31）沿引水隧洞（1）的延伸方向铺设于引水隧洞（1）中，所述施工支洞（2）与引水隧洞（1）的连接端设有连通施工支洞（2）与引水隧洞（1）的通孔（14），所述支管（32）穿过所述通孔（14），所述支管（32）的外壁与通孔（14）的孔壁密封连接；所述支管（32）的出口端设有控制支管（32）启闭的阀门（4）。

设计方案

1.一种引水式水电站的辅助泄流机构，其特征在于，包括用于连通引水隧洞（1）和施工支洞（2）的三通管（3）；

所述三通管（3）包括主管（31）和与主管（31）连通的支管（32），主管（31）沿引水隧洞（1）的延伸方向铺设于引水隧洞（1）中，所述施工支洞（2）与引水隧洞（1）的连接端设有连通施工支洞（2）与引水隧洞（1）的通孔（14），所述支管（32）穿过所述通孔（14），所述支管（32）的外壁与通孔（14）的孔壁密封连接；

所述支管（32）的出口端设有控制支管（32）启闭的阀门（4）。

2.根据权利要求1所述的引水式水电站的辅助泄流机构，其特征在于，所述阀门（4）为降压控制阀。

3.一种水电站引水系统，包括置于地下的引水隧洞（1）以及与引水隧洞（1）连接的施工支洞（2），所述施工支洞（2）与引水隧洞（1）的连接端的高程大于引水隧洞（1）出口端的高程，其特征在于，还包括如权利要求1或2所述的引水式水电站的辅助泄流机构。

4.根据权利要求3所述的水电站引水系统，其特征在于，所述引水隧洞（1）包括设置于上游的上平段（11）和设置于中游的中平段（12）；所述施工支洞（2）包括与所述上平段（11）连接的上平段施工支洞（21），以及与所述中平段（12）连接的中平段施工支洞（22）；

所述引水式水电站的辅助泄流机构设有两个，第一个引水式水电站的辅助泄流机构设于上平段（11）和上平段施工支洞（21）的连接处，第二个引水式水电站的辅助泄流机构设于中平段（12）和中平段施工支洞（22）的连接处。

5.根据权利要求4所述的水电站引水系统，其特征在于，第一个引水式水电站的辅助泄流机构中的阀门（4）为蝶阀，第二个引水式水电站的辅助泄流机构中的阀门（4）为球阀。

6.根据权利要求4所述的水电站引水系统，其特征在于，所述上平段（11）的末端和中平段（12）的首端通过上斜井段（13）连通。

7.根据权利要求4～6任一项所述的水电站引水系统，其特征在于，还包括引水调压室（6），所述上平段（11）通过连接管（5）与引水调压室（6）连通。

8.根据权利要求7所述的水电站引水系统，其特征在于，所述上平段施工支洞（21）位于连接管（5）和上平段（11）的末端之间。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水电工程，具体涉及一种引水式水电站的辅助泄流机构及具有该辅助泄流系统的水电站引水系统。

背景技术

抽水蓄能电站由于其特殊性，通常采用地下厂房，洞群繁多，包含主厂房、主变压器洞、尾闸洞、母线洞等，由于地下洞室群空间的局限性，加上目前国内大多数抽水蓄能电站水头为500m～600m，—旦发生水淹厂房事故，大量的水将在很短时间内充满厂房，导致机组跳机、全厂停电、设备损坏，甚至还可能导致水工建筑物损毁，人员伤亡。

抽水蓄能电站地下厂房廊道、引水管道纵横，水路复杂，可能导致水淹厂房的危险源很多，不同事故的类型和危害程度不尽相同，主要分以下三种：

（1）若高压输水管道、进水阀和或旁通阀、供水管路或阀门破裂等，将造成压力水大量涌入厂房，可能造成水淹厂房的重大事故。

（2）机组出现故障，如水轮机顶盖螺栓严重锈蚀，松动而又未及时检查、维护，一旦失事，高压水将进入厂房，造成水淹厂房的重大事故。

（3）电站遭遇严重恶劣天气时、洪水暴发导致水淹厂房；主要从进厂交通洞倒灌至地下厂房，由于抽水蓄能电站多处于山区，在夏季降雨量大的时候易形成山洪，一旦发生倒灌事件，超过渗漏排水泵或自流排水洞的排水能力，则将危急设备安全运行，造成水淹厂房。

水淹厂房造成的危害是巨大的，轻者对设备造成损坏，重者危及人身安全；更甚者会导致厂房淹没，电站站瘫痪。目前，电力行业相关单位对水淹厂房的预防和应急处置非常重视，从加强安全管理、风险管理、调度管理、安全检查、完善设计功能等各个方面将防范和处置水淹厂房纳入日常管理工作的范畴。其中，完善机组安全保护和自动控制功能，在中控室和厂房主要逃生通道能够紧急停机和关闭事故闸门，快速可靠切断厂房受淹水源是发生水淹厂房的主要应急处置措施之一。采取这种应急措施下，事故闸门关闭时间较长，引水隧洞中大量水体仍会涌入厂房，虽然可通过自流排水洞或者先排至集水井再通过泵抽至厂房外，但厂房排水能力有限，水淹厂房仍会造成较大危害。

在开挖长隧洞和深埋的地下隧道时，为了增加施工工作面，方便地下隧洞施工，常开挖一些从地面的合适位置通往隧道的通道，称之为施工支洞，每个施工支洞对应一段隧道主洞的掘进及衬砌。一般隧道施工完成后，就会对施工支洞与引水隧道的连接处进行封堵。

目前，还没有利用施工支洞进行辅助泄流的报道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、运行可靠、可用于降低引水式水电站水淹厂房危害，提高引水式水电站运行本质安全的引水式水电站的辅助泄流机构，还相应提供一种具有该机构的水电站引水系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种引水式水电站的辅助泄流机构，包括用于连通引水隧洞和施工支洞的三通管；

所述三通管包括主管和与主管连通的支管，主管沿引水隧洞的延伸方向铺设于引水隧洞中，所述施工支洞与引水隧洞的连接处设有连通施工支洞与引水隧洞的通孔，所述支管穿过所述通孔，所述支管的外壁与通孔的孔壁密封连接；

所述支管的出口端设有控制支管启闭的阀门。

藉由上述结构，可在引水式水电站（包括常规引水式水电站和抽水蓄能电站）水淹厂房时提供应急防范措施。水淹厂房时，可以快速将阀门开启，利用施工支洞泄放引水隧洞内水体流量，从而可以有效降低引水隧洞中内的水压力，在紧急停机和关闭事故闸门后，切断厂房受淹水源前，可在较短的时间内迅速将引水隧洞中大量水体分流降压，减小水淹厂房造成的损失。而机组正常运行时阀门关闭，引水隧洞正常供水。

作为上述技术方案的进一步改进：

为实现水淹厂房时本机构的自动开启，所述阀门为降压控制阀。当水压大于降压控制阀的设定值时，通过水压本身自动打开该阀门，实现减压。水压通过减压小于设定值时，该阀门自动关闭。

作为一个总的发明构思，本实用新型还提供一种水电站引水系统，包括置于地下的引水隧洞以及与引水隧洞连接的施工支洞，所述施工支洞与引水隧洞的连接端的高程大于引水隧洞出口端的高程，还包括如上述的引水式水电站的辅助泄流机构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述引水隧洞包括设置于上游的上平段和设置于中游的中平段；所述施工支洞包括与所述上平段连接的上平段施工支洞，以及与所述中平段连接的中平段施工支洞；

所述引水式水电站的辅助泄流机构设有两个，第一个引水式水电站的辅助泄流机构设于上平段和上平段施工支洞的连接处，第二个引水式水电站的辅助泄流机构设于中平段和中平段施工支洞的连接处。

本实用新型适用于引水隧洞上平段或中平段较长的引水式水电站。电站事故甩负荷时，泄水降压阀参与水电站大波动过渡过程的调节，在机组甩负荷导叶关闭时，通过优化的泄水降压阀门启闭规律，将泄水降压阀门打开，泄放一定的流量以减小压力管道内的水击压力。另外，电站检修时，检修人员可通过开启引水隧洞上、中平段泄水降压控制阀进入引水隧洞上、中平洞检修。

引水隧洞上平段水压较小，因而第一个引水式水电站的辅助泄流机构中的阀门优选为蝶阀；引水隧洞中平段水压较大，因而第二个引水式水电站的辅助泄流机构中的阀门优选为球阀，阀门直径可根据施工支洞泄流能力选择。

所述上平段的末端和中平段的首端通过上斜井段连通。

还包括引水调压室，所述上平段通过连接管与引水调压室连通。

所述上平段施工支洞位于连接管和上平段的末端之间。

引水隧洞上平段的长度越长，调压室体型越大，同时引水隧洞上平段坡度越大，连接管长度越长，引水隧洞上平段水量越多，同时引水隧洞上平段施工支洞处设置的上平段泄水降压控制阀在电站正常运行时承受的水压力越大；此外，引水隧洞上斜井的长度越长，倾斜角度越大，引水隧洞内水量越多，中平段泄水降压控制阀在电站正常运行时承受的水压力越大。布置时应综合考虑输水系统布置、施工支洞的过流能力、引水隧洞和施工支洞相交处内水压力等因素选择合适型号的泄水降压控制阀。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型技术可行、原理简单、结构简单、运行可靠、可用于降低引水式水电站水淹厂房危害，提高引水式水电站运行本质安全。

附图说明

图1为本实用新型的辅助泄流机构的结构示意图。

图2为本实用新型的水电站引水系统的结构示意图。

1、引水隧洞；14、通孔；11、上平段；12、中平段；13、上斜井段；2、施工支洞；21、上平段施工支洞；22、中平段施工支洞；3、三通管；31、主管；32、支管；4、阀门；5、连接管；6、引水调压室。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例的引水式水电站的辅助泄流机构，包括用于连通引水隧洞1和施工支洞2的三通管3。

三通管3包括主管31和与主管31连通的支管32，主管31沿引水隧洞1的延伸方向铺设于引水隧洞1中，施工支洞2与引水隧洞1的连接端设有连通施工支洞2与引水隧洞1的通孔14，支管32穿过通孔14，支管32的外壁与通孔14的孔壁密封连接；

支管32的出口端设有控制支管32启闭的阀门4。本实施例中，阀门4为降压控制阀。

如图2所示，本实施例的水电站引水系统，包括置于地下的引水隧洞1、施工支洞2、引水调压室6和辅助泄流机构。

其中，引水隧洞1包括设置于上游的上平段11和设置于中游的中平段12，上平段11的末端和中平段12的首端通过上斜井段13连通；引水调压室6通过连接管5与上平段11连通。

施工支洞2包括与上平段11连接的上平段施工支洞21，以及与中平段12连接的中平段施工支洞22。上平段施工支洞21位于连接管5和上平段11的末端之间。上平段施工支洞21与上平段11的连接端211的高程大于上平段施工支洞21的出口端212的高程；中平段施工支洞22与中平段12的连接端221的高程大于中平段施工支洞22的出口端222的高程。

施工支洞指的是开挖引水隧洞1时，为了增加施工工作面，方便引水隧洞1施工，从而预先开挖的从地面的合适位置通向引水隧洞1的支洞。每个支洞对应一段主洞的掘进及衬砌，如上平段施工支洞对应引水隧洞1的上平段11的掘进及衬砌，中平段施工支洞对应引水隧洞1的中平段12的掘进及衬砌。

相应地，本实施例中，引水式水电站的辅助泄流机构设有两个，第一个引水式水电站的辅助泄流机构设于上平段11和上平段施工支洞21的连接处，第二个引水式水电站的辅助泄流机构设于中平段12和中平段施工支洞22的连接处。

本实施例中，第一个引水式水电站的辅助泄流机构中的阀门4为蝶阀，第二个引水式水电站的辅助泄流机构中的阀门4为球阀。

电站正常运行供水时，两处泄水降压控制阀均关闭，引水隧洞1正常供水。当电站发生水淹厂房事故时，上平段11处的泄水降压控制阀和中平段12处的泄水降压控制阀均快速开启，在切断水淹厂房水源前，通过引水隧洞的上平段施工支洞分流引水隧洞1的上平段11、引水调压室6和连接管5内的水量，通过引水隧洞的中平段施工支洞泄放引水隧洞的上斜井段13、引水隧洞的中平段12内的水量，同时降低引水隧洞的上平段11与上平段施工支洞相交处的内水压力，及降低引水隧洞的中平段12与中平段施工支洞相交处的内水压力。泄水开始时上平段施工支洞和中平段施工支洞内水头为零，泄放流量较大，分流降压效果明显。因而可在紧急停机和关闭事故闸门后，切断厂房受淹水源前，在较短的时间内迅速将引水隧洞中大量水体分流降压，减小水淹厂房造成的损失。

引水隧洞1的上平段11的长度越长，调压室体型越大，同时上平段11坡度越大，连接管6的长度越长，上平段11水量越多，则上平段施工支洞处设置的上平段泄水降压控制阀在电站正常运行时承受的水压力越大；此外，引水隧洞1的上斜井段13的长度越长，倾斜角度越大，引水隧洞1内水量越多，中平段泄水降压控制阀在电站正常运行时承受的水压力越大。布置时应综合考虑输水系统布置、施工支洞的过流能力、引水隧洞和施工支洞相交处内水压力等因素选择合适型号的泄水降压控制阀。

引水隧洞施工支洞与引水隧洞相交处高程宜高于施工支洞出口高程，引水隧洞施工支洞的坡度应能满足泄放流量的要求，阀门打开后过流能力可按照孔口出流进行计算，应小于施工支洞过流能力。引水隧洞1的上平段11水压较小，泄水降压控制阀可选择蝶阀；引水隧洞1的中平段12水压较大，泄水降压控制阀可选择球阀，阀门直径可根据施工支洞泄流能力选择。电站引水隧洞检修时，两处阀门可作为引水隧洞检修通道，电站检修人员可利用引水隧洞上、中平段泄水降压控制阀进入引水隧洞上、中平洞检修。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

设计图

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