[科普中国]-青铜峡水电站-

青铜峡水电站，中国最早的闸墩式水电站。位于宁夏回族自治区的黄河中游青铜峡谷口处。电站为水闸型式，机组布置在每个宽21米的闸墩内，厂房为半露天式，安装7台3.6万千瓦和1台2万千瓦水轮发电机组，总容量27.2万千瓦，年发电量10.4亿千瓦时。工程于1958年8月开工，1967年12月投入运行，1978年建成。

基本资料控制流域面积：275010平方公里

多年平均流量：989米

正常蓄水位/死水位：1156/1151米

总库容/调节库容：6.2/3.2亿立方米

装机总容量：27.2万千瓦

台数：8台

保证出力：7.94万千瓦小时

年发电量：12.85亿千瓦小时

最大水头/最小水头：22/16米

设计水头：18米

水轮机型号：ZZ560-LH-550 AHC01-B6-500

淹没耕地：65680亩

迁移人口/推算年份产：19315/人/年

水泥：18.55万吨

钢材：26660吨

木材：89000立方米

静态总投资/水平年：2.5582/亿元/年份

单位千瓦投资：940.5元

坝基岩石：石灰岩、沙页岩

建设情况：58年开工，68年发电

设计和施工单位: 西北勘测设计院设计，水利电力部第三工程局施工1。

水电站青铜峡水电站位于黄河中下游，宁夏青铜峡峡谷出口处，是一座以灌溉与发电为主，兼有防洪、防凌和工业用水等效益的综合性水利枢纽工程。

青铜峡水电站系河床闸墩式低水头电站，8台转桨式水轮发电机组与7孔溢流坝相间布置，厂房为半露天式，枢纽布置了三大灌溉渠道：秦汉渠、唐徕渠、东高干渠，灌溉面积36.67万公顷。枢纽的兴建结束了宁夏灌区两千多年无坝引水的历史。

青铜峡水利枢纽工程是黄河第一期开发工程的重点项目之一，工程于1958年8月开工建设，1968年第1台机组发电，1978年8月8台机组全部投产发电，1993年又兴建1台机组，9台机组总装机容量为30.2万kW，年设计发电量13.5亿kW·h。大坝总长为687.3m，坝高42.7 m，坝宽46.7 m，水库正常蓄水位 11 56m，相应设计库容为6.06亿立方米，水库面积为113平方公里。截至1999年底，电站已累计发电254.82亿kW·h，创产值近21亿元，是西北电网的调峰和调频电厂1。

基本信息青铜峡水电站系河床闸墩式低水头电站，8台转桨式水轮发电机组与7孔溢流坝相间布置，厂房为半露天式，枢纽布置了三大灌溉渠道：秦汉渠、唐徕渠、东高干渠，灌溉面积36.67万公顷。枢纽的兴建结束了宁夏灌区两千多年无坝引水的历史。

枢纽布置挡水建筑物前沿总长度591.85米，自左至右为副厂房坝段91.5米，溢流坝与闸墩厂房坝段262.35米，挡水坝段160米，泄洪闸坝段42米，右岸挡水坝段36米；枢纽由坝、闸墩厂房、副厂房、开关站、泄洪闸、河东总干渠、河西总干渠和高于渠等组成。

闸墩式厂房为半露天布置，每个闸墩内安装1台竖轴转桨式水轮发电机组。每个机组段设有1～2个排沙底孔，以减少水库淤积和过机泥沙。半门式起重机布置在坝顶，在机组安装、检修时，用以起吊搬运厂内重件。1～7号机组单机容量为36Mw，水轮机转轮直径5.5米，额定转速107r/min，发电机为半伞式室冷型，额定电压10.5kV，定子铁芯内径9米。8号机单机容量20Mw，水轮机转轮直径5米，额定转速125r/min，发电机为半伞式空冷型，额定电压10.5kV，定子铁芯内径7米。1号机尾水排入河西总干渠，2～7号机尾水排入黄河主河道，8号机尾水排入河东总干渠。

灌溉渠首分设左、右两岸。左岸河西渠首引入河西总干渠，即清代开建的唐徕渠，引水高程1136米，引水流量400立方米/秒。右岸河东渠首引入河东总干渠，即有名的秦渠和汉渠，引水高程1136米，引水流量100立方米/秒。上游有高干渠，底坎高程1151米，引水流量24立方米/秒。

泄洪设施: 7孔溢洪道采用面流消能方式，堰顶高程1149.4米。其中2孔的孔口宽14米，高8米；其余5孔的孔口宽14米，高7.5米。总计最大泄量3255立方米/秒。泄洪闸3孔，底坎高程1140米，孔口宽10米，高5.5米，最大泄量2205立方米/秒。1～7号机组段，每台机组有泄水排沙孔2孔，孔口宽6.5米，高1.5米，底坎高程1124米；8号机组段有1孔，孔口宽4米，高2米。15孔排沙孔总计最大泄量2240立方米/秒。8台机组最大引用流量1860立方米/秒。

运行效益: 青铜峡水电站自投产以来，充分发挥了灌溉和发电效益。1968年水库蓄水运用初期，宁夏回族自治区粮食总产量仅4.78亿千克。青铜峡水库建成后，灌溉面积不断扩大，到1984年，粮食总产量已达到11.3亿千克，净增1.36倍2。

水库特性坝址以上流域面积27.5万平方公里，多年平均年径流量324亿立方米,多年平均流量1028立方米/s。水库正常蓄水位1156米，死水位1155.5米，设计总库容6.06亿立方米,现存库容0.56亿立方米。电站设计洪水标准为：百年一遇设计，千年一遇校核。设计洪水流量7500立方米/秒，相应水位1157米，校核洪水流量9280立方米/秒，相应水位1158.8米。电站最大水头21米，最小水头16.4米；设计水头18米1。

相关介绍优化分配原则电力系统中有功功率的最优分配有两个主要内容，即有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。有功功率电源的最优组合指的是系统中发电设备或发电厂的合理结合，也就是通常所谓机组的合理开停。它大体上包括三个部分：机组的最优组合顺序、机组的最优组合数量和机组的最优开停时间。

青铜峡水电站在宁夏电网发挥着极其重要的作用，尤其是该站担负着宁夏数百万亩农田的灌溉任务，宁夏网独立运行时，又作为第一调频厂，因此，如何分配该厂各机组间的有功负荷，最大程度地实现经济运行，有着非常重要地意义。

青铜峡水电站有九台水轮发电机组，由于1#、8#、9#机为灌溉机组，灌溉期间其负荷根据下游所需水量由水调部门来控制，而非灌溉期间基本上都处于停机状态，因此，仅分析该站的河床机组暨2#—7#机组的优化分配1。

最优组合数量机组开机数量的多少，决定于上游来水量的大小和系统负荷的需要。近年来，随着上游水库的泥沙淤积现象越来越严重，青电站的调节性能也越来越小，几乎已经成为无调节水电站。一般该站的运行水位在1155.50—1156.00m之间。为综合利用水能，保证黄河下游的灌溉、通航，必须向下游释放一定水量，也就是说，必须有一定的强迫功率，因此，即便是枯水季节，河床也必须要保证一台机组运行，至于最多能开几台机，则根据上游来水量和系统负荷来决定。最优组合数量的确定，应遵循以下几个原则：

（1）运行机组应在最优工况下运行，避免在非经济区运行。

青铜峡水电站水轮机组采用轴流转浆式，运行中，轮叶可根据导叶的调节来协联进行调节，因此效率较高。而当机组带低负荷运行时，轮叶是全关的，此时，水轮机工作在非高效区，根据经验，机组在15MW左右有功负荷以下运行时，水轮机工作在非高效区。另外，根据调速器特性曲线，随着导叶开度的增大，有功功率是增加的，但当导叶开度在85%左右时，曲线就开始变缓，随着导叶开度进一步增大，水轮机出力变化不大，而当导叶开度增加到一定值时有功反而开始下降，这表明导叶开度超过一定值时，机组也存在非经济区，在非经济区运行，既不经济，也不稳定，机组振动增大，水力损失增大。因此无论几台机运行，应尽量使每一台机都运行在高效区，避免在非经济区运行。

（2）考虑突发事故等影响，无论开几台机组，应留有一定的旋转备用容量。尽管水电厂的水轮机退出运行和再度投入不需要耗费很多能量，也不需要花费很多时间，但在突发事故的情况下，为了及时迅速地处理事故，几分钟的时间也显得很长，加之备用机组若由于某种原因开不起来，就有可能造成事故的扩大，此时旋转备用容量就显得尤为重要。平时，留有一定的旋转备用容量，也可根据情况迅速参与调频。当然，运行机组台数的多少还决定于其它因素，如系统负荷的短期需要，调频、调峰、调压的需要等等。综合以上因素，当班运行人员即可根据上游来水量和系统负荷的情况向调度人员建议开机或停机。如果此时上游水位为1155.90M，四台机运行所带负荷为100MW，调度要求增加大约30MW负荷，值长就应向调度建议开启备用机(青电站2#----7#机额定有功出力为36MW)。如此时四台机运行，所带负荷为60MW，考虑到遥调机组调峰的容量，最多负荷为90MW，若水位偏低（青铜峡水电站水库库容仅为0.3918亿立方米，调节能力有限），就应建议调度人员停一台机1。

最优组合顺序先开哪一台备用机，并没有一个确定的原则，在备用机组较多的情况下，开哪一台机，则要受下列因素的影响：

（1）、尽量先开有遥调装置的机组

青电站自1995年以来，先后对2#、3#、5#、6#机装设了AGC装置。所谓AGC是指自动发电控制，它是互联电力系统运行中一个基本的和重要的实时计算机控制功能。其目的是使系统出力和系统负荷相适应，保持额定频率和通过联络线的交换功率等于计算值，并尽可能实现机组间的负荷经济分配。具体地说，自动发电控制有四个基本目标：

a) 使全系统的发电出力和负荷功率相匹配。

b) 将电力系统的频率偏差调节至零，保持系统频率为额定值。

c) 控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域有功功率的平衡。

d) 在区域内各发电厂之间进行负荷的经济分配。

宁夏电网对青电站2#、3#、5#、6#机进行AGC调节以来，使宁夏电网电力系统发电质量得到很大提高，实现了经济、优质运行。因此，上述机组在没有缺陷的情况下，作为备用机，若有开机机会应优先开启。

（2）考虑缺陷对机组的影响

将备用机组投入运行，还应考虑机组的健康状况。如果机组存在缺陷或隐患，在还有其它备用机组的情况下，尽量后开。及时联系检修人员消除缺陷或隐患，如缺陷一时消除不了，而不影响开机及运行的，则应考虑放在最后开。

(3) 主变压器尽量不要空载运行

青电站1#、2#、3#、6#、7#变为单元接线，4#、5#变为扩大单元接线，其中4#、5#机出线接入4#变单元，6#、7#机出线接入5#变单元。机组的开启与停运直接影响着变压器的经济运行，如6#、7#机均停运时，5#主变通过系统反送电至厂用变12T带厂用II段负荷运行，对于90000KVA的变压器来说，接近于空载运行，极不经济。因此，在确定运行机组时，尽量应该使4#变和5#变单元有机组运行。

(4) 考虑对母差保护的影响和母联开关的影响

青电站主接线形式为双母带旁路母线接线方式，正常情况下采用固定连接方式(1T、2T、5T主变，111、112线路投入下母；3T、4T、6T、7T变、113、114、115线路投入上母运行)，母联开关100B作为上下母线的联络开关经常投入运行。母差保护采用电流相位比较式母线差动保护。在运行中，若所有发电机集中于一条母线上，母联开关交换电流过大，将会导致母联回路刀闸过热，严重时会发生事故。因此，开机时还应考虑上下母线负荷均匀，不致使母联开关交换电流过大。

(5) 考虑每台机组耗水率的影响

怎么样节约好每一方水，多发每一度电，这是黄河流域每个电站每一名职工都需要认真思考的问题。青铜峡水电站1#、8#、9#机组为渠首灌溉机组，工作水头相对河床机组低，耗水率较高，灌溉期间基本上都按灌溉需求水量开机带固定负荷（发挥着巨大的农业效益）。而河床机组中3#、4#、7#机耗水率稍低一些。从节能降耗的角度出发，在没有其他重要因素影响的情况下，应该优先开启耗水率较小的机组，尽可能节约水能2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学