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过 500 MW 的机组，无一例外地均采用了充水保压蜗壳。
天生桥二级电站 1—4 号机组单机容量为 220 MW，1991 年开始发电，是我国中型机组首次采用
充水保压蜗壳。二滩水电站总装机 3300 MW，装机 6 台，单机容量为 550 MW，采用了美国通用设备
公司生产的充水保压水轮发电机组，首台机组 1998 年投产，是当时我国单机容量最大的充水保压蜗
壳。三峡水电站 32 台机组中有 21 台采用了充水保压蜗壳，其中左岸 14 台水轮发电机组主要部件均由
欧洲的 ALSTOM 和 VOITH 水电设备公司制造，我国东方电气集团和哈电集团作为合作厂家生产了部
分辅助部件；右岸 7 台充水保压水轮发电机组则分别由欧洲的 ALSTOM、VOITH、东电集团和哈电集
团各自独立承担相应的生产任务，这是我国首次将充水保压蜗壳应用到 700 MW 级机组。改革开放以
来，我国在吸收消化西方国家水电机组制造技术的基础上自主创新，从中等容量机组到三峡水电站
的 700 MW 巨型机组，很快在制造、安装等方面完全掌握了此类技术，并开始广泛地将其应用于大量
的水电工程。表 1 列出了我国典型工程充水保压蜗壳的主要参数。

表 1 充水保压蜗壳典型工程的相关参数

电站名称 单机容量/MW 蜗壳进口直径/m 蜗壳最大壁厚/mm 设计内水压力/m 保压水头/m 钢材强度/MPa
天生桥二级 220 4.2 45 270 205 600
二滩 550 7.2 67 231 194 600
瀑布沟 600 8.0 75 245 140 600
锦屏一级 600 7.0 80 310 195 600
锦屏二级 600 6.05 76 410 260 600
官地 600 9.6 70 170 98 600
三峡 700 12.4 75 139.5 70 600
小湾 700 6.5 70 290 190 600
广蓄一期 300 2.3 80 775 270 600
广蓄二期 300 2.1 42 775 450 800
天荒坪 300 2.0 70 870 540 500

对于抽水蓄能电站，由于其发电工况和水泵工况转换频繁，高转速水泵水轮机及厂房结构的振
动问题非常突出，对钢蜗壳的制造质量和外围混凝土的结合形式要求更高，因此欧美的 ALSTOM 和
VOITH 等主要厂家基本都采用了充水保压蜗壳。我国过去的水泵水轮机主要依靠国外引进，因此在
早期投产的广蓄一期、广蓄二期、潘家口、十三陵、天荒坪等工程均采用了国外技术的充水保压蜗
壳。即使我国目前已经实现了抽水蓄能机组的全部国产化，但充水保压蜗壳一直应用延续至今。
2.2 垫层蜗壳 二战后前苏联对高水头、大容量水轮发电机组蜗壳结构开展了长期的研究和实践，

经历了从垫层蜗壳到直埋蜗壳（减薄钢蜗壳并与外围混凝土完全联合承载）的发展过程 ［1-2］ 。布拉茨克
水电站总装机容量 4600 MW、单机容量为 225 及 250 MW，采用了垫层蜗壳。克拉斯诺雅尔斯克水电
站装机容量 5000 MW，单机容量为 500 MW，是 1960 年代世界上采用垫层蜗壳的最大水电站和最大
机组，蜗壳进口断面直径 8.7 m，设计内压 135 m，HD 值 1174.5 m 。西方国家及日本的水电站较少采
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用垫层蜗壳，巴西的垫层蜗壳仅应用在 200 MW 以下的机组。
我国改革开放前水电站机组单机容量不大，基本都是按前苏联的方法和经验采用了垫层蜗壳。
1997 年建成的李家峡水电站全部机组采用垫层蜗壳，单机容量 400 MW，装机 5 台，共 2000 MW，蜗
壳承受静水头约 140 m，HD 值达 1280 m 。随着对垫层蜗壳研究的不断深入，为满足施工进度不断加
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快的要求，在 21 世纪初已经将垫层蜗壳成功应用到单机容量 700 MW 的水电站中，比如装机容量为
9×700 MW 的龙滩水电站，装机容量为 6×700 MW 的拉西瓦水电站，以及三峡 32 台机组中的 9 台均采
用了垫层蜗壳。近年来装机容量为 12×850 MW 的乌东德水电站和装机容量为 16×1000 MW 的白鹤滩
水电站也采用了垫层蜗壳，成为世界上单机容量最大的垫层蜗壳。表 2 列出了我国典型工程垫层蜗壳
的主要参数。
2.3 直埋蜗壳 从 1960 年代起，由于高强钢的缺乏，前苏联结合克拉斯诺雅尔斯克和布拉茨克两座

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