抽水蓄能电站水工管理认识

我国首次于1968年和1972年分别在河北石家庄岗南水库和北京密云水库安装了抽水蓄能机组。由于水库灌溉调度和机组质量等原因，加之水头低、容量小，这些机组未能很好地发挥作用，也未能得到电网的重视。1978以后，随着我国经济的快速发展，用电量大增，电网的峰谷差越来越大，加之80年代后抽水蓄能电站与系统中其它调峰电源相比具有如下优点：既可调峰又可填谷；机组起停及升降负荷灵活、方便可靠，具有快速跟踪负荷的能力；运行成并降低系统煤耗和运行检修费用、提高火电、核电机组的使用寿命；另为电网提供紧急事故备用和承担系统调频、调相等任务。正是由于抽水蓄能电站具有在很多的共性，但亦有众多有别于常规水电站的鲜明的个性。水工管理工作即是其中之一，而水工管理工作的核心则首当是确保水工建筑物的安全、稳定、抽水蓄能电站水工建筑物型式多样、数量众多、布置广泛，与常规水电站纽区多尽可能选择在L/H较小的区域，这就决定了抽水蓄能电站枢纽区多建于天荒坪上、下水库天然高差约650m,输水系统沿线山体孤立危岩众多、峭壁林立，危岩处理难以全面彻底、巡检难度大，尽管有局部的拦石措施，但还是难以确保位于坡脚的地面开关站和中控楼有足够的安全余度，当影响坡体和2.由于抽水蓄能电站在电网中所承担的独特的调峰、填谷作用，故水库始终处于抽水、发电交替循环的复杂运行工况之下，特天荒坪电站为日调节纯抽水蓄能电站，其上、下水库工作深度分别为28.42m(不顶事故，顶事故时则为36.18m)和44.8m,设计水位日变幅上库水的静荷载作用，而且还要受到水的交变动荷载的作用，如此频繁、反复的加载、卸荷、再加载、再卸荷，必对沥青混凝土防渗护面和下库大坝面板适应变形的能力产生不利的影响。另，水位频繁变化对水位变动带内的下库库岸稳定3.水工建筑物多始终处于持续的高水头作用下。特别是位于高压输水系统中下部的各施工支洞尤为其堵头部位、距输水系统水平距离很近的各勘探平洞、厂房上游侧排水观测廊道以及该部位入岩达40～50m的排水、观测孔等，其渗透比降大于15倍甚至20倍以上，若有结构面连通则极有可能形成集中渗漏通道危及安全。天荒坪电站自2000年12月份六台机全部投运以来，上述部位由于承受了较大的水压力，陆续出现了一系列若发现、处理不及时将可能产生较为严重后果的事件：(1)2002年5月23日水工巡检人员在例行的巡视检查中首次发现位于7#施工支洞下岔2#堵头部位出现较严重的射流现象，射流量为2.2～2.4L/S左右，喷射压力巨大根本无法测压，给2#斜井的运行带来了巨大的安全隐患(2)2004年7月29日，5#、6#施工支洞出现涌水事故，涌水流量约120L/S左右，经放空斜井排查，涌水原因为高压水流击穿2#输水系统下平段内侧砼薄弱部位，通过并迅速扩大了排水管某处的缺陷部位，造成水道内大量高压水的突然涌出(3)2005年11月底~12月初，在PD15探洞桩号为0+540、0+570、0+600处的钻孔过程中，上述三孔在孔深分别为38m、18.2m、10m时出现较大的涌水量，涌水压力分别达5.2MPa、6.4MPa、6.4MPa,且自动监测资料显示PD15探洞渗水量与库水位相关性显著,这说明PD15探洞与输水系统之间存在较紧密的水力联系。米、几十厘米不等，所以在水库运行过程中水工建筑物的变形量、变形速率均十分有限，在有限的时间内完全有能力进行很好地调整，而不似抽水蓄能电站(这里以日调节纯抽水蓄能电站为例)始终承受着以24h为一个周期的量大、速度快②面板在垂直方向设18条结构缝，共19块面板，每块面板宽12m。的变形，并承受较高的水压力，所以抽水蓄能电站水工管理应在以下几方面予1、对水工建筑物的关注必须始终如履薄冰常规水电站水工工作全年最紧张、最繁忙的时段多仅在汛期，目的是为了确保大坝安全渡汛，保障下游人民群众的生命、财产安全，若汛期安全渡过，不再有大的雨水来临，相对来说水工人员身上的压力要减轻很多。抽水蓄能电站汛期的压力虽比常规水电站要小一些，但由于其水工建筑物始终处于高水头的持续作用，发生突发事件的概率在全年各个时段是相同的，故全体水工人员必须始终如履薄冰、始终紧绷安全这根弦。当然任何偶然事件的出现都有其必然性，这就要求水工专业人员尽最大可能汇集水工建筑物各方面的运行信息，充分把2、关注的重点多、而广常规水电站关注的重点一般多仅为大坝是否安全、库岸是否稳定，因为大坝安全、库岸稳定即意味着下游人民群众的生命、财产否稳定，必须予以高度关注的还有各施工支洞堵头、距离输水系统水平距离很近的各勘探平洞、厂房上游侧排水观测廊道以及该部位入岩达40～50m的排水&渗压观测孔、高压钢管外排水管、输水系统沿线山体、高边坡和弃渣场等，因为上述任一部位出现险情可能都会引起水淹厂房和重大人身伤亡等灾难性事3、鉴于危险点众多，故必须建立水工建筑物危险点数据库。根据运行以来所掌握的各方面信息，并参考国内、外抽水蓄能电站运行管理经验，对水工建筑物可能出现的险情种类、出现的部位、危害性、诱因、预防措施以及险情出现后的应急和永久处理措施等进行梳理、归纳，并结合实际情况一一及时加以4、尽可能实现监测系统自动化。水工建筑物的变形、渗水是水工运行管理而蓄能电站水库运行特点是水位变化频繁、变幅大，因此实现自动化监测尽量要尽可能创造条件实现各监测项目的自动化采集和传输，特别是重要部位、敏感部位的渗水监测，因其反映异常情况比较直观。从天荒坪电站投运6年多的经验来看，渗水自动监测的部位主要是：输水系统部位各施工支洞堵头、厂房上游侧排水观测廊道、高压钢管外排水管、距离高压输水系统水平距离较近的施工勘探平洞、坝后渗水、布置于水库下游侧或5、高度重视现场巡查工作。应该说现场巡查是水工日可或缺的重要组成部分，其与自动监测系统是不能相互替代的，而是互为补用理论计算的警戒值来作为某个监测项目的报警阀值意义是不大的。另，监测仪器布置的数量毕竟是有限的，出现险情的所以这个自动监测的真空区域就必须依靠现场巡查来发现问题。天荒坪这几年的运行情况就充分证明了这一点，历次险情均6、在对各类监测数据进行分析、对比的基础上，及时整合巡检资料，特别对重要部位和敏感部位，以便在第一时间掌握、发现水工建筑物在运行过程中可能出现的各种异常情况，并采取有效的措施将险情或事故隐患消除于萌芽状7、考虑到抽水蓄能电站枢纽区多布置于山势高大、地形陡峭地发地质灾害的可能性较大，故在