Prema Kodeksu za projektovanje hidrotehničkih konstrukcija sa zaštitom od smrzavanja, beton F400 treba koristiti za dijelove konstrukcija koji su važni, jako smrznuti i teški za popravku u područjima sa jakom hladnoćom (beton mora biti u stanju da izdrži 400 ciklusa smrzavanja i odmrzavanja). Prema ovoj specifikaciji, beton F400 treba koristiti za prednju i donju ploču iznad nivoa mrtve vode gornje nasipne brane rezervoara hidroelektrane Huanggou, područje fluktuacije nivoa vode na ulazu i izlazu gornjeg rezervoara, područje fluktuacije nivoa vode na ulazu i izlazu donjeg rezervoara i druge dijelove. Prije toga, nije bilo presedana za primjenu betona F400 u domaćoj hidroenergetskoj industriji. Kako bi pripremio beton F400, građevinski tim je na mnogo načina istražio domaće istraživačke institute i proizvođače dodataka betonu, povjerio profesionalnim kompanijama da provedu posebna istraživanja, pripremio beton F400 dodavanjem silicijumske prašine, sredstva za uvlačenje zraka, visokoefikasnog sredstva za smanjenje vode i drugih materijala, te ga primijenio na izgradnju hidroelektrane Huanggou.
Osim toga, u područjima s jakom hladnoćom, ako beton u kontaktu s vodom ima male pukotine, voda će zimi prodrijeti u pukotine. Zbog kontinuiranog ciklusa smrzavanja i odmrzavanja, beton će se postepeno uništavati. Betonska ploča glavne brane gornjeg rezervoara reverzibilne hidroelektrane igra ulogu zadržavanja vode i sprječavanja procjeđivanja. Ako postoji mnogo pukotina, sigurnost brane će biti ozbiljno smanjena. Građevinski tim reverzibilne hidroelektrane Huanggou razvio je vrstu betona otpornog na pucanje - dodavanjem ekspanzijskog sredstva i polipropilenskih vlakana prilikom miješanja betona smanjuje se pojava pukotina u betonu i dodatno poboljšava otpornost betona reverzibilne ploče na mraz.
Šta ako postoje pukotine na betonskoj površini brane? Građevinski tim je također postavio liniju otpornosti na mraz na površinu panela - koristeći ručno struganu poliureu kao zaštitni premaz. Ručno strugana poliurea može prekinuti kontakt između betona i vode, usporiti razvoj oštećenja od smrzavanja i odmrzavanja na betonskoj površini ploče, a također spriječiti erodiranje betona uzrokovano drugim štetnim sastojcima u vodi. Ima funkcije vodootpornosti, protiv starenja, otpornosti na smrzavanje i odmrzavanje itd.
Prednja ploča brane od betonskog nasutog kamenog materijala ne lijeva se odjednom, već se gradi u sekcijama. To rezultira strukturnim spojem između svakog dijela panela. Uobičajena obrada protiv procjeđivanja je prekrivanje strukturnog spoja gumenom pločom i pričvršćivanje ekspanzionim vijcima. Zimi u područjima s jakom hladnoćom, područje rezervoara bit će izloženo debljem sloju leda, a izloženi dio ekspanzionog vijka bit će smrznut zajedno sa slojem leda što će uzrokovati oštećenja od izvlačenja leda. Huanggou pumpna elektrana inovativno usvaja strukturu tipa kompresibilnog premaza, koja rješava problem strukturnih spojeva oštećenih izvlačenjem leda. 20. decembra 2021. godine, prva jedinica Huanggou pumpne elektrane bit će puštena u rad za proizvodnju električne energije. Zimski rad je dokazao da ovaj tip konstrukcije može spriječiti oštećenje strukturnih spojeva panela uzrokovano izvlačenjem leda ili ekstruzijom mraza.
Kako bi se izgradnja projekta završila što je prije moguće, građevinski tim se potrudio da izvede zimsku gradnju. Iako gotovo da nema mogućnosti zimske gradnje na otvorenom, podzemna mašinska zgrada, tunel za transport vode i ostale zgrade pumpno-akumulacijske elektrane su duboko ukopane pod zemljom i imaju građevinske uslove. Ali kako izlijevati beton zimi? Građevinski tim će postaviti izolacijska vrata na sve otvore koji povezuju podzemne kaverne i vanjski prostor, te instalirati ventilatore za topli zrak od 35 kW unutar vrata; Sistem za miješanje betona je potpuno zatvoren, a uređaji za grijanje su postavljeni u zatvorenom prostoru. Prije miješanja, sistem za miješanje betona treba oprati vrućom vodom; Izračunati količinu krupnog i sitnog agregata zimi prema količini betonskih zemljanih radova potrebnih za zimsko izlivanje i transportovati ih u tunel radi skladištenja prije zime. Građevinski tim također zagrijava agregate prije miješanja i stavlja "pamučnu odjeću" na sve kamione miksere koji prevoze beton kako bi se osiguralo održavanje temperature tokom transporta betona; Nakon početnog stvrdnjavanja betona, betonska površina će biti prekrivena termoizolacijskim pokrivačem i, ako je potrebno, električnim pokrivačem za grijanje. Na ovaj način, građevinski tim je minimizirao utjecaj hladnog vremena na izgradnju projekta.
Osiguravanje sigurnog rada pumpno-akumulacijskih elektrana u regijama s jakom hladnoćom
Kada pumpno-akumulacijska elektrana pumpa vodu ili proizvodi električnu energiju, nivo vode u gornjim i donjim rezervoarima će se stalno mijenjati. Tokom hladne zime, kada pumpno-akumulacijska elektrana ima svakodnevne radne zadatke, u centru rezervoara će se formirati plutajući ledeni pokrivač, a izvan njega će se formirati prsten od usitnjenog leda. Ledeni pokrivač neće imati veliki uticaj na rad pumpno-akumulacijske elektrane, ali ako elektroenergetskom sistemu nije potreban dugotrajan rad pumpno-akumulacijske elektrane, gornji i donji rezervoari mogu biti zaleđeni. U ovom trenutku, iako u rezervoaru pumpno-akumulacijske elektrane ima dovoljno vode, vodena površina ne može teći zbog nemogućnosti povezivanja s atmosferom, a prisilni rad će donijeti sigurnosne rizike za objekte vodosnabdijevanja i opremu i postrojenja jedinice.
Građevinski tim je proveo posebnu studiju o zimskom režimu rada reverzibilnih elektrana. Istraživanje pokazuje da je dispečerski rad ključan za osiguranje sigurnog rada reverzibilnih elektrana zimi. Tokom hladne zime, najmanje jedna jedinica proizvodi električnu energiju ili pumpa vodu više od 8 sati dnevno, što može spriječiti formiranje potpunog ledenog pokrivača na rezervoaru; Kada dispečerski rad elektroenergetske mreže ne može ispuniti gore navedene uslove, moraju se preduzeti mjere protiv leda i razbijanja leda.
Trenutno postoje tri glavne mjere protiv leda i razbijanja leda za rezervoare i uvodne bunare pumpno-akumulacijskih elektrana: vještačko razbijanje leda, napuhavanje plinom pod visokim pritiskom i razbijanje leda ispiranjem vodenom pumpom.
Troškovi metode vještačkog razbijanja leda su niski, ali je vrijeme rada osoblja dugo, rizik visok i lako se događaju nesreće. Metoda naduvavanja gasom pod visokim pritiskom je korištenje komprimovanog vazduha koji kompresor vazduha izbacuje u duboku vodu za izbacivanje snažnog topleg protoka vode, koji može otopiti sloj leda i spriječiti stvaranje novog sloja leda. Huanggou pumpna elektrana usvaja metodu ispiranja vodenom pumpom i razbijanja leda, odnosno potopna pumpa se koristi za pumpanje duboke vode, a zatim se voda izbacuje kroz otvor za mlaz na mlaznoj cijevi kako bi se formirao kontinuirani protok vode, kako bi se spriječilo zaleđivanje lokalne vodene površine.
Ulazak plutajućeg leda u protočni kanal predstavlja još jedan rizik za reverzibilnu hidroelektranu u zimskom radu, jer može oštetiti hidraulične turbine i drugu mehaničku opremu. Na početku izgradnje reverzibilne hidroelektrane Huanggou provedena su modelna ispitivanja, a kritična brzina plutajućeg leda koji ulazi u kanal izračunata je na 1,05 m/s. Kako bi se smanjila brzina protoka, reverzibilna hidroelektrana Huanggou je projektovala ulazni i izlazni dio tako da budu dovoljno veliki, te je postavila dijelove za praćenje brzine protoka i temperature na različitim visinama ulaza i izlaza. Nakon zimskog praćenja, osoblje elektrane nije pronašlo plutajući led koji ulazi u protočni kanal.
Pripremni period za izgradnju pumpno-akumulacijske elektrane Huanggou počinje u januaru 2016. godine. Prvi blok će biti pušten u rad 20. decembra 2021. godine, a posljednji blok će biti pušten u rad 29. juna 2022. godine. Ukupno trajanje izgradnje projekta je šest i po godina. U poređenju sa sličnim projektima pumpno-akumulacijskih elektrana u Kini, period izgradnje pumpno-akumulacijske elektrane Huanggou nije zaostajao jer se nalazi u područjima s jakom hladnoćom. Nakon što su iskusile hladnu zimu, sve hidraulične konstrukcije, oprema i postrojenja pumpno-akumulacijske elektrane Huanggou rade normalno. Konkretno, maksimalno curenje iza betonske nasute brane gornjeg rezervoara iznosi samo 4,23 l/s, a indeks curenja je na vodećem nivou među zemljanim branama iste veličine u Kini. Blok počinje s radom odmah, brzo reaguje i radi stabilno. Preuzima zadatke Sjeveroistočne elektroenergetske mreže kako bi zadovoljio vršne opterećenja ljeti, zimi i tokom važnih praznika, te osigurava siguran i stabilan rad Sjeveroistočne elektroenergetske mreže.
Vrijeme objave: 17. novembar 2022.
