수력 구조물의 동결 방지 설계 기준에 따르면, F400 콘크리트는 구조물의 중요하고 심하게 동결되어 극한 지역에서 수리가 어려운 부분에 사용해야 합니다(콘크리트는 400회의 동결-융해 사이클을 견딜 수 있어야 함). 이 규격에 따르면, 황거우 양수 발전소의 상부 저수지 면 사암댐 사수위 위의 표면 슬래브와 토 슬래브, 상부 저수지 유입구 및 유출구의 수위 변동 영역, 하부 저수지 유입구 및 유출구의 수위 변동 영역 및 기타 부분에 F400 콘크리트를 사용해야 합니다. 이전에는 국내 수력 산업에서 F400 콘크리트를 적용한 선례가 없었습니다. F400콘크리트를 제조하기 위해 시공팀은 국내 연구기관과 콘크리트 혼화제 제조업체에 다각적으로 조사하고, 전문 기업에 전문 연구를 위탁하여 실리카흄, 공기연행제, 고효율 감수제 등의 재료를 첨가하여 F400콘크리트를 제조하고, 황거우 양수발전소 건설에 적용했습니다.
또한, 극한의 한랭 지역에서 물과 접촉하는 콘크리트에 미세한 균열이 생기면 겨울철 균열 속으로 물이 침투하게 됩니다. 지속적인 동결-융해 사이클로 인해 콘크리트는 점차 파괴됩니다. 양수 발전소 상부 저수지의 주댐 콘크리트 표면 슬래브는 보수 및 누수 방지 역할을 합니다. 균열이 많으면 댐의 안전성이 심각하게 저하됩니다. 황거우 양수 발전소 시공팀은 콘크리트 배합 시 팽창제와 폴리프로필렌 섬유를 첨가하여 콘크리트 균열 발생을 줄이고 표면 슬래브 콘크리트의 내동해성을 더욱 향상시키는 내균열 콘크리트를 개발했습니다.
댐 콘크리트 표면에 균열이 생기면 어떻게 될까요? 시공팀은 패널 표면에도 수공 폴리우레아를 보호 코팅으로 사용하여 동파 방지선을 설치했습니다. 수공 폴리우레아는 콘크리트와 물의 접촉을 차단하고, 슬래브 콘크리트의 동결융해 스케일링 손상 발생을 늦추며, 물 속의 다른 유해 성분이 콘크리트를 침식하는 것을 방지합니다. 방수, 노화 방지, 동해 방지 등의 기능을 합니다.
콘크리트 표면 암반 충진댐의 표면 슬래브는 한 번에 타설되지 않고 여러 섹션으로 구성됩니다. 이로 인해 각 패널 섹션 사이에 구조적 접합부가 발생합니다. 일반적인 침투 방지 처리는 구조적 접합부에 고무 덮개판을 덮고 팽창 볼트로 고정하는 것입니다. 극한의 한랭 지역에서는 저수지 지역에 더 두꺼운 결빙이 발생하고 팽창 볼트의 노출된 부분이 얼음층과 함께 얼어 얼음 인발 손상을 유발합니다. 황거우 양수 발전소는 압축성 코팅 유형 구조를 혁신적으로 채택하여 얼음 인발로 인한 구조적 접합부 손상 문제를 해결했습니다. 2021년 12월 20일, 황거우 양수 발전소의 첫 번째 유닛이 발전을 위해 가동될 예정입니다. 겨울철 운전을 통해 이 구조 유형이 얼음 인발 또는 서리 팽창 압출로 인한 패널 구조적 접합부 손상을 방지할 수 있음이 입증되었습니다.
프로젝트 시공을 최대한 빨리 완료하기 위해 시공팀은 겨울철 시공을 진행하려고 노력했습니다.옥외에서 겨울철 시공이 거의 불가능하지만, 양수발전소의 지하 발전소, 송수터널 등 건물은 지하 깊숙이 매설되어 시공 여건이 갖춰져 있습니다.하지만 겨울철 콘크리트 타설은 어떻게 해야 할까요?시공팀은 지하 동굴과 옥외를 연결하는 모든 개구부에 단열문을 설치하고, 문 내부에 35kW 열풍팬을 설치해야 합니다.콘크리트 믹싱 시스템은 완전히 닫고, 난방 시설은 실내에 설치합니다.믹싱 전에 콘크리트 믹싱 시스템을 뜨거운 물로 세척합니다.겨울철 타설에 필요한 콘크리트 토공량에 따라 겨울철 굵은 골재와 잔골재의 양을 계산하여 겨울 전에 터널로 운반하여 보관합니다.시공팀은 또한 믹싱 전에 골재를 가열하고, 콘크리트를 운반하는 모든 믹싱 트럭에 "솜옷"을 덮어 콘크리트 운송 중 온도가 유지되도록 합니다. 콘크리트 타설 초기 경화 후, 콘크리트 표면에 단열 이불을 덮고, 필요한 경우 난방을 위해 전기 담요를 덮어야 합니다. 이를 통해 시공팀은 추운 날씨가 프로젝트 시공에 미치는 영향을 최소화했습니다.
극한한대 지역에서 양수발전소의 안전한 운영 보장
양수 발전소가 물을 양수하거나 발전할 때 상하 저수지의 수위는 끊임없이 변합니다. 추운 겨울에 양수 발전소가 매일 운영 작업을 할 때 저수지 중앙에는 부유 빙상이 형성되고, 바깥쪽에는 쇄빙대가 형성됩니다. 빙상은 양수 발전소 운영에 큰 영향을 미치지 않지만, 전력 계통에서 양수 발전소를 장기간 가동하지 않을 경우 상하 저수지가 얼어붙을 수 있습니다. 이때 양수 발전소 저수지에는 충분한 물이 있더라도 대기와의 접촉이 차단되어 수역이 흐르지 못하고, 강제 운전은 급수 구조물 및 단위 설비의 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
건설팀은 양수발전소의 동절기 운전 모드에 대한 특별 연구를 수행했습니다. 연구 결과에 따르면, 겨울철 양수발전소의 안전 운전을 위해서는 급전 운전이 핵심입니다. 추운 겨울에는 최소 한 대의 발전기가 매일 8시간 이상 발전하거나 양수하기 때문에 저수지가 완전히 빙모가 형성되는 것을 방지할 수 있습니다. 전력망 급전이 상기 조건을 충족하지 못할 경우, 결빙 방지 및 쇄빙 조치를 취해야 합니다.
현재 양수발전소의 저수지와 게이트 웰에 대한 3가지 주요 방빙 및 쇄빙 조치가 있습니다. 인공 쇄빙, 고압 가스 주입, 물 펌프 플러싱 쇄빙입니다.
인공 쇄빙 방식은 비용이 저렴하지만, 인력이 많이 소요되고 위험성이 높으며 안전사고 발생 위험이 높습니다. 고압 가스 팽창 방식은 공기 압축기가 심해에서 분사하는 압축 공기를 이용하여 강력한 온수 흐름을 분출하는 방식으로, 얼음층을 녹이고 새로운 얼음층 형성을 방지합니다. 황거우 양수 발전소는 수중 펌프를 이용하여 심해를 펌핑한 후, 분사관의 분사구를 통해 물을 분출하여 연속적인 물 흐름을 형성함으로써 국부적인 수면 결빙을 방지하는 물 플러싱 및 쇄빙 방식을 채택했습니다.
유동 통로로 유입되는 유빙은 겨울철 양수 발전소의 또 다른 위험 요소로, 수력 터빈 및 기타 기계 장비를 손상시킬 수 있습니다. 황거우 양수 발전소 건설 초기 모델 시험을 수행한 결과, 유빙이 유로로 유입되는 임계 속도는 1.05m/s로 계산되었습니다. 유속을 줄이기 위해 황거우 양수 발전소는 유입구와 유출구 구간을 충분히 크게 설계하고, 유속 및 온도 모니터링 구간을 유입구와 유출구의 다른 높이에 배치했습니다. 겨울철 모니터링 후, 발전소 직원들은 유동 통로로 유입되는 유빙을 발견하지 못했습니다.
황거우 양수발전소의 준비 기간은 2016년 1월부터 시작됩니다.첫 번째 호기는 2021년 12월 20일에 발전을 위해 가동될 예정이며, 마지막 호기는 2022년 6월 29일에 발전을 위해 가동될 예정입니다.이 프로젝트의 총 건설 기간은 6년 반입니다.중국의 같은 유형의 양수발전소 프로젝트와 비교했을 때, 황거우 양수발전소는 극한의 한랭 지역에 위치하기 때문에 건설 기간이 뒤처지지 않았습니다.한겨울의 시험을 거친 후, 황거우 양수발전소의 모든 수리 구조물, 장비 및 시설은 정상적으로 작동합니다.특히 상부 저수지의 콘크리트 표면 암석댐 뒤의 최대 누출은 4.23L/s에 불과하며 누출 지수는 중국 내 동일 규모의 토사암댐 중 선두 수준입니다.호기는 급파로 시작하여 신속하게 대응하고 안정적으로 작동합니다. 동북전력망의 여름, 겨울, 중요 명절의 피크타임에 대응하기 위한 업무를 맡아 동북전력망의 안전하고 안정적인 운영을 보장합니다.
게시 시간: 2022년 11월 17일
