I henhold til koden for frostsikring av hydrauliske konstruksjoner skal F400-betong brukes til de delene av konstruksjonene som er viktige, sterkt frosne og vanskelige å reparere i svært kalde områder (betongen skal kunne tåle 400 fryse-tine-sykluser). I henhold til denne spesifikasjonen skal F400-betong brukes til frontplate og tåplate over dødvannsnivået i den øvre reservoarfronten til steinfyllingsdammen til Huanggou pumpekraftverk, vannstandsvariasjonsområdet ved det øvre reservoarets innløp og utløp, vannstandsvariasjonsområdet ved det nedre reservoarets innløp og utløp og andre deler. Før dette fantes det ingen presedens for bruk av F400-betong i den innenlandske vannkraftindustrien. For å fremstille F400-betong undersøkte byggeteamet innenlandske forskningsinstitutter og produsenter av betongtilsetningsstoffer på mange måter, betrodde profesjonelle selskaper å utføre spesiell forskning, fremstilte F400-betong ved å tilsette silikadamp, luftinnåndingsmiddel, høyeffektivt vannreduserende middel og andre materialer, og brukte det til byggingen av Huanggou pumpekraftverk.
I tillegg, i svært kalde områder, hvis betongen som er i kontakt med vann har små sprekker, vil vannet trenge inn i sprekkene om vinteren. Med den kontinuerlige fryse-tine-syklusen vil betongen gradvis bli ødelagt. Betongplaten på hoveddemningen i det øvre reservoaret til pumpekraftverket spiller en rolle for vannretensjon og forebygging av lekkasje. Hvis det er mange sprekker, vil demningens sikkerhet bli betydelig redusert. Byggeteamet til Huanggou pumpekraftverk har utviklet en type sprekkbestandig betong – ved å tilsette ekspansjonsmiddel og polypropylenfiber ved blanding av betong, reduseres forekomsten av betongsprekker og forbedres ytterligere frostmotstanden til betongplatens frontplate.
Hva om det er sprekker på betongoverflaten av demningen? Byggeteamet har også satt opp en frostbestandig linje på overflaten av panelet – ved hjelp av håndskrapt polyurea som et beskyttende belegg. Håndskrapt polyurea kan kutte kontakten mellom betong og vann, bremse utviklingen av fryse-tine-skader på fasadebetong, og også forhindre at andre skadelige ingredienser i vannet eroderer betongen. Den har funksjoner som vanntett, anti-aldring, frost-tine-motstand, osv.
Frontplaten til en betongdemning med steinfylling støpes ikke på én gang, men konstrueres i seksjoner. Dette resulterer i en strukturell skjøt mellom hver panelseksjon. Den vanlige anti-sigbehandlingen er å dekke en gummiplate på den strukturelle skjøten og feste den med ekspansjonsbolter. Om vinteren i svært kalde områder vil reservoarområdet bli utsatt for tykkere ising, og den ekspansjonsbolten vil fryse sammen med islaget og forårsake skader fra isuttrekking. Huanggou pumpekraftverk tar i bruk en innovativ struktur av en komprimerbar beleggtype, som løser problemet med strukturelle skjøter skadet av isuttrekking. 20. desember 2021 vil den første enheten til Huanggou pumpekraftverk bli satt i drift for kraftproduksjon. Vinterdrift har vist at denne strukturtypen kan forhindre skade på panelstrukturelle skjøter forårsaket av isuttrekking eller frostekspansjonsekstrudering.
For å fullføre prosjektet så snart som mulig, forsøkte byggegruppen å gjennomføre vinterbygging. Selv om det nesten ikke er noen mulighet for vinterbygging utendørs, er det underjordiske kraftverket, vanntransporttunnelen og andre bygninger i pumpekraftverket dypt nedgravd og har byggeforhold. Men hvordan støpe betong om vinteren? Byggegruppen skal sette isolasjonsdører for alle åpningene som forbinder de underjordiske hulrommene med utendørs, og installere 35 kW varmluftsvifter inni dørene. Betongblandesystemet er helt lukket, og varmeanlegg er satt opp innendørs. Før blanding, vask betongblandesystemet med varmt vann. Beregn mengden grovt og fint tilslag om vinteren i henhold til mengden betongjordarbeid som kreves for vinterstøping, og transporter dem til tunnelen for lagring før vinteren. Byggegruppen varmer også opp tilslaget før blanding, og legger "bomullspolstrede klær" på alle blandebilene som transporterer betong for å sikre at temperaturen opprettholdes under betongtransport. Etter den første støpingen av betongen skal betongoverflaten dekkes med varmeisolerende teppe og om nødvendig dekkes med elektrisk teppe for oppvarming. På denne måten minimerte byggeteamet påvirkningen av kaldt vær på prosjektets konstruksjon.
Sikring av sikker drift av pumpekraftverk i ekstremt kalde områder
Når et pumpekraftverk pumper vann eller genererer elektrisitet, vil vannstanden i øvre og nedre reservoarer endre seg konstant. Om vinteren, når pumpekraftverket har driftsoppgaver hver dag, vil det dannes et flytende isdekke i midten av reservoaret, og en ring av knust isbelte vil dannes utenfor. Isdekket vil ikke ha stor innvirkning på driften av pumpekraftverket, men hvis kraftsystemet ikke trenger at pumpekraftverket skal være i drift over lengre tid, kan de øvre og nedre reservoarene være frosset. Selv om det er nok vann i reservoaret til pumpekraftverket på dette tidspunktet, kan ikke vannforekomsten strømme gjennom på grunn av manglende kontakt med atmosfæren, og tvungen drift vil medføre sikkerhetsrisikoer for vannforsyningsstrukturer og enhetsutstyr og -anlegg.
Byggeteamet utførte en spesialstudie av vinterdriftsmodusen til pumpekraftverk. Forskningen viser at distribusjonsoperasjonen er nøkkelen til å sikre sikker drift av pumpekraftverk om vinteren. I kalde vintermåneder genererer minst én enhet strøm eller pumper vann i mer enn 8 timer hver dag, noe som kan forhindre at reservoaret danner en fullstendig iskappe. Når distribusjonssystemet til strømnettet ikke kan oppfylle ovennevnte betingelser, skal det iverksettes tiltak mot ising og isbrytning.
For tiden finnes det tre hovedtiltak mot is og isbryting for reservoarer og slusebrønner i pumpekraftverk: kunstig isbryting, høytrykksgassoppblåsing og isbryting med vannpumpespyling.
Kostnaden for kunstig isbryting er lav, men driftstiden for personellet er lang, risikoen er høy, og sikkerhetsulykker er lett å oppstå. Høytrykksgassoppblåsingsmetoden går ut på å bruke trykkluften som sprutes ut av luftkompressoren i dypt vann for å sprute ut en sterk varmvannsstrøm, som kan smelte islaget og forhindre dannelse av nytt islag. Huanggou pumpekraftverk bruker metoden med vannpumpespyling og isbryting, det vil si at den nedsenkbare pumpen brukes til å pumpe opp dypt vann, og deretter sprutes vannet ut gjennom dysehullet på dyserøret for å danne en kontinuerlig vannstrøm, for å forhindre ising av den lokale vannoverflaten.
Flyteis som trenger inn i strømningskanalen er en annen risiko for pumpekraftverk i vinterdrift, noe som kan skade hydrauliske turbiner og annet mekanisk utstyr. Ved begynnelsen av byggingen av Huanggou pumpekraftverk ble det utført modelltester, og den kritiske hastigheten til flyteis som trenger inn i kanalen ble beregnet til å være 1,05 m/s. For å redusere strømningshastigheten har Huanggou pumpekraftverk designet innløps- og utløpsseksjonen til å være stor nok, og satt strømningshastighets- og temperaturovervåkingsseksjonene på forskjellige høyder av innløp og utløp. Etter en vinterovervåking fant ikke personalet ved kraftverket flyteis som kom inn i strømningskanalen.
Forberedelsesperioden for Huanggou pumpekraftverk starter i januar 2016. Den første enheten vil bli satt i drift for kraftproduksjon 20. desember 2021, og den siste enheten vil bli satt i drift for kraftproduksjon 29. juni 2022. Den totale byggeperioden for prosjektet er seks og et halvt år. Sammenlignet med samme type pumpekraftverkprosjekter i Kina, har ikke byggeperioden for Huanggou pumpekraftverk sakket akterut fordi det ligger i svært kalde områder. Etter å ha opplevd testen av en kald vinter, fungerer alle hydrauliske konstruksjoner, utstyr og anlegg ved Huanggou pumpekraftverk normalt. Spesielt er den maksimale lekkasjen bak betongoverflaten av steinfyllingsdammen i det øvre reservoaret bare 4,23 l/s, og lekkasjeindeksen er på det ledende nivået blant jordfjelldammer av samme skala i Kina. Enheten starter med utsendelse, reagerer raskt og opererer stabilt. Den påtar seg oppgavene til Northeast Power Grid for å møte toppen om sommeren, vinteren og ved viktige festivaler, og sikrer sikker og stabil drift av Northeast Power Grid.
Publisert: 17. november 2022
