Согласно Кодексу по проектированию гидротехнических сооружений, устойчивых к замерзанию, бетон F400 должен использоваться для частей сооружений, которые важны, сильно замерзают и которые трудно ремонтировать в районах с суровыми холодами (бетон должен выдерживать 400 циклов замораживания-оттаивания). Согласно этой спецификации, бетон F400 должен использоваться для лицевой плиты и подошвенной плиты выше уровня мертвой воды верхней водохранилищной плотины из каменно-набросной плотины гидроаккумулирующей электростанции Хуангоу, области колебания уровня воды на входе и выходе верхнего водохранилища, области колебания уровня воды на входе и выходе нижнего водохранилища и других частей. До этого не было прецедента применения бетона F400 в отечественной гидроэнергетике. Для приготовления бетона F400 строительная группа провела многочисленные исследования в отечественных научно-исследовательских институтах и среди производителей добавок для бетона, поручила профессиональным компаниям провести специальные исследования, приготовила бетон F400, добавив в него микрокремнезем, воздухововлекающую добавку, высокоэффективную водоредуцирующую добавку и другие материалы, и применила его при строительстве гидроаккумулирующей электростанции Хуангоу.
Кроме того, в районах с суровыми холодами, если бетон, контактирующий с водой, имеет небольшие трещины, вода будет проникать в трещины зимой. При непрерывном цикле замерзания-оттаивания бетон будет постепенно разрушаться. Бетонная лицевая плита главной плотины верхнего водохранилища ГАЭС играет роль удержания воды и предотвращения просачивания. Если трещин много, безопасность плотины будет серьезно снижена. Строительная группа ГАЭС Хуангоу разработала вид трещиностойкого бетона — добавляя расширяющую добавку и полипропиленовое волокно при смешивании бетона, чтобы уменьшить возникновение трещин в бетоне и еще больше улучшить морозостойкость бетона лицевой плиты.
Что делать, если на бетонной поверхности плотины есть трещины? Строительная бригада также установила линию морозостойкости на поверхности панели, используя вручную соскобленную полимочевину в качестве защитного покрытия. Соскобленная вручную полимочевина может прервать контакт между бетоном и водой, замедлить развитие повреждений бетона лицевой плиты от замерзания-оттаивания, а также предотвратить эрозию бетона другими вредными ингредиентами в воде. Она обладает функциями водонепроницаемости, защиты от старения, устойчивости к замерзанию-оттаиванию и т. д.
Лицевая плита бетонной облицовки плотины из каменно-набросного материала не отливается за один раз, а строится секциями. Это приводит к образованию структурного шва между каждой секцией панели. Обычная противофильтрационная обработка заключается в том, чтобы накрыть структурный шов резиновой накладкой и закрепить ее с помощью распорных болтов. Зимой в районах с сильными холодами область водохранилища будет подвергаться более толстому обледенению, а открытая часть распорного болта будет замерзать вместе со слоем льда, что приведет к повреждению от вытягивания льда. Гидроаккумулирующая электростанция Хуангоу инновационно использует конструкцию типа сжимаемого покрытия, которая решает проблему структурных швов, поврежденных от вытягивания льда. 20 декабря 2021 года первый блок Гидроаккумулирующей электростанции Хуангоу будет введен в эксплуатацию для выработки электроэнергии. Зимняя эксплуатация доказала, что этот тип конструкции может предотвратить повреждение структурных швов панелей, вызванное вытягиванием льда или экструзией расширения от мороза.
Чтобы завершить строительство проекта как можно скорее, строительная группа попыталась выполнить зимнее строительство. Хотя возможности зимнего строительства на открытом воздухе практически нет, подземная электростанция, водопроводный туннель и другие здания гидроаккумулирующей электростанции глубоко зарыты под землей и имеют строительные условия. Но как заливать бетон зимой? Строительная группа должна установить изоляционные двери для всех проемов, соединяющих подземные пещеры и наружную часть, и установить вентиляторы горячего воздуха мощностью 35 кВт внутри дверей; Система смешивания бетона полностью закрыта, а отопительные приборы установлены внутри помещения. Перед смешиванием промойте систему смешивания бетона горячей водой; Рассчитать количество крупного и мелкого заполнителя зимой в соответствии с объемом бетонных земляных работ, необходимых для зимней заливки, и перевезти их в туннель для хранения перед зимой. Строительная группа также нагревает заполнители перед смешиванием и надевает «ватные тампоны» на все автобетоносмесители, перевозящие бетон, чтобы гарантировать поддержание температуры во время транспортировки бетона; После первоначального схватывания бетонной заливки поверхность бетона должна быть покрыта теплоизоляционным одеялом и, при необходимости, накрыта электрическим одеялом для обогрева. Таким образом, строительная бригада минимизировала влияние холодной погоды на строительство проекта.
Обеспечение безопасной эксплуатации гидроаккумулирующих электростанций в регионах с суровым холодом
Когда гидроаккумулирующая электростанция качает воду или вырабатывает электроэнергию, уровень воды в верхних и нижних водохранилищах будет постоянно меняться. В холодную зиму, когда гидроаккумулирующая электростанция имеет ежедневные рабочие задачи, в центре водохранилища будет образовываться плавающий ледяной покров, а снаружи — кольцо из дробленого льда. Ледяной покров не окажет большого влияния на работу гидроаккумулирующей электростанции, но если энергосистеме не нужна работа гидроаккумулирующей электростанции в течение длительного времени, верхние и нижние водохранилища могут замерзнуть. В это время, хотя в водохранилище гидроаккумулирующей электростанции достаточно воды, водный объект не может течь из-за невозможности соединения с атмосферой, а форсированная эксплуатация создаст риски безопасности для сооружений водоснабжения, оборудования и установок агрегата.
Строительная группа провела специальное исследование зимнего режима работы гидроаккумулирующих электростанций. Исследование показало, что диспетчерская работа является ключом к обеспечению безопасной работы гидроаккумулирующих электростанций в зимний период. В холодную зиму по крайней мере один блок вырабатывает электроэнергию или качает воду более 8 часов в сутки, что может помешать образованию на водохранилище полной ледяной шапки; когда диспетчерская работа электросети не может обеспечить вышеуказанные условия, необходимо принять меры по борьбе с гололедом и разрушению льда.
В настоящее время применяются три основных метода борьбы с обледенением и ледоломом водохранилищ и шлюзовых скважин гидроаккумулирующих электростанций: искусственное ледоколирование, нагнетание газа высокого давления и ледокол промывкой водяными насосами.
Стоимость метода искусственного ледолома низкая, но время работы персонала долгое, риск высок, и легко происходят несчастные случаи. Метод накачки газом высокого давления заключается в использовании сжатого воздуха, выбрасываемого воздушным компрессором в глубокую воду, для выброса сильного потока теплой воды, который может растопить слой льда и предотвратить образование нового слоя льда. На гидроаккумулирующей электростанции Хуангоу используется метод промывки водяным насосом и ледолома, то есть погружной насос используется для выкачивания глубокой воды, а затем вода выбрасывается через отверстие для струи на струйной трубе, чтобы сформировать непрерывный поток воды, чтобы предотвратить обледенение местной поверхности воды.
Еще одним риском работы гидроаккумулирующей электростанции в зимнее время является попадание плавающего льда в проточный канал, что может повредить гидротурбины и другое механическое оборудование. В начале строительства гидроаккумулирующей электростанции Хуангоу были проведены модельные испытания, и критическая скорость попадания плавающего льда в канал была рассчитана как 1,05 м/с. Для того чтобы уменьшить скорость потока, гидроаккумулирующая электростанция Хуангоу спроектировала входной и выходной участок достаточно большим, а также установила секции контроля скорости потока и температуры на разных высотах входа и выхода. После зимнего мониторинга сотрудники электростанции не обнаружили плавающего льда в проточный канал.
Подготовительный период ГАЭС Хуангоу начинается с января 2016 года. Первый блок будет введен в эксплуатацию для выработки электроэнергии 20 декабря 2021 года, а последний блок будет введен в эксплуатацию для выработки электроэнергии 29 июня 2022 года. Общий срок строительства проекта составляет шесть с половиной лет. По сравнению с аналогичными проектами ГАЭС в Китае, срок строительства ГАЭС Хуангоу не отстает, поскольку она расположена в суровых холодных районах. После испытания холодной зимой все гидротехнические сооружения, оборудование и сооружения ГАЭС Хуангоу работают в штатном режиме. В частности, максимальная утечка за бетонной облицовкой каменно-набросной плотины верхнего водохранилища составляет всего 4,23 л/с, а индекс утечки находится на лидирующем уровне среди каменно-земляных плотин того же масштаба в Китае. Агрегат запускается с диспетчеризацией, быстро реагирует и работает стабильно. Он берет на себя задачи Северо-восточной энергосистемы по обеспечению пиковых нагрузок летом, зимой и во время важных праздников, а также обеспечивает безопасную и стабильную работу Северо-восточной энергосистемы.
Время публикации: 17 ноября 2022 г.
