中国水利水电第三工程局有限公司 陕西省 710000
摘要：抽水蓄能电站运行灵活、反应快速，是电力系统调峰和安全保障的重要手段。本文对抽水蓄能电站的技术进行了分析。
关键词：抽水蓄能；电站；关键技术
随着我国经济和社会的发展，电力负荷迅速增长，峰谷差不断加大，用户对电力供应的安全和质量期望值也越来越高。抽水蓄能电站以其调峰填谷的独特运行特性，发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能，将成为我国电力系统有效的、不可或缺的调节工具。
一、抽水蓄能电站概述
抽水蓄能电站又称蓄能式水电站，它是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。其可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。
二、抽水蓄能电站关键技术
1、渗控工程施工技术。抽水蓄能电站的上水库一般在选定位置新建，而下水库大多利用现有水库进行改、扩建。渗控工程是抽水蓄能电站新建水库的关键，尤其是上水库。为获得较大的水头，抽水蓄能电站上水库基本布置在山峰上部，由沟谷或小盆地开挖填围而成。由于无天然径流补给，由下水库抽上来的水很珍贵，再加之山峰上部地质条件差，必须要进行防渗控制。①新建水库防渗方式一般采用全库防渗、局部防渗和不设防渗三类；②库底黏土铺盖填筑施工技术，这种技术解决了库底黏土铺盖填筑施工的分期分区、进料布料、组合碾压、纵横接缝、库岸接头等一系列技术难题，填补了库底黏土铺盖填筑施工的技术空白；③沥青混凝土施工技术。沥青混凝土面板具有防渗性能好、适变形能力强、可快速修补等优点，但对沥青、骨料要求较高，施工复杂、造价相对较高；④陡边坡混凝土面板施工技术，这种技术比较成熟，施工速度快；⑤长陡坡库岸垫层料施工技术，其施工关键技术为布料、加水和碾压。
2、地下洞室群施工技术。地下洞室群洞内风流场复杂，应加强通风系统布置。地下洞室一般在顶部、中部、底部均设有永久隧洞或施工辅助洞室，为各层提供施工通道和施工期通风排烟通道，各层洞室尽量与外界直接沟通，扩大洞内外气体交换断面，减少废气循环。先施工中小型洞室，在贯通前，可在洞口布置风机，向洞内压风（或抽排）达到排烟除尘的目的。但在各洞室相互贯通后，洞内风流场开始变得复杂，应结合各洞口的气压，对洞内的风流场进行模拟演算，并调整压风机的布置。洞室中的长斜井、竖井是洞室群中的重要排风口，先行施工可解决洞室群的通风散烟问题，如无永久的长斜、竖井可利用时，可专门设置排烟竖井。
3、长斜井施工技术
1）导井开挖技术。导井开挖方法有四种，即人工正导井法、人工反导井法、阿力马克爬罐反导井法和反井钻机反导井法。斜井导井开挖目前常用有三种方案：①正、反导井同时进行，上口采用手风钻开挖、人工装渣、卷扬机牵引斗车出渣，下口采用阿力马克爬罐打反导井、自重溜渣；②反井钻机反导井开挖；③多种方法综合应用。
2）扩挖与支护技术。斜井扩挖及喷锚支护，均在卷扬机牵引的钢平台上进行施工，这种高达10m的作业台车共分四层，能满足扩挖钻爆和喷锚支护同时作业，也便于操作手打周边孔和径向锚杆。扩挖石渣通过导井溜渣到下口，再机械出渣。
3）斜井混凝土施工技术。斜井混凝土衬砌一般采用全断面自下而上进行，施工难点是模板技术，有CSM间断滑模、XHM-7型斜井滑模、LSD斜井滑模等三种，CSM间断滑模为国外引进技术，XHM-7型斜井滑模、LSD斜井滑模为国内自行创新技术。LSD斜井滑模系统施工如图1所示。
图1
4）斜井钢衬施工技术。钢衬入井就位、焊接和回填混凝土是施工关键技术。为满足最长钢管节入井、安装卷扬机及作业的空间需要，必须在上弯段进行扩挖，钢衬平移到斜井上口后，由慢速卷扬机牵引台车缓慢下降就位。钢衬外空腔回填混凝土，其混凝土入仓和振捣都非常困难，可创新采用回填微膨胀自密实混凝
土，溜管入仓，不仅进度快，而且质量保证率高。
4、地下厂房施工技术。抽水蓄能电站地下厂房具有跨度大、边墙高、结构复杂、交叉洞室多、围岩不稳定问题突出等特点。根据高度不同，厂房大多分为6层或7层开挖完成。开挖分层的规划，需结合施工通道条件、厂房的结构特点、施工机械性能、相邻洞室及相关构筑物的施工等统筹考虑。第一层的高度宜适当高一些，以确保拱脚以其上部空间的要求。其他层的层高以5-8m为宜，以减小抽槽开挖施工中岩石的夹制影响。厂房的施工工序相对复杂，工期紧。在施工安排上，多采用“平面多工序，立体多层次”的开挖方法。在平面上，钻孔、爆破、出渣、锚杆（索）钻孔安装、混凝土喷护等施工应尽量实现流水作业或穿插施工；在立面上，遵循自上而下的顺序逐级开挖的同时，可考虑由下部施工通道进入厂房施工，实现立体交叉施工。岩壁梁是地下厂房的重要建筑物，其岩台开挖质量将直接影响到桥机的运行安全。岩壁梁一般位于厂房开挖层的第二层或第三层，对于这一层的开挖，按两侧预留保护层、中部抽槽开挖的方式进行。
三、机电安装调试技术
1、座环/蜗壳水压技术。抽水蓄能机组的座环/蜗壳由于工作压力大，在安装过程中需进行严格的水压试验和保压工作，目的是检验座环/蜗壳焊缝的焊接质量和蜗壳变形是否符合设计要求，以及在蜗壳周边混凝土浇筑过程中提供保压浇筑和回填灌浆条件，其方法步骤如下：
1）准备工作。安装座环内封筒及密封、下机坑里衬安装，以及蜗壳上的测压管及压力表，在座环/蜗壳的X、-X，Y、-Y四个方向使用型材设置测量支架，在4个蜗壳断面的座环法兰面布置4块百分表，座环内侧精加工面的水平布置8块百分表，在蜗壳外侧蜗壳中心线上布置4块百分表，监测试验时座环/蜗壳的变形及水平变化。
2）启动试压泵进行试压泵本体试验，调整安全阀最大压力值，试验过程中压力变化允许值为额定压力的±3％。
3）对蜗壳进行充水，关闭充水阀，逐级升压每升一级保压5min，降压一次后再升压，最高实验压力为设计压力的1.5倍。
4）整个水压试验时间由专门人员计时，对试验数据做好详细记录，在每个保压阶段认真检查座环/蜗壳的焊缝有无渗漏、裂纹、变形等，并记录监控座环的百分表读数，检查各封堵孔与座环内封筒封堵有无渗漏。
5）蜗壳保压。蜗壳水压试验合格后，降低至蜗壳保压值（一般为0.5倍设计水压），在蜗壳保压状态下浇筑混凝土。混凝土浇筑时在座环法兰面布置百分表监测座环水平变化，在蜗壳的进口封头处布置百分表监视蜗壳的位移，并根据实际情况随时调整混凝土浇筑顺序。由于保压浇筑混凝土时间较长，要求专人记录压力变化情况，当压力降至偏差范围（低于5％）时应及时启泵增压。
6）蜗壳排水。蜗壳混凝土浇筑完成后，蜗壳保压28d时间，待回填灌浆全部结束后，将蜗壳最低处的水管阀打开进行排水泄压。
2、推力轴承预调整安装技术。预调整安装方法是在镜板与推力头未组合前利用镜板本身重量作为预压力，采用微米位移传感器检测出各支柱式抗重螺栓的受压量，再根据此受压量进行推力瓦的精确调整，其方法步骤如下：1）镜板放置在水平度（0.02mm/m）已调好的推力瓦上面。2）利用镜板本身重量压在推力瓦上，测量镜板水平度和支柱螺栓受压后的压缩量。3）调整均等三块推力瓦令镜板水平符合0.02mm/m。4）上调其余推力瓦，调整和测量压缩量。5）按上述程序反复起吊镜板，实测推力瓦压缩量，反复调整支柱式螺栓，使实测压缩值均匀一致。6）再按正常程序组装推力轴承。
四、结语
电力供应是现代人类社会发展的基础需求，随着人们生活水平的提升，对电力资源的需求在不断上涨，且对供电服务质量的要求也越来越高。为确保电网的安全稳定运行，抽水蓄能电站作为可调节性且安全较高的特殊电站，逐渐成为保障我国电网的重要举措。
参考文献：
[1]曹芡.抽水蓄能电站关键技术研究[J].中国三峡，2015.
[2]严匡柠.抽水蓄能电站关键技术综述[J].水电与抽水蓄能，2016．
[3]陈泓宇.抽水蓄能电站机电安装调试关键技术[J].水利水电技术，2016.
论文作者:张普育,张建伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：斜井论文; 电站论文; 混凝土论文; 推力论文; 百分表论文; 水库论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;