抽水蓄能电站的技术分析研究

抽水蓄能电站的技术分析研究

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