抽水蓄能電站泥沙影響和處理策略的相關(guān)思考

閔麗

(國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京 100161)

抽水蓄能電站泥沙影響和處理策略的相關(guān)思考

閔麗

(國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京 100161)

通過分析泥沙對(duì)抽水蓄能電站的影響，從使用岸邊庫法、水庫防沙排沙、進(jìn)出水口防排沙、管理力度等方面，闡述了抽水蓄能電站泥沙的處理策略，從而保障抽水蓄能電站的正常運(yùn)行。

抽水蓄能電站，泥沙，水庫，電力系統(tǒng)

0 引言

抽水蓄能電站在我國建設(shè)的時(shí)間較晚，在20世紀(jì)60年代后才對(duì)其開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)研究，至今我國建設(shè)完成的抽水蓄能電站達(dá)到12余座?，F(xiàn)階段因?yàn)楦餍袠I(yè)對(duì)電能的需求不斷增多，致使電力系統(tǒng)的容量明顯增加，并且電網(wǎng)內(nèi)部的峰谷差逐漸變大，為此需要對(duì)電力系統(tǒng)原有的調(diào)峰電源進(jìn)行更換。抽水蓄能電站具有調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相以及處理緊急事故的特點(diǎn)，其對(duì)電力系統(tǒng)有一定的積極作用，電力企業(yè)需要加大對(duì)其的研究力度。

1 對(duì)抽水蓄能電站泥沙影響進(jìn)行分析

泥沙對(duì)抽水蓄能電站的影響主要包括以下兩方面:第一，對(duì)泥沙淤積影響進(jìn)行分析。當(dāng)水庫出現(xiàn)泥沙淤積時(shí)其庫容量會(huì)明顯減少，對(duì)引水、排沙建筑物的布置、抽水蓄能電站的出力以及水庫的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定不利影響。如果建筑物的出口或者進(jìn)口被泥沙淤泥堵塞時(shí)，導(dǎo)致建筑物不能進(jìn)行正常的使用，并且對(duì)整體工程安全產(chǎn)生很大的影響。抽水蓄能電站的上水庫和下水庫在水流往復(fù)運(yùn)動(dòng)和升降方面波動(dòng)較大且變化的次數(shù)較多，如果其在發(fā)電或者抽水過程中帶有一定量的泥沙會(huì)使水庫出現(xiàn)淤積的情況，抽水蓄能電站在庫水靜止時(shí)間方面比常規(guī)水電站短，并且其進(jìn)水口和出水口周圍的水流具有揚(yáng)沙作用，導(dǎo)致泥沙沉積的速度變慢，形成的淤積形狀具有不規(guī)則的特點(diǎn)。第二，對(duì)泥沙磨損影響進(jìn)行分析。過多的泥沙會(huì)對(duì)機(jī)組造成嚴(yán)重磨損，機(jī)組磨損后會(huì)出現(xiàn)一些嚴(yán)重的問題，例如:水輪機(jī)的工作效率和抽水蓄能電站的出力大大降低，并且機(jī)組檢修的次數(shù)增加，檢修周期明顯縮短。通過泥沙模型試驗(yàn)得知造成機(jī)組磨損可能和含沙水流、受損部件的速度以及泥沙沖擊過流部件的角度有很大的關(guān)系，相對(duì)速度和沖擊的角度越大機(jī)組磨損的情況越嚴(yán)重。除此之外含沙量、泥沙粒徑大小、硬度、顆粒的形狀以及部件質(zhì)量等對(duì)機(jī)組磨損情況也有一定影響。

經(jīng)過對(duì)水輪機(jī)和水泵水輪機(jī)泥沙磨損現(xiàn)象進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)組磨損的部件主要包括轉(zhuǎn)輪、抗磨板、活動(dòng)導(dǎo)葉以及止漏環(huán)等;在高水頭機(jī)組中止漏環(huán)和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的損壞較為嚴(yán)重，上述部件被損壞后機(jī)組會(huì)出現(xiàn)大量漏水的情況，工作效率明顯降低，并且不能正常的進(jìn)行停機(jī)，這存在很大的安全隱患。

2 抽水蓄能電站泥沙處理策略

第一，使用岸邊庫的方法。在抽水蓄能電站樞紐布置條件允許以及岸邊庫同河流水庫方案基本一致時(shí)需要最大程度的使用岸邊庫的方法，使用此種方法可以有效的解決水庫泥沙問題，并且使樞紐布置向簡單化的方向發(fā)展，使抽水蓄能電站運(yùn)行的安全性大大提高。下面通過具體案例進(jìn)行說明:

以某抽水蓄能電站為例，其裝機(jī)的規(guī)模是3.5×250 MW，額定水頭是582 m，轉(zhuǎn)速為450 r/min。下水庫布置在多沙的河流之上，經(jīng)過調(diào)查得知此水庫的平均流量是11.6 m3/s，平均懸疑質(zhì)沙量是698萬t，平均含沙量為16.3 kg/m3，泥沙的直徑在0.038 mm～0.042 mm之間，平均直徑為0.040 mm，來沙的時(shí)間主要在汛期，6月～8月的來沙量高達(dá)651.2萬t。相關(guān)人員經(jīng)過仔細(xì)比較分析后將下水庫移至支溝中使用岸邊庫的方法，將其與河流邊的距離控制在450 m～550 m之間，并且將其同原河道的渾水進(jìn)行隔開處理，抽水蓄能電站選用水質(zhì)較佳的水進(jìn)行初期沖水以及運(yùn)行補(bǔ)水過程，抽出的水不僅達(dá)到了飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，并且下水庫中無泥沙存在。

第二，水庫防沙排沙策略。在水庫周圍修建一些攔沙壩和擋沙砍阻擋泥沙進(jìn)入水庫中，并且設(shè)置一些排沙洞、沖沙底孔以及沖沙閘等設(shè)施對(duì)進(jìn)入水庫中的泥沙進(jìn)行排除。使用水庫蓄清排渾以及低水位拉沙的排沙調(diào)度方法減少上水庫和下水庫出現(xiàn)泥沙淤積的情況，并且對(duì)進(jìn)水口和出水口的高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在使用防沙和排沙方法時(shí)因?yàn)槟嗌秤?jì)算過程的精確度不高以及泥沙模型試驗(yàn)有一定的局限性等原因，防沙和排沙的設(shè)施不能同時(shí)進(jìn)行，工作人員需要對(duì)使用的時(shí)間進(jìn)行明確，從而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

第三，進(jìn)水口和出水口的防沙、排沙策略。其一，對(duì)進(jìn)水口和出水口的底坎高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證其高度比出孔前緣水庫泥沙沖淤平衡時(shí)的高度大2.1 m～3.1 m;其二，在進(jìn)水口和出水口的上游位置修建一些擋沙坎，并且擋沙坎的高度必須高于河床泥沙淤積的高度;其三，在進(jìn)水口和出水口的下游修建沉沙池，其作為擋沙坎的有效輔助設(shè)施。

第四，減少機(jī)組磨損的策略。為了最大程度的減少機(jī)組出現(xiàn)磨損的情況，管理人員需要對(duì)主要磨損的部件在設(shè)計(jì)、選購、安裝以及修護(hù)等方面有足夠的重視，根據(jù)實(shí)際情況和需求設(shè)計(jì)正確的部件，采購人員在購進(jìn)部件時(shí)需要對(duì)其質(zhì)量和相關(guān)性能進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證購進(jìn)的部件不存在質(zhì)量問題;嚴(yán)格按照說明對(duì)相應(yīng)部件進(jìn)行安裝，并且在安裝后需要進(jìn)行多次檢查，保證部件不存在安裝錯(cuò)誤或者安裝不到位的情況;除此之外抽水蓄能電站需要定期對(duì)部件進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，如果發(fā)現(xiàn)部件存在問題需要及時(shí)的進(jìn)行更換。通過上述方法可以使部件的質(zhì)量和抗磨性能提高，進(jìn)而保證部件可以正常的運(yùn)行發(fā)揮其應(yīng)有作用。

第五，合理進(jìn)行運(yùn)用并且加大管理的力度。其一，抽水蓄能電站需要對(duì)管理人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，使其管理水平和工作能力有所提高，對(duì)電力調(diào)度和負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)、合理的分配，進(jìn)而使電站可以正常的運(yùn)行。其二，加大系統(tǒng)負(fù)荷管理的力度，從而減少低負(fù)荷運(yùn)行情況出現(xiàn)的幾率。其三，對(duì)水泵的運(yùn)行水位進(jìn)行觀察，如果其運(yùn)行水位較低時(shí)需要及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整，減少水泵出現(xiàn)故障問題。其四，在來沙量較大時(shí)并且故障較嚴(yán)重時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行排沙處理，此種方法是減少泥沙不利影響的最佳措施，排沙人員需要使用正確的排沙方法以最快的速度完成減少排沙時(shí)間，從而減少對(duì)電站經(jīng)濟(jì)效益的不利影響。其五，對(duì)泥沙進(jìn)行觀測和試驗(yàn)。抽水蓄能電站需要使用一些先進(jìn)的設(shè)備和儀器對(duì)泥沙進(jìn)行觀測，并且對(duì)水庫淤積的數(shù)量、位置、形狀以及過機(jī)泥沙的含沙量、粒徑等進(jìn)行仔細(xì)的檢測，使用有效的措施及時(shí)進(jìn)行解決。

3 結(jié)語

從上文可知泥沙對(duì)抽水蓄能電站的影響主要有泥沙淤泥以及機(jī)組磨損兩種。此篇文章對(duì)減少泥沙影響提出了使用岸邊庫的方法、水庫防沙排沙策略、進(jìn)水口和出水口的防沙排沙策略、減少機(jī)組磨損的策略以及合理進(jìn)行運(yùn)用并且加大管理的力度等，希望抽水蓄能電站借鑒上文內(nèi)容對(duì)現(xiàn)存問題進(jìn)行調(diào)整，從而使抽水蓄能電站可以正常運(yùn)行。

［1］ 徐 飛，陳 磊，金和平，等.抽水蓄能電站與風(fēng)電的聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行建模及應(yīng)用分析［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37(1): 149-154.

［2］ 梁艷萍，燕秀龍，于鴻浩，等.抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)端部磁場及結(jié)構(gòu)件損耗分析計(jì)算［J］.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，31 (6):21-29.

［3］ 梁 亮，李普明，劉嘉寧，等.抽水蓄能電站自主調(diào)頻控制策略研究［J］.高電壓技術(shù)，2015，41(10):3288-3295.

［4］ 趙慧明，湯立群，毛遠(yuǎn)意，等.潮間帶微生物系統(tǒng)對(duì)海岸泥沙影響研究進(jìn)展［J］.水道港口，2014(4):445-452.

［5］ 錢 進(jìn)，高龍剛.鐵基灣圍墾工程對(duì)潮流泥沙影響的數(shù)值計(jì)算與分析［J］.中國水運(yùn)(下半月)，2013，13(8):151-153.

On influence of mud and sand on pumped storage power station and its treatment strategies

Min Li
(State Grid Xinyuan Company Ltd Technology Center，Beijing 100161，China)

By analyzing the influence of the mud and sand on the pumped storage power station，the paper illustrates the treatment strategies of the mud and sand in some pumped storage power station from the bank slope method，anti-sand and desilting of reservoir，anti-sand and desilting at entrance and exit，and management，so as to ensure the operation of the power station.

pumped storage power station，mud and sand，reservoir，power system

X703

A

1009-6825(2016)35-0128-02

2016-10-10

閔 麗(1981-)，女，工程師