薩揚-舒申斯克水電站(薩揚-舒申斯克水電站)

薩揚-舒申斯克水電站(Саяно-Шушенская ГЭС) 是蘇聯最大的水電站。建於西伯利亞的葉尼塞河上。採用單機容量為64萬千瓦的大機組，裝機總容量640萬千瓦，年發電量235億度。是俄羅斯和亞洲20世紀已建最大水電站。 薩揚-舒申斯克水電站於1968年9月動工，1987年建成，歷經20年。

基本介紹

• 中文名：薩揚-舒申斯克水電站
• 外文名：Саяно-Шушенская ГЭС
• 地點：西伯利亞的葉尼塞河
• 動工時間：1968年9月
• 建成時間：1987年
• 年發電量：235億度
• 裝機總容量：640萬千瓦

概述

薩揚---舒申斯克水電站於1968年9月動工，1987年建成，歷經20年。其間曾採用臨時進水口和臨時水輪機轉輪,在低水頭60米（相當於設計水頭194米的32%）下提前發電，取得了較好的經濟效益，是蘇聯水電站建設中的一項重要經驗。

薩揚---舒申斯克水電站

薩揚---舒申斯克水電站

葉尼塞河上游地區年平均氣溫為 1.5℃，最低氣溫-42℃,壩區冬季施工條件較差。電站壩址處河水的平均年徑流量為467億立方米，平均流量1480立方米/秒。水庫總庫容313億立方米。水庫消落水深40米,相應有效庫容為153億立方米。大壩高242米，是世界上迄今已建重力拱壩中最高的。大壩頂長1083米，壩基寬100米，迎水面為垂直狀,平面呈弧形，半徑為600米。溢流孔11個，設計泄水量13600立方米/秒。電站廠房在大壩下游，也呈弧形，連安裝間共長288米。

電站選用混流式水輪機，轉輪直徑6.77米，額定轉速142.8轉/分。設計水頭194米，過流能力358立方米/秒，額定出力65萬千瓦。在最大水頭212米時,出力可達73.5萬千瓦。轉輪重156噸,整體水運。發電機額定出力71.5萬千伏安，最大出力73.6萬千伏安。轉子採用強制式風冷，定子採用水內冷。

變壓器採用擴大單元結線，每兩台發電機與一組容量為160萬千伏安的單相升壓變壓器相聯。每台單相變壓器為53.3萬千伏安。電站生產的電能經變壓器升壓至500千伏,經超高壓輸電線聯入西伯利亞聯合電力系統。

自然特徵

氣候、水文 流域受寒冷的北冰洋氣團影響，大陸性氣候明顯，寒冷季節在北部從9月末至第二年的6月中旬；南部從10月中旬開始，直至翌年4月末結束，持續時間長而寒冷。即使在夏季，北部也很寒冷。7月極北部的氣溫為2—4℃，南部20—24℃。夏季，晝夜氣溫變化很大，白天氣溫可以達到35 ℃，而在日落後的陰涼地方，氣溫則町降到5℃。北部7月的平均氣溫為8～12℃，有時還有霜凍；南部氣溫較高，7月平均氣溫為18—20℃ ，1月平均氣溫為—20℃。

在葉尼塞河流域，結冰期由北向南從200多天到150—170天不等。凍結期北方從l0月開始，南方從11月或12月開始。

此電站是葉尼塞河梯級的第4級，位於克拉斯諾雅爾斯克水電站上游，是建立薩彥地區生產綜合體的基柱。薩彥地區生產綜合體位於從西薩彥至楚雷姆的克拉斯諾雅爾斯克邊疆區的西南部(這裡有有色金屬、稀有金屬、煤、鐵、石灰石等礦藏)，是一個擁有不同工業部門(主要是有色冶金和機械製造業)的經濟實體。

樞紐布置

水文和水能，葉尼塞河薩揚舒--申斯克壩址以上流域面積18萬平方公里，平均年徑流量467億立方米，平均年輸沙量441.5萬t，平均含沙量0.095kg/立方米。薩揚舒申斯克水庫正常蓄水位540m，相應庫容313億立方米，水庫回水長度290km，面積583平方公里，死水位500m，調節庫容153億立方米，相當於年徑流量的33%，可進行多年調節，為葉尼塞河的龍頭水庫。其下游為瑪因(MafiHCKaa)反調節水電站，正常蓄水位326m，水頭19m，裝機容量45萬kW，1986年建成。

大壩工程 薩揚--舒申斯克壩址區地質為堅硬的變質石英岩，抗壓強度達150MPa。混凝土重力拱壩最大壩高242m，為世界已建最高的重力拱壩。壩頂高程547m，壩軸線半徑670m，壩頂弧線長1066.1m。壩體斷面上游面垂直，下游面壩坡從上部1:0.05漸變至下部1:0.7。壩頂寬25m，最大壩底寬114m。沿壩頂自右至左分4部分：右岸非溢流壩段，溢流壩段，廠房壩段及左岸非溢流壩段。壩體混凝土量達850萬立方米，是世界已建重力拱壩中最大的。薩揚舒申斯克水電站平面布置。

溢流壩段長189．6m，設11箇中孔，進口高程479m，溢流面出口設弧形閘門，各寬5m、高6m，最大水頭116.7m，泄洪能力13600立方米/秒。下設兩道壩消力塘消能。

廠房壩段長331.8m，設10個進水口，各寬7.5m、高11.5m，進口高程479m。大壩下游面設外包混凝土背管，內徑7.5m。壩後廠房長288m，寬36m。

左右岸非溢流壩段，分別長246.2m和298.5m。發電設備 廠房內安裝10台64萬kW機組，水輪機轉輪直徑6.77m，額定水頭194m，額定流量360立方米/秒，額定轉速142.8r/min，額定容量65萬kW，最大水頭220m時最大出力73.5萬kW。發電機額定容量71.5萬kV?A，最大容量73.6萬kV?A。

主接線採用擴大單元接線，每2台64萬kW機組與1組160萬kV?A的單相升壓變壓器相聯，每台單相變壓器的容量為53.3萬kV?A，升壓至500kV。

變電站位於左岸下游lkm處，用500kV輸電線聯入西伯利亞電網。該電網內水電、火電容量約各占一半。建設情況及提前發電措施 工程所在葉尼塞河上游，處於西伯利亞偏僻地區，交通不便。年平均氣溫1.5℃，最低達一42℃。冬季長且氣溫低，施工條件較差。

工程施工

工程於1963年起進行施工準備，修建進場道路，進行場地建設。1968年9月開始建第1期圍堰，1972年10月起澆築大壩溢流壩段混凝土。1975年建第2期圍堰，當年10月截流，1976年起澆築廠房壩段混凝土。截至1977年底共澆築混凝土202萬立方米，5年內平均每年澆築混凝土僅40萬立方米左右，施工進度緩慢。

為了提前發揮效益，採取低水頭先發電的措施，在壩體內另設較低的臨時進水口引水發電。1號、2號臨時進水口底坎高程設在369.5m(比設計進水口底坎高程479m低109.5m)。首批2台機組採用臨時轉輪，直徑6.05m，水頭60m時出力15.5萬kW，140m時出力40萬kW，帶動發電機降低出力運行。同時，1978年加快混凝土澆築速度，達到所設拌和樓年生產能力120萬立方米，使大壩混凝土澆築量共達322萬立方米，為大壩總混凝土量的38%，大壩前緣達到386m高程，蓄水至383m時，通過臨時進水口及所接臨時壓力鋼管，使2台安裝臨時轉輪的水輪發電機組於1978年和1979年提前發電。

3號臨時進水口底坎高程設在400m，4號、5號、6號臨時進水口底坎高程設在426.5m。隨著大壩澆築高程抬高而逐步引水發電。第3台至第6台機組用正常轉輪的水輪機，對結構採取了適當措施，在120m水頭(相當於設計水頭194m的62%)時開始發電。

1號～6號臨時進水口以後用混凝土封堵，改用原設計進水口。1號和2號臨時轉輪也更換為正常轉輪。

薩揚---舒申斯克水電站從修築圍堰工程起，至首台臨時轉輪機組發電為10年。至1985年全部10台機組投產，大壩工程於1987年竣工，完成土石方開挖量1690萬立方米，混凝土澆築量960萬立方米，總工期達19年。

特大事故

2009年8月17日，超負荷運轉的2#機組垂直振動加劇，並瞬間爆發，渦輪連同發電機轉子被強大能量彈射出運轉位置，近200米高程的水壓從機組殘破漏洞中噴射而出，瞬間摧毀了發電廠廠房，正在帶負荷運行的另8台機組在水淹下遭受嚴重過電損傷（另一台因正在檢修未遭受電氣損害）。廠房中機組運行人員瞬間被灌頂洪流吞沒，而一定距離之外的電廠其他部位的工作人員驚愕之下狂命奔逃。第一天公布死亡6人，另60餘人失蹤，幾天后經清點核對，宣布死亡達75人，很多人的屍骨被強大水流裹挾廠房殘骸雜物瞬間衝擊得無影無蹤。許多驚恐萬狀的人一開始以為發生的是垮壩災難，倉皇奔逃後定下神來，驚恐回望中發現大壩仍巋然屹立。若200米高差、數百億立方的頭頂懸湖瞬間垮壩，下游數百里高程以內很難有人來得及逃脫。 這次駭人聽聞的巨型水電廠事故，為全球水利水電設施安全管理提供了一個難得的反面案例。　據俄羅斯媒體報導，俄羅斯西伯利亞地區哈卡斯共和國境內的薩楊－舒申斯克水電站於2009年8月17日在維修過程中變壓器發生爆炸，水電站牆體損毀，機房進水，並造成大量人員傷亡。

俄羅斯薩楊－舒申斯克水電站事故受到世界廣泛關注，影響重大。
綜合外電8月19日報導，羅斯能源部長什馬特科(Sergei Shmatko)稱，西部利亞南部受損水電站的修復至少需要400億盧布（130億美元）。5月24日，根據國際大壩委員會的提議，俄羅斯大壩委員會召開了專題報告會，介紹俄羅斯薩揚-舒申斯克水電站2008年8月17日發生的水電站爆炸事故調查及原因分析，來自各國約100餘名專家和代表參加了會議。
俄羅斯大壩委員會主席的報告主要包括的內容有：1）工程基本情況，2）事故發生的詳細情況，3）事故發生後現場緊急處理措施（搶險及防止次生環境災害），4）事故調查的各級組織工作（政府、管理及國會），4）事故調查結果及原因分析，5）電廠重建工作和冬季運行調度，6）總結經驗教訓。有關事故的詳細情況已在俄羅斯水電網站上有詳細報導。 根據該報告介紹，發生事故的最初原因為一水輪機罩的螺栓發生疲勞破壞，螺栓斷裂後引發轉子向上運動100-150mm，導致轉子被破壞。由於電廠斷電，緊急閘門不能馬上關閉，洪水進入電廠，造成設備短路，引發一系列的破壞以及75名現場工作人員喪生。儘管電廠發生了嚴重的破壞，但是後來對大壩的檢測表明，大壩的安全沒有受到威脅。
發生這次嚴重事故後，有關部門立即組織了搶險，採取各種應急措施，如緊急關閉事故閘門，減少對下游取水安全的影響，並對冬季溢洪道運行作了詳細的調度安排和相應的冰凍監測。更重要的是，在國家政府（Government Commission）、電力運行管理部門（Regulator Commission）和國會（Parliament Commission）相應成立的調查組，電廠的重建工作組也相應成立。經過搶修，該電廠與2009年5月20日投入正常運行，其餘機組在2015年前陸續安裝並投入運行。
經過調查分析，俄羅斯大壩委員會得出初步認識：1）電廠內工作人員儘可能在洪水淹沒高程以上，2）從大壩和擋水建築物安全出發，水輪機應能夠處於安全監管範圍內，如溢洪道這樣的過水建築物在機組不過流情況下應能保持長期運行，並有足夠的泄流能力，特別是在冬季要能安全過流，3）對於電廠機組做調頻或發電運行工況時，在發生極端事故情況下，電廠自動控制系統應能報警，機電設備應能承受一定程度的動荷載，4）對於電廠的自動保護和控制系統，應能起到保護電廠的作用，並防止被洪水破壞，提高整個電廠安全級別，5）水工閘門等設備應能具備在緊急事故條件下手動開啟功能和能力，配置柴油發電電源，6）對於水輪機組設備，應該對機罩等設備的安全進行檢查，設備供應商應提供設備的極限運行條件，機組的振動問題應給予重視，並控制在一定程度內。
與會人員對俄羅斯大壩委員會的報告給予的高度評價，並與報告人進行了討論，代表們更關心從這次慘痛事故中，是否能夠提高電廠安全運行水平，更加規範對電廠的安全運行管理。俄羅斯大壩委員會官員表示，目前的事故分析報告還只是階段成果，還需要繼續做深入的分析和總結，並感謝與會代表對該電廠事故的關注和中肯的建議。