萨扬-舒申斯克水电站

基本介绍

萨扬---舒申斯克水电站于1968年9月动工，1987年建成，历经20年。其间曾采用临时进水口和临时水轮机转轮,在低水头60米（相当于设计水头194米的32%）下提前发电，取得了较好的经济效益，是苏联水电站建设中的一项重要经验。

叶尼塞河上游地区年平均气温为 1.5℃，最低气温-42℃,坝区冬季施工条件较差。电站坝址处河水的平均年径流量为467亿立方米，平均流量1480立方米/秒。水库总库容313亿立方米。水库消落水深40米,相应有效库容为153亿立方米。大坝高242米，是世界上迄今已建重力拱坝中最高的。大坝顶长1083米，坝基宽100米，迎水面为垂直状,平面呈弧形，半径为600米。溢流孔11个，设计泄水量13600立方米/秒。电站厂房在大坝下游，也呈弧形，连安装间共长288米。

电站选用混流式水轮机，转轮直径6.77米，额定转速142.8转/分。设计水头194米，过流能力358立方米/秒，额定出力65万千瓦。在最大水头212米时,出力可达73.5万千瓦。转轮重156吨,整体水运。发电机额定出力71.5万千伏安，最大出力73.6万千伏安。转子采用强制式风冷，定子采用水内冷。

变压器采用扩大单元结线，每两台发电机与一组容量为160万千伏安的单相升压变压器相联。每台单相变压器为53.3万千伏安。电站生产的电能经变压器升压至500千伏,经超高压输电线联入西伯利亚联合电力系统。

地理环境

气候、水文 流域受寒冷的北冰洋气团影响，大陆性气候明显，寒冷季节在北部从9月末至第二年的6月中旬；南部从10月中旬开始，直至翌年4月末结束，持续时间长而寒冷。即使在夏季，北部也很寒冷。7月极北部的气温为2—4℃，南部20—24℃。夏季，昼夜气温变化很大，白天气温可以达到35 ℃，而在日落后的阴凉地方，气温则町降到5℃。北部7月的平均气温为8～12℃，有时还有霜冻；南部气温较高，7月平均气温为18—20℃ ，1月平均气温为—20℃。

在叶尼塞河流域，结冰期由北向南从200多天到150—170天不等。冻结期北方从l0月开始，南方从11月或12月开始。

此电站是叶尼塞河梯级的第4级，位于克拉斯诺雅尔斯克水电站上游，是建立萨彦地区生产综合体的基柱。萨彦地区生产综合体位于从西萨彦至楚雷姆的克拉斯诺雅尔斯克边疆区的西南部(这里有有色金属、稀有金属、煤、铁、石灰石等矿藏)，是一个拥有不同工业部门(主要是有色冶金和机械制造业)的经济实体。

荣誉及其他

枢纽布置

水文和水能，叶尼塞河萨扬舒--申斯克坝址以上流域面积18万平方公里，平均年径流量467亿立方米，平均年输沙量441.5万t，平均含沙量0.095kg/立方米。萨扬舒申斯克水库正常蓄水位540m，相应库容313亿立方米，水库回水长度290km，面积583平方公里，死水位500m，调节库容153亿立方米，相当于年径流量的33%，可进行多年调节，为叶尼塞河的龙头水库。其下游为玛因(MafiHCKaa)反调节水电站，正常蓄水位326m，水头19m，装机容量45万kW，1986年建成。

大坝工程 萨扬--舒申斯克坝址区地质为坚硬的变质石英岩，抗压强度达150MPa。混凝土重力拱坝最大坝高242m，为世界已建最高的重力拱坝。坝顶高程547m，坝轴线半径670m，坝顶弧线长1066.1m。坝体断面上游面垂直，下游面坝坡从上部1:0.05渐变至下部1:0.7。坝顶宽25m，最大坝底宽114m。沿坝顶自右至左分4部分：右岸非溢流坝段，溢流坝段，厂房坝段及左岸非溢流坝段。坝体混凝土量达850万立方米，是世界已建重力拱坝中最大的。萨扬舒申斯克水电站平面布置。

溢流坝段长189．6m，设11个中孔，进口高程479m，溢流面出口设弧形闸门，各宽5m、高6m，最大水头116.7m，泄洪能力13600立方米/秒。下设两道坝消力塘消能。

厂房坝段长331.8m，设10个进水口，各宽7.5m、高11.5m，进口高程479m。大坝下游面设外包混凝土背管，内径7.5m。坝后厂房长288m，宽36m。

左右岸非溢流坝段，分别长246.2m和298.5m。发电设备 厂房内安装10台64万kW机组，水轮机转轮直径6.77m，额定水头194m，额定流量360立方米/秒，额定转速142.8r/min，额定容量65万kW，最大水头220m时最大出力73.5万kW。发电机额定容量71.5万kV?A，最大容量73.6万kV?A。

主接线采用扩大单元接线，每2台64万kW机组与1组160万kV?A的单相升压变压器相联，每台单相变压器的容量为53.3万kV?A，升压至500kV。

变电站位于左岸下游lkm处，用500kV输电线联入西伯利亚电网。该电网内水电、火电容量约各占一半。建设情况及提前发电措施 工程所在叶尼塞河上游，处于西伯利亚偏僻地区，交通不便。年平均气温1.5℃，最低达一42℃。冬季长且气温低，施工条件较差。

工程施工

工程于1963年起进行施工准备，修建进场道路，进行场地建设。1968年9月开始建第1期围堰，1972年10月起浇筑大坝溢流坝段混凝土。1975年建第2期围堰，当年10月截流，1976年起浇筑厂房坝段混凝土。截至1977年底共浇筑混凝土202万立方米，5年内平均每年浇筑混凝土仅40万立方米左右，施工进度缓慢。

为了提前发挥效益，采取低水头先发电的措施，在坝体内另设较低的临时进水口引水发电。1号、2号临时进水口底坎高程设在369.5m(比设计进水口底坎高程479m低109.5m)。首批2台机组采用临时转轮，直径6.05m，水头60m时出力15.5万kW，140m时出力40万kW，带动发电机降低出力运行。同时，1978年加快混凝土浇筑速度，达到所设拌和楼年生产能力120万立方米，使大坝混凝土浇筑量共达322万立方米，为大坝总混凝土量的38%，大坝前缘达到386m高程，蓄水至383m时，通过临时进水口及所接临时压力钢管，使2台安装临时转轮的水轮发电机组于1978年和1979年提前发电。

3号临时进水口底坎高程设在400m，4号、5号、6号临时进水口底坎高程设在426.5m。随着大坝浇筑高程抬高而逐步引水发电。第3台至第6台机组用正常转轮的水轮机，对结构采取了适当措施，在120m水头(相当于设计水头194m的62%)时开始发电。

1号～6号临时进水口以后用混凝土封堵，改用原设计进水口。1号和2号临时转轮也更换为正常转轮。

萨扬---舒申斯克水电站从修筑围堰工程起，至首台临时转轮机组发电为10年。至1985年全部10台机组投产，大坝工程于1987年竣工，完成土石方开挖量1690万立方米，混凝土浇筑量960万立方米，总工期达19年。

特大事故

2009年8月17日，超负荷运转的2#机组垂直振动加剧，并瞬间爆发，涡轮连同发电机转子被强大能量弹射出运转位置，近200米高程的水压从机组残破漏洞中喷射而出，瞬间摧毁了发电厂厂房，正在带负荷运行的另8台机组在水淹下遭受严重过电损伤（另一台因正在检修未遭受电气损害）。厂房中机组运行人员瞬间被灌顶洪流吞没，而一定距离之外的电厂其他部位的工作人员惊愕之下狂命奔逃。第一天公布死亡6人，另60余人失踪，几天后经清点核对，宣布死亡达75人，很多人的尸骨被强大水流裹挟厂房残骸杂物瞬间冲击得无影无踪。许多惊恐万状的人一开始以为发生的是垮坝灾难，仓皇奔逃后定下神来，惊恐回望中发现大坝仍岿然屹立。若200米高差、数百亿立方的头顶悬湖瞬间垮坝，下游数百里高程以内很难有人来得及逃脱。 这次骇人听闻的巨型水电厂事故，为全球水利水电设施安全管理提供了一个难得的反面案例。据俄罗斯媒体报道，俄罗斯西伯利亚地区哈卡斯共和国境内的萨杨－舒申斯克水电站于2009年8月17日在维修过程中变压器发生爆炸，水电站墙体损毁，机房进水，并造成大量人员伤亡。

俄罗斯萨杨－舒申斯克水电站事故受到世界广泛关注，影响重大。

综合外电8月19日报道，罗斯能源部长什马特科(Sergei Shmatko)称，西部利亚南部受损水电站的修复至少需要400亿卢布（130亿美元）。5月24日，根据国际大坝委员会的提议，俄罗斯大坝委员会召开了专题报告会，介绍俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站2008年8月17日发生的水电站爆炸事故调查及原因分析，来自各国约100余名专家和代表参加了会议。

俄罗斯大坝委员会主席的报告主要包括的内容有：1）工程基本情况，2）事故发生的详细情况，3）事故发生后现场紧急处理措施（抢险及防止次生环境灾害），4）事故调查的各级组织工作（政府、管理及国会），4）事故调查结果及原因分析，5）电厂重建工作和冬季运行调度，6）总结经验教训。有关事故的详细情况已在俄罗斯水电网站上有详细报道。 根据该报告介绍，发生事故的最初原因为一水轮机罩的螺栓发生疲劳破坏，螺栓断裂后引发转子向上运动100-150mm，导致转子被破坏。由于电厂断电，紧急闸门不能马上关闭，洪水进入电厂，造成设备短路，引发一系列的破坏以及75名现场工作人员丧生。尽管电厂发生了严重的破坏，但是后来对大坝的检测表明，大坝的安全没有受到威胁。

发生这次严重事故后，有关部门立即组织了抢险，采取各种应急措施，如紧急关闭事故闸门，减少对下游取水安全的影响，并对冬季溢洪道运行作了详细的调度安排和相应的冰冻监测。更重要的是，在国家政府（Government Commission）、电力运行管理部门（Regulator Commission）和国会（Parliament Commission）相应成立的调查组，电厂的重建工作组也相应成立。经过抢修，该电厂与2009年5月20日投入正常运行，其余机组在2015年前陆续安装并投入运行。

经过调查分析，俄罗斯大坝委员会得出初步认识：1）电厂内工作人员尽可能在洪水淹没高程以上，2）从大坝和挡水建筑物安全出发，水轮机应能够处于安全监管范围内，如溢洪道这样的过水建筑物在机组不过流情况下应能保持长期运行，并有足够的泄流能力，特别是在冬季要能安全过流，3）对于电厂机组做调频或发电运行工况时，在发生极端事故情况下，电厂自动控制系统应能报警，机电设备应能承受一定程度的动荷载，4）对于电厂的自动保护和控制系统，应能起到保护电厂的作用，并防止被洪水破坏，提高整个电厂安全级别，5）水工闸门等设备应能具备在紧急事故条件下手动开启功能和能力，配置柴油发电电源，6）对于水轮机组设备，应该对机罩等设备的安全进行检查，设备供应商应提供设备的极限运行条件，机组的振动问题应给予重视，并控制在一定程度内。

与会人员对俄罗斯大坝委员会的报告给予的高度评价，并与报告人进行了讨论，代表们更关心从这次惨痛事故中，是否能够提高电厂安全运行水平，更加规范对电厂的安全运行管理。俄罗斯大坝委员会官员表示，目前的事故分析报告还只是阶段成果，还需要继续做深入的分析和总结，并感谢与会代表对该电厂事故的关注和中肯的建议。