法国拉巴蒂水电站改造工程中的现实问题



设计与施工

法国拉巴蒂水电站改造工程中的现实问题

摘要：顺应全球水电开发大规模改造的趋势，并根据法国能源政策，对该国拉巴蒂水电站进行扩容。简要介绍了该电站从550 MW扩容至600 MW的升级项目，重点探讨了工程计划、组织施工及法规等方面遇到的难题及其应对措施。

关键词：水电站；改造工程；拉巴蒂水电站；法国

欧洲水电开发的“黄金时代”出现在20世纪下半叶，之后水电行业开始进入下一个阶段，世界各地陆续开展大规模的水电工程改造项目。法国拉巴蒂(La Bathie)水电站扩容改造工程既顺应了这种全球趋势，同时也得益于法国推行的能源政策，在不修改特许经营协议的情况下允许装机容量提高20%。除此之外，借助这些升级项目，还能利用流体力学及电机领域的技术进步对其性能进行优化。

1工程概况及现状

拉巴蒂水电站位于法国东南地区的伊泽尔(Isère)河上，主要由罗斯兰(Roselend)、圣盖兰(Saint Guerin)、拉吉塔兹(la Gittaz)3座大坝组成，共有30处取水口及45 km的廊道。电站拥有6台冲击式水轮发电机组，1961年投产时的初始装机为500 MW(设计流速为50 m3/s)。1975年，通过调整机组喷射器，同时将设计流速提高到55 m3/s，装机容量得以增加至550 MW。

一项针对高压液压回路所开展的研究表明，在平均流速及瞬变流保持不变的情况下，仍可将设计流速提升10%，即至60 m3/s，从而将最大装机增至600 MW。为适应电网需求，发电灵活度也显得越来越重要。在这种背景下，应将电站升级至“储备13”(Réserve 13)的水平——即可在13 min内将马力开足的能力。这次升级需要进行多项调整。

虽然从水力学角度看，机组可以在新的流速下正常运转，但水斗的系结物将无法适应增加的机械力，因此需要更换水轮机，可使水轮机的效率提高2.4%。此外还需更换所有变压器，6台定子中有4台需要更新(另外2台已升级过，可适应新的电力输出)，而225 kV的输电线以及400 kV的线路都需要加固。

伊泽尔河上常年举行大量水上娱乐活动，由于拉巴蒂电站是1座调峰水电站，经常需要临时启动，满负荷运行，因此电站下游地区所面临的潜在安全隐患将进一步增加。迄今为止，已采取了2种安全防护手段： ①由省长签发法令，禁止随意进入下游8 km河道沿岸地带； ②在水电站启动时严格控制流速增加。然而，这两种方法均不奏效，人们没有太在意省长的禁令，而控制流速则严重降低了电站对电力系统需求的反应速度。

鉴于此，最终决定在尾水渠附近修建调节池，作为此次改造项目的1项工程，用以蓄滞尾水，降低尾水回流至河道时的流速。此外，还在伊泽尔河上设置1道水闸，自动调控导入的水流，在30 min内形成16 m3/s的“预警水流”(alert flow)。这两项工程已于2011～2012年实施，之前为了检修维护，已事先安排电站完全停机。水轮机改造工程已于2 a前开始进行，目前正在对第3台机组进行升级改造。预计工程将于2018年竣工。

2工程计划及面临的挑战

根据每年升级1台机组的计划，对改造项目进行了安排。由于迫切需要在每年冬季到来之前将电站所有机组投入运行，因此项目每个阶段的停机时间都十分有限，同时现场作业需在3月中旬至11月底之间完成。在8个半月内需彻底拆除所有机组、移除所有石棉制品，然后重新组装。需要在现场对定子拆除、升级并重装。为提升功率，需要基于现有技术，安装新的变压器、升级输电线和电子监控系统。最终的投产调试工作大约需要1个月。为确保电站正常运行，60多家公司参与到上述施工中，安德里茨(Andritz)公司提供冲击式水轮机组，斯密脱(SMIT)公司提供变压器，ABB公司提供调压器；电子和现场电力设备由其他公司提供。

由于停机时长有限，多项工程需要在同一时间并行开展。场内共分为12个区5个楼层，包括变压站和尾水渠。重要的施工任务共计650项，其中水轮机的拆除与重装和变压器的更换对整个项目而言至关重要。这两项工程都需要使用大量门机，而场地刚好相接，因此很难严格划分工作区域，同时也使升降操作严重受限。为按计划推进项目，施工必须在两处同时进行，因此对门机使用的协调将十分复杂。

为此，需要对门机进行有效耦合，这对门机操作提出了较高要求。移除变压器、转子及定子，安装新的变压器、新定子和改造后的转子均需要200 t的升降能力。另外还有几项重大作业可能造成部分作业区域进出通道的拥堵，包括竖井、转轮、喷射器等设施的拆除与安装。

现场安全也需要特别注意，避免不同的施工队在同一时段、同一区域内进行作业。各个作业区域被永久分隔，防止不同公司的人员在同一区域内近距离、甚至交叉施工的现象发生。

3组织施工中的难题

每一次重型组件进行升降作业时，整个施工进度都将停滞，因为在同一时段内无法在其他位置进行升降操作。而一旦出现故障，导致门机无法工作，将延误各个单元的施工进度。每一次升降作业的安排都需要巧妙优化，以减少机组停运的时间，同时也为二次操作做好准备。

除了需要特别注意重型组件的施工外，还需慎重考虑2台门机的使用，以及蓄能单元、空气回路、设备挂牌上锁等可用资源的调度。参与其中的公司需考虑各自的工期，但因为各个承包商需共用现场设施，因此项目管理团队需要大量介入协调。定义是否明确、预期是否清晰、各个团队主管之间的沟通是否通畅，都是此次项目成败的关键。

为确保工程顺利进行，每一个重大步骤都被整合进项目实施的大计划之中，因此整个施工计划设置了大约650个节点。只有将工作细分到这种程度，才能保证各个公司都理解各自的需求。工地现场每周召开1次协调会，要求所有正在进行作业的项目主管前往参会，以保证各方沟通。协调会上，所有相关单位对各自未来1个月的工作计划进行协商并达成共识。

为实现各种计划目标，一定程度的灵活性十分重要。对于如此大规模的工程，经常需要对计划调整和更新。参与其中的施工队伍有各自的制约因素，因此无法总能满足工程的各种需要。虽然各方积极配合，努力推进工程建设，但如果某个施工阶段需要延迟或提前完成工作任务，后续的现场施工队伍可能无法缩短工期或调整工作计划。

针对这一情况，法国电力集团(EDF)内部特派1支技术队伍，以确保拉巴蒂工程施工的灵活性。EDF的技术队伍专门负责水轮机的拆除与安装，因此是改造工程的重要参与方。除此之外，延期和额外工作量都必然会增加工程成本，如何管理并限制这类成本，也是一项重要的课题。

4相关法规的制约

针对石棉材料，法国制定了日渐严格的法规。因此在过去3 a里，工作环境中石棉颗粒浓度所允许的阈值逐年下调。调整后的规定给施工方式造成了严重影响，也带来了额外的工作量。由于阈值下调，部分工作不得不在“高石棉浓度”的环境中进行，这是制定计划时所始料不及的。受此影响，部分拆除工作中的石棉危害风险等级由“低”调至“高”，导致所需时间成倍增加。由于难以避免这类危害，因此在工程计划中须安排足够时间，以应对各种难题。

5结语

在预算范围内按计划推进施工是拉巴蒂项目所面临的实际挑战，而日渐严格的监管环境进一步加大了困难程度。成功的关键在于良好的施工组织管理，同时还应不断检查调整施工内容。另外，由于工程规模大，需留出足够时间应对突发事件，并为参建各方的工作协调和灵活处置创造条件。

蔡金栋译

(编辑：唐湘茜)

中图法分类号：TV738

文献标志码：A

文章编号：1006-0081(2016)03-0021-02

收稿日期：2016-01-06