法國(guó)電力公司水電站水工建筑物安全管理最新進(jìn)展

杜德進(jìn) 編譯

（國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州 310014）

對(duì)法國(guó)電力公司（EDF）而言，大壩安全是第一位的，也就是說(shuō)，如果必要，電力生產(chǎn)要服從于大壩安全。為了滿足這一優(yōu)先權(quán)，2005年，公司應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分析方法為每類設(shè)備（如大壩、壓力管道、閘門、渠道、隧洞等）的維修工作進(jìn)行優(yōu)先排序。第二年，公司提出了水工監(jiān)察計(jì)劃（SuperHydro計(jì)劃），旨在為與水工設(shè)施持續(xù)安全運(yùn)行關(guān)系重大的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的維修、更新工作提供一個(gè)框架。

作為SuperHydro計(jì)劃的工作成果和排序結(jié)果，法國(guó)電力公司在2007～2011年間安排了300多項(xiàng)維修工作，總計(jì)耗資將超過(guò)5億歐元（7.16億美元）。這些工作大多涉及閘門、壓力管道，比如更換或維修閘門、更換或油漆壓力管道。

盡管有了這一計(jì)劃，法國(guó)電力公司的大壩安全并不是沒(méi)有挑戰(zhàn)。2007年10月，法國(guó)一項(xiàng)法律根據(jù)壩高、大壩體積將大壩和堤壩劃分為四類。作為法規(guī)和分類的一部分，在后續(xù)5年內(nèi)必須向管理單位提交新的包含危險(xiǎn)源分析和階段性安全評(píng)估的文件，并且每10年進(jìn)行一次更新。對(duì)于法國(guó)電力公司，這就要求在未來(lái)5年內(nèi)進(jìn)行239項(xiàng)危險(xiǎn)源辨識(shí)和149項(xiàng)階段性安全評(píng)估。

1 出臺(tái)水工安全監(jiān)察計(jì)劃（SuperHydro計(jì)劃）

法國(guó)電力公司（EDF）負(fù)責(zé)運(yùn)行的水電站共有450座。這些電站的建設(shè)時(shí)期可以上溯到19世紀(jì)末到2009年，平均年齡大約為60年。2005年和2006年，這些電站發(fā)生的幾個(gè)事故表明，需要對(duì)設(shè)備的老化程度進(jìn)行更好的檢測(cè)，并針對(duì)性地開(kāi)展維修工作。

2005年，為了保證長(zhǎng)期發(fā)電效益，EDF引入了風(fēng)險(xiǎn)分析方法。該方法確定了主要的失事模式、失事概率和潛在后果。為了進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，EDF將結(jié)構(gòu)和設(shè)備分成17組（或稱為族）。對(duì)每組（族），工作組辨識(shí)并描述了主要的失事機(jī)理，隨后用一個(gè)通用方法對(duì)所有的組（族）進(jìn)行了后果評(píng)估。

2006～2008年，對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行了評(píng)估。評(píng)估結(jié)果——“風(fēng)險(xiǎn)圖”為制訂維護(hù)程序提供了參考。

就眼前而言，在尋求永久解決方案的同時(shí)，公司采取了快捷、臨時(shí)的措施來(lái)控制最重要的風(fēng)險(xiǎn)。

從更長(zhǎng)期考慮，EDF發(fā)布了水工安全監(jiān)察計(jì)劃（SuperHydro計(jì)劃）。該計(jì)劃旨在指導(dǎo)對(duì)水電站持續(xù)安全運(yùn)行起決定性作用的結(jié)構(gòu)或設(shè)備的維修或更新，重點(diǎn)是壓力管道和閘門。該計(jì)劃5年內(nèi)的預(yù)算總費(fèi)用是5億歐元（7.16億美元）。

2 壓力管道維護(hù)

EDF的水電站共有約600條壓力管道，總長(zhǎng)約260 km，這些管道包括了不同的施工技術(shù)，如：鉚接、焊接等。

2006年底，EDF開(kāi)始對(duì)壓力管道進(jìn)行診斷。第一步，根據(jù)運(yùn)行人員提供的資料列出所有壓力管道清單。清單同時(shí)考慮了各個(gè)結(jié)構(gòu)特有的風(fēng)險(xiǎn)（必須包含安全和經(jīng)濟(jì)方面的因素）和老化模式（如腐蝕、裂縫、變形等）的總體估計(jì)。

一旦列表工作完成，就要對(duì)最關(guān)鍵的壓力管道進(jìn)行深入分析。分析包括：歷史分析、外觀和/或外觀檢查、剩余壁厚檢查、異常情況的目視檢查、土建結(jié)構(gòu)的目視檢查、不同運(yùn)行工況下的最大壓力檢測(cè)、現(xiàn)狀安全系數(shù)計(jì)算、某些特殊技術(shù)的病理分析（如因腐蝕、應(yīng)力松弛、焊縫缺陷等導(dǎo)致的局部缺陷）。

2008年底，EDF得出結(jié)論，需要更換30條壓力管道。另外，大約60條壓力管道需要進(jìn)行運(yùn)行維修，包括防腐保護(hù)層的更新、土建結(jié)構(gòu)（如錨錠和支撐柱）的修整等。

目前正在進(jìn)行一些更換工作。例如，EDF正在更換裝機(jī)180 MW的Pragneres電站右岸管道的底部部分。該電站主要功能是調(diào)峰，因此在當(dāng)?shù)鼐哂信e足輕重的作用。2005年發(fā)生事故后，EDF對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行了專家分析。為了保證電廠的安全，EDF決定讓該電站停止運(yùn)行，重建700 m直徑1 m的壓力管道。這項(xiàng)工作的工作環(huán)境非常差。電站處于2 100 m以上的高海拔地區(qū)，必須在大于45°的陡坡上安裝約1 000 t鋼材，而唯一可能的運(yùn)輸方式是直升機(jī)或一條整修后的索道。EDF預(yù)計(jì)，2009年底電站將恢復(fù)滿負(fù)荷運(yùn)行。

圖1 Pragneres電站右岸管道的底部部分更換Fig.1 Replacement on the lower section of the right bank pen-stock at Pragneres facility

3 閘門維護(hù)

裝機(jī)容量32 MW的Tuilieres水電站是EDF正在執(zhí)行的閘門工作的一個(gè)例子。2006年1月，Tuilieres水電站8扇閘門中的1扇發(fā)生了無(wú)控制開(kāi)啟的事故。該電站是閘壩，安裝了8扇平板門。廠房安裝了8臺(tái)卡普蘭機(jī)組，平均發(fā)電水頭12 m。幸運(yùn)的是，此次閘門開(kāi)啟事故沒(méi)有對(duì)大壩下游居民造成負(fù)面后果。

事故后，EDF立即決定對(duì)該大壩進(jìn)行徹底翻修。翻修工作包括：更換閘門及其操作設(shè)備和更換提升設(shè)備的支撐排架。為了提高大壩溢洪道的泄洪能力，EDF抬高了上部門式起重機(jī)和扶梯的位置，這樣可以將閘門的最大泄洪能力從5 950 m3/s增加到6 725 m3/s（增加775 m3/s）。

2006年，EDF拆除了8扇閘門和上部門式起重機(jī)。后續(xù)的翻修工作分為兩個(gè)階段，以控制進(jìn)入廠房的流量。2007年，EDF翻修了右岸的4個(gè)閘門段，安裝了一臺(tái)新的門式起重機(jī)，安裝了第一批泄洪閘門。2008年，EDF翻修了左岸的4個(gè)閘門段，安裝了剩余的泄洪閘門，在右岸建造了一條漁道設(shè)施，對(duì)廠房進(jìn)行了現(xiàn)代化改造。2009年1月，EDF完成了該電站大壩和廠房的更新改造工作，總計(jì)大約花費(fèi)3 700萬(wàn)歐元（5 300萬(wàn)美元）。

圖2 Tuilieres水電站閘門更換Fig.2 Replacement of the eight gates at the 32-MW Tuilieres project

4 大壩安全新法規(guī)的挑戰(zhàn)

2006年，一部關(guān)于水環(huán)境的新法律修改了法國(guó)水工建筑物安全監(jiān)管的法律框架。該法律自2007年12月11日起生效實(shí)施。該法律就大壩涉及的公共安全和沿河土地的利用對(duì)大壩和/或堤岸的業(yè)主提出了新的要求。根據(jù)壩高H和體積V，該法律將大壩、堤壩分為四類：

A高度H大于20 m；

B 高度H大于10 m且 H2×V0.5＞200；

C 高度H大于5 m且 H2×V0.5＞20；

D高度H大于2 m。

業(yè)主或運(yùn)行單位必須對(duì)A類大壩進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并定期進(jìn)行安全審核，每10年進(jìn)行一次更新。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是確定和量化對(duì)大壩上游、周邊和下游公眾的風(fēng)險(xiǎn)（死亡、傷害、財(cái)產(chǎn)損失等）。對(duì)由大壩和堤岸引起的所有現(xiàn)有和潛在的風(fēng)險(xiǎn)都要進(jìn)行評(píng)估，包括風(fēng)險(xiǎn)的大小和后果：因極端情況（如潰壩）導(dǎo)致的災(zāi)難或較輕微的危害（如傷害），也包括較少遇的風(fēng)險(xiǎn)狀況（如閘門破壞）。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也表明了業(yè)主或運(yùn)行單位如何辨識(shí)、監(jiān)測(cè)和處理危險(xiǎn)狀況，如何采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解決問(wèn)題并減輕后果。

安全評(píng)估的目的是“提出一份有關(guān)大壩及其組件安全的評(píng)估報(bào)告”。通過(guò)復(fù)查、整編以前的運(yùn)行資料（監(jiān)測(cè)報(bào)告、10年一次的現(xiàn)場(chǎng)檢查、運(yùn)行管理行為準(zhǔn)則分析），將安全檢查的范圍擴(kuò)展到與安全有關(guān)的大壩各個(gè)組成部分，尤其是閘門。

根據(jù)這一新的法規(guī)，EDF需要進(jìn)行239項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究項(xiàng)目和149項(xiàng)定期安全審核工作。對(duì)A類壩，這些工作都應(yīng)在2012年底前完成，對(duì)B類壩，這些工作應(yīng)在2014年底前完成。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，EDF已經(jīng)制訂了一個(gè)包括不同工程措施和水庫(kù)調(diào)度方式的大壩安全計(jì)劃。第一階段的研究工作還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)此前沒(méi)有辨識(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，但提供了一個(gè)更全面的安全評(píng)估，包括所有風(fēng)險(xiǎn)，考慮了這些風(fēng)險(xiǎn)后果的嚴(yán)重性。

[1]Alain Petitjean,Bernard Denis.Dam safety progress and challenges at Electricite de France.Hydro Review Worldwide,2009,10:20～25.