丰满水电站,水力发电工程

更新时间:2022-10-22 13:17:53 阅读: 评论:0

大坝简介

丰满发电厂由原东三省电力调度总司令孙继超(1928—2009)设计,1937年日帝侵占东北时期开工兴建,至1945年战败撤退时,完成土建工程的89%,安装工程的一半。原计划装机8台各7万千伏安,2台厂用机组各1500千伏安,共计装机容量56.3万千伏安;还留有2个压力钢管,可再扩装2台机组。1943年开始发电,至1944年已安装好4台大机组和2台小机组,其余2台大机组在安装中,还有2台大机组的部分设备也已到货。其中3台大机组和2台小机组的水轮机由瑞士爱雪维斯公司供应,配装美国西屋电气公司的发电机;另3台大机组的水轮机由德国伏伊特公司供应,配装德国通用电气公司的发电机;还有2台大机组是仿造日本的日立制作所。日本投降时先由苏联红军接管,拆走了几台机组。后来我国接收时,还剩下2台大机组和2台小机组,合计14.3万千伏安,相当于13.25万千瓦。

丰满水电站丰满水电站位于中国吉林省吉林市境内的松花江上,其上游有红石水电站、白山水电站。1949年以前,它是中国规模最大,但残缺不全、工程质量差的水电站。经过不断的扩建和修复加固,到20世纪末已成为东北电网的骨干电站,对系统的调峰、调频和事故备用具有重要作用,兼顾防洪、灌溉、城市工业用水及航运等综合效益。工程由混凝土重力坝、右岸坝后式厂房、左岸泄洪洞及发电厂房组成。

大坝规模

丰满水电站是我国建设最早的大型水电站。电站大坝坝高91米,坝长1080米,坝底宽60米,坝顶宽9~ 13.5米,坝体混凝土量194万立方米。设计泄洪量9020立方米/秒,设计洪水位为266米,形成的水库贮水面积550平方公里,总库容107.8亿立方米。1942年,大坝混凝土完成浇筑量的59%时即开始蓄水,于当年10月17日开始关闭截流闸门,到11月7日关闭了最后一扇,完成了截流任务,使亘古奔流不息的第二松花江断流,从此出现人造的松花湖。据“满洲国”资料记载,松花湖的贮水面积当时居世界第二。

2012年10月29日,丰满水电站全面治理(重建)工程正式开工。如今,新坝已经完工,旧坝也完成了拆除工程。新坝防洪能力是旧坝的两倍,发电能力是旧坝的1.5倍,总装机容量达到了148万千瓦。多年来一直困扰着人们的重大安全隐患也彻底消除。

作用

丰满水电站是东北电网中的一座骨干电站,不仅为系统提供大量电能,还起到系统调峰、调频和事故备用等重要作用。有1台机组经常发电担任基荷,维持第二松花江一定的基本流量,满足航运要求,其他机组主要供电网调峰之用。电站兼有防洪、供水、灌溉、水产养殖与旅游等综合利用效益。

经改建的丰满水电站已成为一座以发电为主,兼有防洪、城市供水、农田灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用效益的大型水电站。除发电外,丰满电站水库是松花江上最大的水库,可保护下游吉林、哈尔滨市及沿江11个县,300万亩地,1000多万人口免受洪水灾害;经水库调节,下泄流量一般不低于120立方米/秒,可满足下游城市供水和347万亩农田灌溉需要;水库面积达500平方千米,最大水深70余米,是理想的天然渔场;水库库区形成长为100多千米的优良航道,已成为两岸粮食、木材、煤炭、生活用品的重要运输航道。经丰满水库调节,下游松花江航道加深,已成为吉林、黑龙江两省的主要水上交通。

防洪作用

1953年松花江发生百年一遇大洪水,既要利用丰满水库拦洪,减轻松花江下游的洪水灾害,又要保证大坝的安全和水库回水尾部桦甸县城围堤的安全,水库最高水位达到263.5米,超过正常蓄水位2.5米,在上下游和大坝都非常紧张的情况下通过调度运行,渡过了这次大洪水。新加固的大坝经受住了这场考验,发挥了显著的防洪作用。

历史沿革

1945年8月10日,日本宣布无条件投降,此时,丰满发电厂还尚未竣工,总投入资金2.37亿日元,电站机组安装已完成了第一期工程的50%,完成总工程量的87%。8月20日,苏联军队进驻丰满,次年4月11日撤走,但他们以缴获战利品的名义,将已投入运行的2号、7号机组,和正在安装的3号、8号机组,及尚未安装的5号、6号机组的主体部件强行运往苏联,只剩两台厂用机组和1号、4号机组维持最低发电需要。据当时的技术人员估算,拆走的这些设备在当时价值高达14万美元。1950年2月14日,《中苏协议》中确定:苏联应将在中国东北从日本人手中获得的财产,也就是一批工厂、矿山的机器设备无偿地移交给中国。但这些设备至今仍未予以归还。

1946年国民党接收后,原资源委员会曾派全国水力发电工程总处的美国顾问卡登和中国工程师去研究修复计划。当时曾提出炸低溢流堰,用降低水库水位来保大坝安全。但因当时条件很困难,东北也快解放,只凿掉了少量混凝土,没有继续进行。

丰满水电站1948年3月8日,国民党东北剿总副总司令郑洞国向即将撤退的吉林守军下达了蒋介石“撤退前必须彻底炸毁小丰满堤坝和发电厂全部设备”的手谕。当晚,当班运行值长张文彬面对破坏电厂的国民党军队

,机智周旋,确保了发电机组、压力钢管完好无损。翌日,饱受磨难的电站回到人民的手中。

1948年东北解放后,即委托苏联彼得格勒水电设计院做出丰满水电站修复和扩建工程的设计(366号设计)。现有机组为1台6万千瓦,2台6.5万千瓦,5台7.25万千瓦以及1台1250千瓦小机组,共计装机容量55.375万千瓦。相当于总容量63.9万千伏安,超过了日本原设计的56.3万千伏安。通过1回154千伏和5回220千伏高压输电线分别向吉林、长春、哈尔滨等地送电,是东北电网中的一座骨干电站,不仅提供大量电量,还起到系统中调峰、调频和事故备用等重要作用。

丰满大坝全长1080米。左侧为溢流坝段,为孔口式溢流堰,堰顶高程252.5米,有11个孔,各宽12米、高6米。设计泄洪量9020立方米/秒,校核最大泄量9240立方米/秒,用差动式跃水槛消能。发电厂房位于右侧,长189米、宽22米、高38米。

建设历史

丰满水电站建设场景丰满水电站于1937年日本侵占中国东北期间开工兴建,原计划装机8台各7万千伏安,2台厂用机组各1500千伏安,共计装机容量56.3万千伏安;还留有2个压力钢管,可再扩装2台机组。

1943年开始发电,至1944年已安装好4台大机组和2台小机组,至1945年日本战败投降时,土建工程只完成89%,苏联接管后拆走部分机组,只留下2台破旧的水轮发电机,合计14.3万千伏安,相当于13.25万千瓦。溢洪道闸门均未安装。由于历史原因,大坝施工质量差,漏水严重,整体性差,加上坝面及护坦长期遭受冻融剥蚀,严重影响大坝安全。

1948年3月,东北人民政府对电站进行全面修复和改建。

1951年后由苏联全苏水工设计院提出大坝加固改建工程设计,至1953年上述续建工程完成后,工程得到了明显改进和加强,在拦蓄当年出现的100年一遇洪水中发挥了显著作用。至1959年共新装了6台大机组,1960年的发电量即达27.49亿度,1963、1964、1965、1966、1972、1973年都超过平均年发电量。

1954年—1968年,对大坝进行了7次鉴定检查,针对存在的问题及时进行了补充勘测、维修及补强加固,使大坝得以基本维持正常运行。

1979年,为了保证大坝安全适时降低库水位和提高防洪能力,增建了左岸泄洪放空隧洞,洞长683m,内径9.2m。隧洞进口在正常蓄水位下39m采用水下岩塞爆破先进技术,爆除量3794m3,一次爆破成功。三期扩建工程利用原泄洪隧洞引水发电,又在隧洞上新建分岔泄洪隧洞。

1986年8月泄洪期间,12号~14号坝段溢流面混凝土被大面积冲毁(约700m2),最大深度3m。工程进行了抢修,1987年6月完成。

为提高大坝耐久性、抗震能力和防洪能力,1998年开始对大坝进行全面系统的补修加固,提高了丰满大坝的安全度,保证了丰满大坝防洪度汛安全。

2005年进行的安全鉴定显示,大坝存在坝体漏水、溶蚀以及混凝土老化冻融破损、大坝整体性差等问题。

2007年,国家电监会正式下发文件将丰满水电站大坝安全等级评定为病坝,安全换证注册等级定为丙级。

2010年1月,吉林省政府通过其工作报告宣布将于年内开始大坝移址重建工作,丰满水电站重建期间的电力空缺将由即将开始兴建的位于靖宇县境内的核电站填充。

2012年10月,丰满水电站全面治理采用重建方案获国家发展改革委核准,10月29日重建工程正式启动。该工程是在原大坝下游120米处新建一座大坝,恢复原电站功能和任务。电站将新建6台单机20万千瓦混流式水轮发电机组,保留原三期工程2台14万千瓦机组,总装机容量达到148万千瓦,届时年均发电量达17.09亿千瓦时,以500千伏电压接入吉林电网。

丰满大坝老坝于 2018 年 12 月 12 日进行了首次爆破。爆破的长度为 18m、宽度为 13.5m、高度为 4.2m  。

2019年5 月 20 日上午,国网新源丰满水电站老坝预留的挡水坎被炸开了一个 5m 宽的缺口,松花湖水通过这个缺口缓缓涌向新建的丰满大坝,新坝和老坝间开始充水。

丰满水电站重建工程新安装6台20万千瓦混流式水轮发电机组,加上保留的两台14万千瓦发电机组,工程竣工后丰满水电站总装机容量148万千瓦。1、2、3号机组分别于2019年9月、10月、12月投入运营。自1号机组发电以来,丰满水电站累计发电量超过5.6亿千瓦时。

2020年4月28日,丰满水电站全面治理(重建)工程4号机组高质量投产发电。机组运行主要技术指标达到国际先进水平,比之前投产的3台机组进一步提升。

艰难建造

丰满水电站白山黑水,物产丰饶,正如民谚所说:“关东山,三件宝,人参貂皮乌拉草”;“棒打獐子瓢舀鱼,野鸡飞到饭锅里”。“九一八事变”后,日本侵略者为了达到长期占领中国的目的,试图通过两个产业开发五年计划(即从1937年到1941年,从1942年到1946年),把中国东北变成他们赖以生存和进行侵略战争的物资供应基地。

该工程于1937年4月破土动工,1942年11月初具规模,大江截流,水库开始蓄水,1943年3月25日1号机开始发电。丰满大坝从1937年破土动工到1943年春发电,仅仅用了5年多时间,在当时生产力水平低下、机械化程度不高的情况下,建成如此浩大的工程,所需劳工数量之多,劳动强度之大可想而知。吉林市劳工纪念馆馆长闻贵芳介绍说:为了获得充足的劳动力,日本人当时通过谎报做工地点或编造优厚待遇,以“吃好住好大工价,三年期满免费送回家”为诱饵,从华北东北等地骗招大量劳动力。据了解,从1937年到1941年,日本侵略者从关内共骗招了11万人。此外,日本人还收降保安补充队、在东北摊派劳工、使用“犯人”,可谓无所不用其极。据伪满时期东北水电分局的一本劳工数目统计本记载,当时约有20万劳工参与修建大坝。每天平均有1万至1.2万名劳工修建大坝,最多时有1.8万名劳工。

劳工们一旦来到丰满,一条腿就算踏入了鬼门关。为了防止劳工逃跑,日本人在松花江北设下了层层铁丝网,外有丰满警察署武装警察站岗把守,内有监工、大小把头、拉杆盯梢。劳工们每天要工作10多个小时,稍有怠慢,就会遭拳打脚踢。他们衣不蔽体,食不果腹,没有任何劳动安全保障,死伤无数。在这里,劳工们如同堕入十八层地狱,叫天天不应,叫地地不灵。如果有人想要逃跑,警察署、日本监工、把头等就把他当场打死。

在吉林市发现的《松花江第一水电所工事写真帖》中,有关劳工日常生活的几幅照片真切地反映出当时中国劳工的悲惨境地。

写真帖上不少劳工衣衫褴褛,表情木然。为了御寒蔽体,许多劳工只能把麻袋或者水泥袋套在身上。

这些劳工食不果腹,衣不蔽体,每天要干十多个小时的繁重劳动。写真帖中的一幅照片说明写道:“1.2万名劳工分成两班,昼夜轮换。”劳工们没有一点休息时间,稍不留心就会遭到毒打。“汉奸把头似虎狼,十个难有九个活。”汉奸原东兴利二掌柜、把头王海彬交待,1940年前后,他在丰满打死7人,打伤无数。劳工纪念馆尸骨厅里展出的部分尸骨中,从受损的骨骼上看,有的是被铡死的,有的是被钉死的,其中不乏童工。

1938年以后,由伪满水力电气建设局工程处指定今丰满劳工纪念馆附近一带的沟坡为死难劳工的埋葬区。那里有三条100多米长、6米宽、4米深的天然沟渠,扔弃和浅埋了无数的中国劳工。当年因死难劳工过多,这里白骨蔽野,成为野犬吞尸的凄凉恐怖世界。

1941年5月,“满洲劳工协会”以大量劳工死亡,怕激发罢工反抗,遂召开劳工大会,为死者建“工人慰灵塔”。塔上铜牌铭文(日文)中称:“在任务紧迫,劳动力不足的情况下,已经接收的工人劳动是何等艰苦,这是不言而喻的。由于过度劳累而牺牲,则成为势所必然。”

原丰满警察署长野琦茂作供认:“每天平均有2名工人死亡,7年就有5110人死亡。”

“不忘阶级苦,牢记血泪仇”丰满大坝建成后把松花江拦腰截断,形成了松花湖。松花湖是当时全国最大的人工湖,现为东北地区最大的人工湖。

从大坝发电后下来的水是热的,冬天江水不冻,在一定气压、温度、风向等条件作用下,江面升起的雾气遇冷在江畔的垂柳上凝成了罕见的雾凇景观。

然而,人们在对松花湖秀美风光、雾凇奇景赞叹不已的同时,新中国成立后,为纪念死难劳工,人民政府建立了丰满劳工纪念馆。1964年,在纪念馆前为死难者建起一座纪念碑,上镌刻“不忘阶级苦,牢记血泪仇”。1984年,吉林省政府公布丰满万人坑为省级重点文物保护单位。

荒草也许可以吞没堆堆白骨,但无法抹杀那段历史,对我们而言,忘记过去就意味着背叛,揭开伤疤就是不容许历史重演。

大坝构造

坝段组成

由左岸算起1号—8号、20号及32号—60号坝段为挡水坝段;丰满水电站

9号—19号坝段为溢流坝段;

21号—31号坝段为发电取水坝段。

库容量

丰满水库为不完全多年调节水库。最大坝高90.5m,上游坡度1:0.048,下游坡度1:0.75。纵缝将坝体分为4块,柱状块浇筑。

水文控制

按1998年丰满大坝首轮定期检查结果,大坝按防御500年一遇洪水标准设计,防御10000年一遇洪水标准校核。10台机组、11孔溢流门及泄水洞的总泄流量为12258m3/s。

装机容量

1943年,丰满水电站第1台机组投产发电,到1959年8台机组投产发电,总装机容量55.4万kW;

第2期扩建工程是利用预埋在坝内的水压钢管,安装了2台单机容量为8.5万kW的9号和10号水轮发电机组,分别于1991年12月和1992年6月投产发电。

第3期扩建工程是利用左岸泄洪洞安装了2台单机容量为14万kW的11号和12号水轮发电机组,分别于1998年7月和1997年12月投产发电。至此,电站装机总容量为100.4万kW,多年平均年发电量为19.65亿kW·h,机组年平均利用小时数为2020h。较大容量的装机对缓解东北电网日益尖锐的调峰电力不足的矛盾发挥了重要作用。

电站用8回220kV输电线路输出,送电至黑龙江省的五常市,吉林省的吉林市及其蛟河、磐石等地。

故事

智保电厂

1948年,国民党为了挽救失败的命运,几欲炸毁丰满发电厂,企图制造第二个“花园口”事件。1948年3月7日夜里11时许,吉林市东南郊外一片漆黑,一伙国民党官兵趁着夜色悄悄摸到松花江畔,企图执行一项由蒋介石亲自下达的绝密任务——彻底炸毁丰满堤坝和发电厂全部设备。

当晚在丰满电厂配电盘担任运行值班的工人有徐玉珊、刘国珍、姜树林、冯怀中、赵长海、张承谟和留用的日本人山崎,值班长张文彬。国民党官兵闯进发电厂,抬进来一箱手榴弹。为了麻痹敌人,张文彬把敌人带到配电盘前面,指着配电盘上的仪器说:“这是中央控制室,是电厂最重要的地方,你们把它炸掉了,发电厂就完啦,再也不能发电了。”敌人信以为真,炸坏了一块电力表和玻璃罩,配电盘铁板被炸开了一个大洞,地板也崩出了几个坑。趁着慌乱,张文彬乘机跑到厂用机室一脚将继电器踢开,全厂电灯顿时全都灭了。由于厂用电一停,排水泵停止运转,一号、四号水轮发电机底部被淹。在烟雾中张文彬大喊:“发电厂被炸坏了,大家快跑吧!大水马上就要冲进来了……”敌人对工人说了一声:“你们都回家去吧。”便惊慌失措地登上吉普车扬长而去。

在返回吉林市的路上,破坏组的军官用电话向吉林60军司令部报功请赏时,被上司大骂一通:“混蛋!这里的电灯还亮着呢!”半个小时后,国民党破坏组又返回了电厂,大个子军官抓住张文彬的衣领破口大骂,说他是八路军的奸细非枪毙他不可。在生死关头,张文彬临危不惧,他对大个子军官说:“发电的地方炸坏了,但还有一点余电,这点余电还能再点一会儿。”为了继续蒙蔽敌人,张文彬把敌人带到了往吉林送电线路“松花变”前面,指着“松花变”说:“毛病就在这儿,它能储存电,再过一会儿也就没有了。”大个子军官命令士兵开枪打坏了变压器,整个吉林市的电灯全都灭了。国民党军队这才安心地撤走了。

张文彬用机智和勇敢保护了发电厂,他的故事在丰满发电厂一直被传诵着。

李鹏在丰满

1955年10月16日,刚刚毕业于莫斯科动力学院水利发电系的李鹏正在丰满发电厂实习,2号发电机定子着火后,被迫停机,经过检查,发电机定子上端的一排线圈被烧断了。这起事故惊动了全国,2号机组是苏联供应的设备,由苏联专家指导安装,竣工时间不长,仅仅安全运行了几千个小时,就发生了这样重大的事故。国家电力部和吉林省委协商,决定派遣一位苏联专家,带两个助手来调查丰满的事故。

苏联专家胡道巴耶夫发现水轮发电机的一个线圈中夹带了一块不大的铜片,他说:“我检查过现场,接头焊接的部分并没有发现什么问题,但在其他完好的线圈之间发现了一块铜片。因此可能是由于铜片发热,引起了发电机定子绝缘击穿燃烧,导致事故发生。”他是苏联派来的专家,意见自然得到事故调查委员会的重视。卢兆策是电气分厂的技术员,在经过一番犹豫后,提出了不同意见:“即使铜片失落在线圈之间也不会发热,不能断定铜片就是2 号机组事故的原因。”

事故调查委员会把胡道巴耶夫、卢兆策以及其他专家、技术人员的意见报到吉林市委、市政府。市领导听了汇报以后,认为卢兆策的发言有反苏情绪,要对卢兆策进行审查。从理论上来讲,李鹏也认为一块铜片掉在发电机的定子中,不会产生这样的事故。但是在当时的政治气氛之下,即使有不同意见也不敢发表。晚上,李鹏找到胡道巴耶夫,对他说:“今天卢兆策的发言,对你的结论提出了异议,现在他受到了很大的压力,上面要对他进行审查。”胡道巴耶夫为人直爽,他听后大吃一惊:“我只是在会上谈谈我的想法,并没有对这件事下结论。”李鹏见此,进一步说:“你能不能在下次会上重申一下你的想法。”果然,在第二次事故调查会上,胡道巴耶夫很直率地说:“我只是根据现场发现的铜片,推测它可能与事故有关系,并没有对事故做出结论,我后来经过反复考虑,认为卢兆策的意见是正确的,小铜片不可能是导致事故发生的原因。”

事故调查再次陷入僵局,原因找不到,就不能得出结论。李鹏临危受命,于1955年12月10日,收到电力部的正式任命书,任命他为丰满发电厂副厂长兼副总工程师。李鹏走马上任后的首要任务就是查明2号机组事故的原因,并组织力量进行修复。

李鹏首先召集生产科和电气分厂的技术人员开了一个会,其中有高必道主任和许承度、卢兆策、郭立人等技术员。郭立人怀疑事故是由于定子接头焊接不良所致,已经烧毁的线圈无法检查焊接质量,是不是可以测量一下其他的线圈接头处的电阻,看有没有什么异常情况,从而来判断事故的原因。”李鹏采纳了他的意见,同时也征求了卢兆策的意见,他也同意。郭立人带领电工测量线圈接头处的电阻,结果发现苏联进口的这些定子线圈的接头处电阻不一样,有的电阻很高,有的很低,电阻很低的表明焊接质量好,很高的表明焊接质量差。把几个电阻较高的接头绝缘层剥开,检查焊接状况,果然发现有的焊接质量确实不好,部分接头处都没有焊接上,存在漏焊的情况。事实清楚了,可以基本确定是由于定子线圈接头处焊接不良造成2号发电机发生事故。

1956年上半年,他们终于完成了2号发电机的修复工作,发电机安装就绪后,放水启动,机组终于重新恢复发电。电力部接到丰满厂的报告后很高兴,认为丰满厂不仅消除了苏联设备的重大缺陷和隐患,同时也证明了苏联的设备并不是完全没有问题的,今后对苏联的进口设备也要进行检查。通过这件事情,李鹏在丰满发电厂的技术人员和工人中树立了很高的威信

水库景观

水库概况

丰满水电站建成后所形成的一个山间水库名为松花湖,又名“丰满水库”,是中国东北地区最大的人工湖泊。

松花湖总面积554平方公里,平均水深22米,最深处达77.5米。湖面曲折狭长,蜿蜒于松花江及其支流的山谷之间,湖面海拔266.5米。北起丰满电站大坝,南至桦树镇(又名桦树林子)附近,全长约200公里,最宽处有10余公里,蓄水量约108亿立方米,是一个具有防洪、灌溉、发电、航运、水产、旅游等多种经济意义的大型水利工程。

知识

丰满水电站的微缩景观被印在中国人民银行发行的第二版人民币 5 角纸币背面,成为那个时代的辉煌记忆。

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