抽水蓄能电站机电安装施工中存在的问题及对策

一、引言

在全球能源转型与 " 双碳 " 目标驱动下，抽水蓄能电站作为目前技术最成熟、经济性最优的大规模储能方式，其装机规模持续快速增长。截至2023 年底，我国抽水蓄能累计装机容量突破 5000 万千瓦，在建项目达 1.2 亿千瓦，形成全球最大建设市场。然而，机电安装工程作为电站建设的核心环节，涉及金属结构焊接、水力机械安装、电气设备调试等 20 余个专业领域，存在技术复杂度高、交叉作业多、质量管控难等突出特点。某电站统计数据显示，机电安装阶段质量事故占比达 62% ，其中因焊接缺陷导致的渗漏问题占 38% ，因施工用电不足引发的设备损坏占 15% ，因交叉作业协调不当造成的工期延误平均达 23天。现有研究多聚焦于单一技术问题或管理环节，缺乏对机电安装全链条的系统性分析，尤其在智能监测技术应用、资源动态调配机制、关键技术突破路径等方面存在研究空白。本文通过剖析典型工程案例，揭示机电安装施工中的共性难题，提出基于数字孪生的质量管控模型、模块化施工组织方案、永临结合供电体系等创新对策，旨在为提升抽水蓄能电站建设质量、保障能源基础设施安全提供理论支撑与实践指导。

二、抽水蓄电站机电安装中存在的主要问题

抽水蓄能电站机电安装工程涉及多学科交叉与复杂工艺集成，其技术难点集中体现在金属结构焊接、转子磁极设计、定子线棒绝缘处理等核心环节。以焊接质量为例，进口尾水管焊缝曾出现大面积夹渣缺陷，某电站蜗壳座环焊缝探伤合格率不足 80% ，导致机组运行后出现渗漏问题。转子磁极绕组设计缺陷更为突出，某电站因磁极材料选择不当，机组启动后磁极结构发生不可逆形变，直接引发转子扫膛事故。定子线棒绝缘处理同样存在技术瓶颈，某抽水蓄能电站线棒在安装后经 72 小时干燥处理仍无法满足绝缘电阻要求，需额外进行 30天自然搁置处理，严重延误调试进度。

金属部件刚度与强度验证缺失构成重大安全隐患。某机组在吊装伸缩节时，因未进行充水工况模拟试验，导致充水后球阀发生不可逆形变，最终需返厂更换关键部件。推力轴承系统设计缺陷更为典型，某电站推力瓦进油角设计偏小，加之高顶装置油泵流量不足，运行后油膜厚度仅达设计值的 60% ，引发推力瓦过热烧损事故。低水头空载稳定性问题长期困扰行业，国外某电站采用 6 个不同步导叶仍无法消除转轮S 区不稳定现象，导致机组启动阶段频繁跳闸。

三、抽水蓄能电站的机电施工中存在的主要问题

施工组织管理缺陷显著制约工程进度。某抽水蓄能电站因土建标段缺乏机电专业人员，导致预埋件安装偏差达 15mm，远超规范要求的 5mm 限值，迫使后期采用环氧砂浆修补方案，增加成本的同时延误工期 23 天。技术文件管控失效现象普遍存在，某电站因图纸交付滞后 3 个月，迫使首台机组定子组装推迟45 天，直接经济损失超 2000 万元。质量管控体系存在明显漏洞，某电站混凝土浇筑时未对钢筋网进行加固处理，导致埋件位移超差率达 18% ，需进行二次开孔修复。

交叉作业协调困难成为进度瓶颈。机电安装与土建施工存在空间冲突，某电站尾水管交面滞后28 天，但通过外部场地预组装技术，将直线工期压缩12 天。多机组同步施工资源调配失衡，某电站采用 4 台机组并行浇筑方案，因模板周转不足导致停工待料7 次，累计延误19 天。设备供货与安装需求脱节问题突出，某电站蜗壳座环延迟到货 15 天，迫使安装单位调整施工顺序，增加吊装设备租赁费用80 万元。

施工用电保障不足制约关键工序。某北方电站最大负荷达 9800kVA，但原设计变压器容量仅 7000kVA，导致混凝土浇筑期间频繁跳闸，单次停电恢复时间超过 4 小时。征地手续延误影响线路建设，某电站因中控室选址偏远，施工用电线路长度超出可研阶段 1.2 倍，增加投资 320 万元。用电点动态调整缺乏规划，某电站后期新增充电设备导致负荷突破 10000kVA，被迫进行线路改造，延误工期21 天。

四、避免安装和施工中出现的问题的策略

4.1 技术质量管控体系构建

建立三维质量管控模型，对焊接工艺实施全过程追溯。某电站采用激光扫描技术对蜗壳焊缝进行三维重建，缺陷识别准确率提升至 98.7%，返修率下降至 1.2%。推行磁极设计双验证机制，要求设计单位提供有限元分析报告与 1:1 模型试验数据，某电站通过该措施消除磁极结构应力集中点 17 处。实施定子线棒绝缘处理标准化流程，明确干燥温度曲线（80℃ ±2℃恒温 48 小时）、真空压力（-0.095MPa 保持 6 小时）等关键参数，某电站应用后绝缘电阻合格率从 76% 提升至 99.3% 。

4.2 施工组织优化方案

创新应用 " 预组装 + 模块化 " 施工法，某电站将尾水管在外部场地完成80% 组装工作，减少现场安装时间 9 天。建立多机组资源动态调配模型，通过BIM 技术模拟模板周转路径，某电站模板利用率提升至 89% ，减少停工待料3 次。开发设备供货智能预警系统，集成制造进度、物流信息、天气数据等23 项参数，某电站应用后设备准时到货率从 72% 提升至 94%

4.3 施工用电保障措施

构建永临结合供电体系，某电站将施工变电所与永久 110kV 变电站同步建设，节约投资 1800 万元。推广双回路供电方案，采用 35kV+10kV 双线路设计，某电站供电可靠性提升至 99.97%，年停电时间减少至 1.2 小时。开发用电负荷动态预测平台，集成施工机械功率、作业时间等 15 类数据，某电站通过该平台优化变压器容量配置，节约用电成本270 万元/ 年。

4.4 关键技术突破路径

攻克低水头空载稳定技术，某电站通过优化导叶关闭规律（关闭时间从15s 调整至22s），将转速波动范围从±8% 缩小至 ±2% 创新推力轴承润滑系统，采用可调式进油角设计（调节范围 15° -45°），某电站应用后油膜厚度标准差从 0.03mm 降至 0.01mm 。研发智能焊接机器人，某电站应用后蜗壳焊缝一次合格率从82% 提升至 97% ，焊接效率提高3 倍。

五、结语

抽水蓄能电站机电安装工程作为能源基础设施建设的核心环节，其技术复杂性与管理难度远超常规水电工程。通过构建 " 技术 - 管理 - 资源 " 三维管控体系，可有效解决焊接质量、设备同步、施工用电等关键问题。实践表明，采用 BIM 技术进行施工模拟可使工期缩短 15%-20% ，应用智能监测系统可使质量事故率下降 60% 以上。未来需重点突破大型机组动态平衡、超高压输水系统密封等 " 卡脖子 " 技术，推动抽水蓄能产业向智能化、标准化方向转型升级，为构建新型电力系统提供坚实技术支撑。

参考文献：

[1]  洪屏抽水蓄能电站机电安装工程项目划分浅析 . 于辉 . 水力发电 ,2016(08)

[2] 抽水蓄能电站机电安装通用绿色施工措施. 陈勇; 常雷刚. 水电站机电技术 ,2023(07)

[3] 桐城抽水蓄能电站工程进入机电安装阶段. . 水泵技术,2024(04)

[4] 西沟抽水蓄能电站项目的探讨. 皮海龙. 黑龙江电力,2007(04)

[5] 抽水蓄能电站机电安装与运行前一体化管理设计与实践. 陈晶华. 水电站机电技术 ,2023(09)

作者简介：李健1984 年12 月13 日，男，本科，民族：汉，目前职称 中级机电，籍贯 安徽省临泉县，评审专业：机电