Введение

Исторические данные показали, что долгосрочный расход реки составлял [значение расхода], и что регулируемый расход будет возможен через электростанцию. По оценкам проектировщиков, при общей эффективности 85% средняя мощность составит 160 МВт, а при годовом коэффициенте использования установленной мощности 50% станция сможет выдавать максимальную мощность 320 МВт. В октябре 1949 года по запросу Министерства общественных работ доктор Джон Л. Сэвидж, бывший главный инженер-конструктор Бюро мелиорации Соединенных Штатов, посетил площадку и дал рекомендации по предлагаемым вариантам конструкции. Хотя земляная плотина была более подходящей в широкой долине Плезант-Вэлли, после рассмотрения различных вариантов в октябре 1950 года было решено, что из-за геологических условий в районе сада Тамблина более целесообразной будет монолитная бетонная гравитационная плотина.

Работы начнутся на месте

Министерство общественных работ Новой Зеландии (MOW) было правительственным ведомством, ответственным за проектирование и строительство государственной электростанции в Новой Зеландии. Хотя вопрос о том, кто будет проектировать и строить плотину и электростанцию, оставался нерешенным, Фриц Лангбейн, главный инженер MOW, предполагал, что его организация займется проектированием и, по крайней мере, построит отводящий канал. Поэтому он разработал планы по строительству поселка строителей и в июле 1949 года поручил MOW начать работы по выемке грунта для отводящего канала. Этот канал в конечном итоге должен был иметь длину 2000 футов (610 м), ширину 100 футов (30 м) и глубину 70 футов (21 м), что потребовало выемки значительного объема грунта. К концу 1950 года на строительной площадке работало 720 рабочих.

Деревня строителей

Для размещения рабочей силы Министерство общественных работ сначала построило в 1947 году лагерь для холостяков и столовую на западном берегу реки. В 1950 году началась работа по возведению 100 рабочих коттеджей. В следующем году началось строительство зала YMCA, магазинов, больницы и жилья для медсестер, а также еще 225 коттеджей. В конечном итоге деревня разрослась до 724 домов, включая общежитие на 90 коек, начальную школу на 600 учеников, кинотеатр, клуб, 17 магазинов, три церкви, здание пожарной охраны и скорой помощи, четыре теннисных корта, бассейн и систему канализации. Кроме того, было четыре лагеря для холостяков (два на восточном и два на западном берегу), вмещавшие в общей сложности 1000 бараков. Стоимость всех этих объектов составила 2 241 925 новозеландских фунтов стерлингов. Поскольку сеть Центрального электрического совета Отаго не могла обеспечить достаточным энергоснабжением деревню и проект, правительство построило временную электростанцию с двумя дизельными генераторами мощностью 1 МВт и одним 0,4 МВт для увеличения подачи энергии.

Перевозка материалов и оборудования

В мае 1946 года PWD и Департамент железных дорог Новой Зеландии провели совещание, чтобы определить, что потребуется для транспортировки материалов на предполагаемое место строительства электростанции. Основные грузы, связанные с первыми четырьмя генераторными установками, были следующими: тринадцать генераторных трансформаторов, каждый весом 39,5 тонн (40,1 тонны), длиной 15 футов 6 дюймов (4,72 м), высотой 10 футов 4 дюйма (3,15 м), шириной 8 футов 2 дюйма (2,49 м); двадцать четыре статорных секции, каждая весом около 19 тонн (19,3 тонны) брутто, размерами 14 футов 9 дюймов (4,5 м) на 9 футов 1 дюйм (2,77 м) на 6 футов (1,83 м); четыре вала и упорные пластины, каждый весом 33½ тонны (34 тонны) брутто, длиной 20 футов (6,1 м), размерами 6 футов 6 дюймов (1,98 м) на 7 футов 10 дюймов (2,39 м); четыре турбинных ротора, каждый весом 25 тонн (25,4 тонны), диаметром 12 футов 10 дюймов (3,91 м), высотой 6 футов 7 дюймов (2 м); четыре опорных кронштейна генератора, каждый весом 20 тонн (20,3 тонны) брутто, размерами 12 футов (3,66 м) на 12 футов на 6 футов 1 дюйм (1,85 м). Самый прямой железнодорожный маршрут пролегал по линии Роксбург до ее конечной станции в Роксбурге. Однако на этой линии были нескомпенсированные уклоны 1:41 и пять кривых длиной в цепь (100,6 метра), которые ограничивали нагрузку до 180 тонн на локомотив. В мае 1949 года правительство с неохотой признало, что для выполнения запланированной программы строительства, возможно, потребуется привлечь зарубежных подрядчиков. Это признание привело к получению незапрошенного предложения от британского консорциума, состоящего из строительных подрядчиков Richard Costain, производителей электрооборудования и подрядчика English Electric и Insulated Callender Cables, для проектирования и строительства электростанций Роксбург и других электростанций Новой Зеландии. Тем временем на строительной площадке продолжались работы по завершению строительства поселка и созданию обводного канала. Однако прогресс был медленным, и завершение обводного канала ожидалось не раньше 1953 года, вместо запланированного 1951 года.

Объявление о конкурсе на заключение контракта на строительство плотины

В 1949 году новоизбранное национальное правительство, идеологически поддерживавшее частную инициативу, назначило Стэна Гусмана одновременно министром общественных работ и министром Государственного гидроэнергетического департамента. К 1951 году прогнозируемые задержки в реализации проекта стали настолько серьезными, что вызвали критику со стороны Управления электроснабжения. Осознавая надвигающийся энергетический дефицит и недостаток государственных ресурсов для завершения шести других строящихся гидроэлектростанций, а также для завершения строительства Роксбурга, Гусман 25 сентября 1951 года объявил о проведении тендера среди заинтересованных сторон на выполнение строительно-монтажных работ по проекту. Это потребовало оперативной подготовки тендерной документации и спецификаций немногочисленным проектным персоналом правительства. Участники тендера могли предложить свои условия либо на основе сметы (bill of quantities), либо предоставить «целевую смету» с добавлением 4% вознаграждения. При таком типе контракта правительство покрывало все расходы, а подрядчик получал вознаграждение в размере 4% от общей стоимости работ до целевой сметы. В случае отклонения фактической стоимости от сметной, 25% разницы прибавлялось или вычиталось из вознаграждения. «Оговорка об отсутствии убытков» означала, что если перерасход средств будет достаточно велик, подрядчик может потерять все свое вознаграждение, но не понесет дополнительных убытков, кроме связанных с несоблюдением согласованных сроков завершения работ. Было получено восемь предложений: три с фиксированной ценой и сметой, остальные – на основе целевой сметы. Министерство общественных работ оценило стоимость работ в 10 198 000 фунтов стерлингов, а среднее значение семи предложений составило 10 068 838 фунтов стерлингов. Целевой срок завершения строительства был установлен на 1 июня 1955 года. К концу августа 1952 года Министерство общественных работ завершило строительство двух канатных дорог, предназначенных для доставки бетона к месту работ. Для производства бетона непосредственно на строительной площадке Министерство приобрело бетонный завод компании Johnson, который ранее использовался ВМС США при восстановлении Перл-Харбора после японского нападения в 1941 году. Завод был введен в эксплуатацию в начале апреля 1953 года. После завершения строительства Роксбурга завод был перевезен сначала на гидроэлектростанцию Бенмор, а затем на гидроэлектростанцию Авимор и плотину Пукаки для приготовления заполнителя для напорных труб, водосбросов и других бетонных конструкций. Консорциум привлек из-за границы 82 инженера, руководителя и административных сотрудников, а также 322 рабочих, и 29 сентября 1952 года принял строительно-монтажные работы от Министерства общественных работ. В попытке ускорить ход работ подрядчик заменил ряд ключевых сотрудников проекта. Трудовые отношения также ухудшались из-за неопределенности, связанной с изменениями в руководстве, сокращения рабочей недели до 40 часов и влияния перерасхода средств на заработную плату рабочих. В ноябре 200 британских рабочих потребовали либо 70-часовой рабочей недели, либо возвращения в Великобританию.

Поглощение Даунером

В 1953 году, когда из-за нехватки генерирующих мощностей пришлось ввести ограничение подачи электроэнергии на Южном острове, правительство решило, что медленный прогресс недопустим, и попросило двух директоров крупной новозеландской строительной компании Downer & Co. прибыть через два дня на встречу в летней резиденции премьер-министра 24 апреля 1954 года. На этой встрече, в которой участвовали представители консорциума, правительство предложило Арнольду Даунеру и Арчу Маклину из Downers войти в проект в качестве управляющего партнера с 25-процентной долей. После того как было потрачено 4 миллиона фунтов стерлингов, существующий контракт был расторгнут и заключен контракт на основе расценок с переименованной компанией Cubitts Zschokke Downer, с планируемым сроком завершения к концу 1956 года. В результате создания этого нового консорциума Арнольд Даунер был назначен ответственным за все работы на строительной площадке.

Отвод реки

Предварительные работы по отводу реки начались неудачно, когда взрывной заряд, использованный в середине июня для удаления вышерасположенного земляного вала, повредил стальную коффердам ниже по течению. Этот коффердам был построен для того, чтобы вода не выносила обломки взрывчатки с верхнего вала в водосбросный канал. В конечном итоге обломки и коффердам были удалены, что обеспечило беспрепятственный поток по отводящему каналу. Затем потребовалось перекрыть русло реки, чтобы весь поток воды направлялся по отводящему каналу. Средний расход реки составлял , а к июню он снизился до , но к моменту завершения работ, когда была назначена точная дата – 1 июля – для попытки отвода, расход увеличился до . Для попытки были выделены дополнительные бульдозеры, поскольку постоянный расход увеличился до и затем до .

Строительство линий электропередач

Для соединения новой электростанции с крупными центрами потребления, сначала была построена новая 110-киловольтовая деревянная линия электропередачи длиной 52 мили (84 км) до города Гор. Затем бригады линий электропередачи приступили к строительству двуцепной воздушной линии электропередачи 110 кВ длиной 89 миль (143 км) на решетчатых стальных опорах до подстанции Halfway Bush в городе Данидин, которая была завершена в июле 1955 года стоимостью около 500 000 фунтов стерлингов. Однако основным соединением стала новая одноцепная воздушная линия электропередачи 220 кВ длиной 266 миль (428 км), построенная на решетчатых стальных опорах от Роксбурга до новой подстанции в Ислингтоне, на окраине Крайстчерча. К 1949 году работы по трассировке этой линии были в значительной степени завершены, к 1951 году были организованы строительные базы и размещены заказы на материалы. К 1954 году был завершен первый участок линии, что позволило передавать электроэнергию от Текапо А в Крайстчерч. Второй участок, простирающийся до долины Уайтаки, способствовал улучшению энергоснабжения в зимний период. Строительство линии Роксбург-Ислингтон обошлось примерно в 1 000 000 фунтов стерлингов и было завершено к зиме 1956 года.

Наполнение озера

В июне 1956 года на Южном острове начали вводить ограничения на электроснабжение, и министр общественных работ попросил подрядчиков сосредоточить все ресурсы на работах, направленных на максимально быстрое наполнение озера. Для стимулирования рабочих правительство предложило бонус в размере 2 фунтов стерлингов в неделю и 1 фунт стерлингов в день, если озеро будет заполнено до 19 августа. В полночь 21 июля 1956 года началось наполнение озера, и уровень воды стал подниматься в среднем на 3 фута (1 метр) в час. По мере наполнения озера, из дренажных каналов за цементной завесой в правой опоре стали просачиваться увеличивающиеся объемы воды, что указывало на негерметичность завесы. Расследование показало, что перед достижением окончательного уровня необходимо провести дополнительную цементацию (которая заняла около двух недель). Было решено наполнять озеро только до уровня гребня водосброса, пока подрядчики выполняют бурение и дополнительную цементацию. Тем временем, в 12:30 23 июля скоростная лодка под управлением Кена Харливича и в сопровождении Уиллиса Уэзеролла отправилась из Роксбурга в Александрию, совершив первое плавание по новому озеру. К 11:20 утра 23 июля 1956 года озеро заполнилось до уровня гребня водосброса. В связи с острой нехваткой электроэнергии на Южном острове, под руководством главного инженера-электрика Эрика Гордона “Сэнди” Сэнделина немедленно начался ввод в эксплуатацию первого генераторного блока. Ввод в эксплуатацию Роксбургской ГЭС устранил необходимость в ограничениях электроснабжения на Южном острове и обеспечил избыток электроэнергии на многие годы.

Стоимость проекта

В декабре 1947 года правительство ожидало, что общая стоимость проекта составит 11 500 000 фунтов стерлингов. К сентябрю 1949 года, после выбора окончательного местоположения и типа плотины, стоимость возросла до 17 000 000 фунтов стерлингов. Контракт на сумму 8 620 074 фунта стерлингов был заключен с компаниями Hannen, Holland & Cubitts в ассоциации с Конрадом Цшокке. Это был контракт с целевой сметой и условием "отсутствия убытков". В мае 1954 года контракт был пересмотрен с включением компании Downer & Co в качестве главного подрядчика. Новый контракт основывался на "прейскуранте ставок" общей стоимостью 10 120 000 фунтов стерлингов. Окончательная общая стоимость проекта составила 24 102 800 фунтов стерлингов, из которых 19 151 700 фунтов стерлингов было потрачено на строительно-монтажные работы, 445 000 фунтов стерлингов – на изготовление и монтаж кессонов и строительно-монтажные работы второй очереди, 4 506 100 фунтов стерлингов – на приобретение, установку и ввод в эксплуатацию восьми генераторов и открытого распределительного устройства. В стоимость строительно-монтажных работ включены 900 000 фунтов стерлингов в качестве премии за досрочное завершение и 35 900 фунтов стерлингов на ускорение работ. Всего для строительства электростанции было разработано 3500 чертежей Министерством строительства, Государственным департаментом гидроэлектроэнергетики и подрядными организациями.

Служба

В декабре 1965 года вышла из строя обмотка генератора на блоке №2, за которой последовала серия дальнейших отказов в период с 1971 по 1973 год. В попытке устранить эти неисправности, обмотки были переключены. Статоры блоков №1, №3 и №4 были перемотаны в 1975–1976 годах. Шлюз №3 в 1996 году и шлюз №2 в 2001 году были модернизированы для обеспечения пропускной способности при увеличении максимального расчетного паводка. Шлюз №1 также был забетонирован. Для повышения устойчивости конструкции к сейсмическим воздействиям оригинальная система управления шлюзами с тяжелыми цепями и противовесами была заменена на гидравлическую, верхний мост плотины был усилен, а опорные башни были опущены. В 1990-х годах системы управления электростанцией были автоматизированы с помощью новых систем управления и защиты, что позволило осуществлять ее дистанционное управление. В настоящее время управление электростанцией осуществляется из диспетчерского центра на Клайдской электростанции.

Изменения в собственности

В 1987 году активы NZED (включая Roxburgh) были переданы Электрической корпорации Новой Зеландии (ECNZ). 1 апреля 1996 года право собственности на Roxburgh было передано от Electricity Corporation of New Zealand компании Contact Energy, государственному предприятию, которое впоследствии в 1999 году перешло в частную собственность. После выделения Transpower на месте бывшей парковки была построена новая диспетчерская для размещения оборудования Transpower, необходимого для эксплуатации оборудования линий электропередачи. Изначальные воздушные выключатели были заменены на выключатели Sprecher & Schuh, использующие SF6, в конце 1980-х годов.

Мощные агрегаты

Оригинальная конструкция генератора дополняла воздушный поток, создаваемый полюсами вентилятора, воздушным потоком через ротор. Во время заводских приемочных испытаний один генератор был подвергнут тепловой проверке, но для поддержания потерь от сопротивления воздуха и трения в пределах допустимых 10% сверх гарантированного значения производитель перекрыл поток воздуха через ротор, что снизило воздушный поток в генераторе, при закрытом контуре охлаждения, до 19,5 м³/с, что составляло около 90% проектного потока. Эта модификация была применена ко всем генераторам. Ограниченное время, затраченное на ввод в эксплуатацию генераторных блоков, означало, что тепловые проверки не проводились, что позволило бы определить влияние этой модификации на температуру обмотки статора. В результате генераторы Роксбурга всегда работали при более высоких температурах, чем большинство других гидрогенераторов в Новой Зеландии. Традиционной летней практикой для управления температурой генераторов было открытие вентиляционных отверстий генераторов и использование модифицированных воздуховодов для отвода горячего воздуха за пределы здания, а также открытие главных дверей машинного зала и запуск вытяжных вентиляторов, установленных высоко в стене на другом конце машинного зала. В 1995 году стало очевидно, что становится трудно поддерживать температуру обмотки статора в пределах их номинального диапазона от 65 до 75 °C при работе на максимальной мощности в летние месяцы с января по апрель. В результате потребовалось снизить мощность генераторов с 40 МВт до 35 МВт. Это снижение мощности ограничило эксплуатационную гибкость станции. Расследования показали, что перегрев обмотки статора был вызван разрушением изоляции обмотки статора, что снизило теплопередачу от проводников, накоплением пыли и масла на обмотке статора и поверхностях теплообменника, что снизило их теплопередачу, а также продолжительными высокими температурами окружающего воздуха и речной воды летом, разделением машинного зала для управления риском пожара, что уменьшило поток воздуха через машинный зал, все это усугублялось неэффективной системой вентиляции генератора. Системы 110 кВ и 220 кВ были соединены между собой посредством повышающего трансформатора 220/110 кВ мощностью 50 МВА, поставленного компанией Brown Boveri. Наружные выключатели 220 кВ и 110 кВ также были поставлены компанией Brown Boveri и были воздушного типа.

Вспомогательное питание

Для обеспечения надежного резервного питания электростанции два вспомогательных генераторных агрегата были установлены ниже зоны разгрузки и запитывались от общего напорного трубопровода диаметром 3 фута (0,27 м) и длиной 243 фута (22,6 м), проложенного от вершины плотины. Каждый агрегат оснащен горизонтальной турбиной Francis мощностью 765 л.с. производства компании Drees & Co (Западная Германия), которая через маховик приводит в действие генератор на 625 кВА, 400 В, поставленный компанией General Electric. При полной нагрузке каждый агрегат потребляет воды. В 2017 году модернизация вспомогательных генераторных агрегатов стоила от 2,5 до 3 миллионов новозеландских долларов.

Озеро Роксбург

Озеро Роксбург, образованное плотиной, простирается почти до города Александры.

Операция

Эксплуатация электростанции регулируется требованиями шести разрешений на использование ресурсов, срок действия которых истекает в 2042 году. Эти разрешения предусматривают минимальный сброс с электростанции. С вводом в эксплуатацию Роксбургской ГЭС осадочные породы, которые ранее стекали по реке Клута, стали задерживаться за плотиной. Регулярные обследования начались в 1961 году для мониторинга этих отложений. К 1979 году средний уровень русла реки ниже моста Александра увеличился на 3,6 метра с момента создания озера в 1956 году. Завершение строительства Клайдской ГЭС в 1992 году уменьшило приток осадков из реки Клута, в результате чего река Манухерикиа стала основным источником. Наводнения в 1979, 1987, 1994 и 1995 годах побудили многих жителей Александры потребовать от владельцев Роксбургской ГЭС более эффективного управления накоплением осадков. Крупное наводнение в 1999 году привело к затоплению значительной части центральной деловой зоны Александры. В результате компания Contact Energy и правительство приобрели имущество, пострадавшее от наводнения, и сервитуты на другие участки, а также построили дамбу для защиты от наводнений. Компания Contact Energy также внедрила программу снижения уровня воды в озере во время наводнений, чтобы попытаться переместить осадочные отложения вниз по течению. В период с 1956 по 1979 год максимальный уровень эксплуатации озера Роксбург составлял 132,6 м, после чего он был снижен до 132 м. В декабре 2009 года Региональный совет Отаго дал компании Contact Energy разрешение вернуться к максимальному уровню эксплуатации 132,6 м, что позволило бы увеличить объем вырабатываемой электроэнергии. Когда заявление компании Contact Energy рассматривалось в октябре 2009 года, было получено 14 отзывов: восемь возражений, пять – в поддержку и один нейтральный. Утверждение повышенного уровня эксплуатации сопровождалось условиями, гарантирующими соответствие сбросных потоков с электростанции естественным паводковым потокам. Когда поток достигает , уровень озера Роксбург должен быть снижен ниже 132 м путем уменьшения сброса воды на Клайдской ГЭС или увеличения потока через Роксбургскую ГЭС. Другие условия касались смягчения воздействия на рекреационные зоны и пешеходные тропы, а также протоколов, которые необходимо соблюдать при обнаружении исторических артефактов. С 2012 года реализуется программа отлова и перемещения, в рамках которой молодь угрей транспортируется в обход электростанции. Отчет за 2016 год.