ロクスバラダム

ロクスバラダム
ロクスバラダム機械室
ロクスバラダム ニュージーランドのロクスバラダムの位置
位置	セントラル・オタゴ、ニュージーランド
座標	南緯45度28分33秒 東経169度19分21秒 / 南緯45.475811度 東経169.322555度 / -45.475811; 169.322555
建設が始まった	1949
開業日	1956年11月3日
建設費	NZ£24,102,800
所有者	コンタクトエネルギー
ダムと放水路
ダムの種類	コンクリート重力ダム
押収物	クルーサ川 / マタ・アウ
身長	76メートル（249フィート）
長さ	358メートル（1,175フィート）
幅（山）	10.7メートル（35フィート）
幅（ベース）	61メートル（200フィート）
放水路容量	4,248 m ^3 /秒 (150,000 立方フィート/秒) [1]
貯水池
作成する	ロクスバラ湖
表面積	6 km ^2 (2.3 平方マイル)
通常の標高	132メートル[2]
発電所
オペレーター	コンタクトエネルギー
委託日	1956年 − 1962年
タービン	8
設備容量	320MW（43万馬力）
年間発電量	1,650 GWh (5,900 TJ)

ロクスバラダムは、ニュージーランド南島の下半分における大規模水力発電プロジェクトの中で最も古いものです。クルーサ川（マタ・アウ）を横切り、ダニーデンから約160キロメートル（99マイル） 、ロクスバラの町から北に約9キロメートル（5.6マイル）の位置にあります。レイク・ロクスバラ村はダムの西端近くに位置しています。

歴史

発達

1944年、州水力局は、現在建設中の発電所をもってしても、南島の予測需要を賄えるのは1950年か1951年までであり、新たな大規模発電所が必要であると見積もった。公共事業局による詳細な調査の結果、ワイタキ川沿いのブラックジャックス・ポイント（後にベンモア発電所が建設される予定地）とクルーサ川沿いのロクスバラ渓谷という2つの候補地が特定された。ロクスバラ湖に建設する発電所は、人里離れておらず、地質調査の必要性が少なく、同じ出力を得るのに必要な資材の半分で済む上、建設作業に適した気候条件が整っているという利点があった。これらは、労働力とセメントが深刻に不足していた当時、重要な考慮事項であった。^[3]

歴史的記録によると、この川の長期的な流量は500 m ³ /s（17,650 cu ft/s）であり、発電所では420 m ³ /s（15,000 cu ft/s）の制御流量が可能であることが示されています。設計者は、全体効率を85%とした場合、平均出力は160 MW、年間力率を50%と仮定した場合、発電所は最大320 MWの出力を供給できると見積もっていました。^[3]

クルーサ川は、ハウェア湖、ワカティプ湖、ワナカ湖から水が流れ込んでいます。ワカティプ湖の河口に位置するカワラウ川には既に水門が設置されており、残りの湖からの流量も水門で制御することが決定されました。調査の結果、ワナカ湖の土壌条件が適切ではないことが判明したため、ハウェア湖のみに新たな水門が設置されました。この水門は1958年に完成し、アースダムに設置された4つの放射状ゲートで構成されています。このダムによって既存の湖水位が引き上げられ、現在約290GWhの貯水量となっています。

1947年12月、労働党政権はクルーサ川に水力発電所を建設する計画を承認した。当初は40MWの発電ユニット3基のみが設置される予定だったが、最終的には320MWの発電能力が計画されていた。アレクサンドラとロクスバラの間のクルーサ川は深い峡谷を流れており、発電所建設に適した場所が複数あった。調査の結果、プレザント・バレー地区で5つの候補地、タンブリンズ・オーチャード地区で1つの候補地が特定された。当初は、タンブリンズ・オーチャードから約2.4キロメートル（1.5マイル）上流にあるプレザント・バレーの4号地が有力候補とされた。しかし、その後の詳細な設計調査により、ロックスバラの町の近くのロックスバラ渓谷から川が流れ出るコール・クリークのタンブリンズ・オーチャードが、落差が最大で、したがって発電量が最大、放水条件が良好、アクセスが最良で、建設と恒久的な村の両方に適した場所に最も近いことが判明しました。

1949年3月、政府はタンブリンズ・オーチャードに建設することを決定し、1949年6月に分水路の工事を開始できる計画が作成された。^{[4] 1949年10月、}公共事業開発省（MOW） の要請により、ジョン・L・サベージが現地を訪れ、提案された設計オプションについて助言した。様々なオプションを検討した結果、プレザント・バレーの広い地域ではアースダムの方が適していたが、1950年10月、タンブリンズ・オーチャードの地質を考慮すれば、コンクリート製の重力式ダムの方が適していると決定された。^[4]もう1つの考慮事項は、公共事業開発省にはアースダム建設の経験が限られており、必要な経験を持つ技術者はコブ発電所に従事しているだけだったことである。

設計上の決定の多くは、ローワーハットのグレイスフィールドにある科学産業研究局の水理学研究所で 1:80 スケールのダム模型を使って 1949 年から 1954 年にかけて行われた研究の結果に基づいていました。

当初、このプロジェクトはコールクリーク計画として知られていましたが、地理委員会に相談した後、1947年にロクスバラという名前が発電所の名前として選ばれました。^[5]

工事

現場での作業開始

ニュージーランド水力発電局（MOW）は、ニュージーランド政府の発電所の設計と建設を担当する政府機関でした。ダムと発電所の設計と建設を誰が担当するかは未だ決まっていませんでしたが、MOWの技師長フリッツ・ラングバインは、自らの組織が設計を引き受け、少なくとも分水路を建設するだろうと考えました。そこで彼は建設村の建設計画を立て、1949年7月にMOWに分水路の掘削作業を開始させました。この分水路は最終的に長さ2,000フィート（610メートル）、幅100フィート（30メートル）、深さ70フィート（21メートル）となり、255,000立方ヤード（195,000立方メートル）の土砂を撤去する必要がありました^。 [ ^{6] [7]}

1950年末までに720人の労働者が現場で雇用されていた。^[8]

建設村

1947年、公共事業省は労働者の住居として、まず川の西岸に男性用キャンプと炊事場を一つ建設した。1950年には労働者用コテージ100戸の建設工事が開始された。翌年にはYMCA会館、商店、病院、看護師宿舎、そしてさらにコテージ225戸の建設が開始された。最終的に村は724戸の住宅に成長し、90床のホステル、600人の児童を収容する小学校、映画館、社交会館、17の商店、3つの教会、消防隊と救急車の建物、テニスコート4面、プール、そして下水道が完備された。さらに、男性用キャンプが4ヶ所（東岸に2ヶ所、西岸に2ヶ所）あり、合計1000戸の小屋があった。これらの施設の総工​​費は2,241,925ニュージーランドポンドであった。^[9]

オタゴ中央電力庁の電力網では村とプロジェクトに十分な電力を供給できなかったため、政府は供給を補うために 1 MW のディーゼル発電機 2 台と 0.4 MW のディーゼル発電機 1 台を備えた仮設発電所を建設しました。

資材・機材の輸送

1946年5月、PWDとニュージーランド鉄道局は、発電所建設予定地への資材輸送に必要な物資を決定するための会議を開催した。最初の4基の発電ユニットに関連する主な荷物は以下の通りであった。発電機用変圧器13台（各39.5トン（40.1トン）、長さ15フィート6インチ（4.72メートル）、高さ10フィート4インチ（3.15メートル）、幅8フィート2インチ（2.49メートル）。固定子セクション24個（各総重量約19トン（19.3トン）、幅14フィート9インチ（4.5メートル）、奥行9フィート1インチ（2.77メートル）、高さ6フィート（1.83メートル）。 4つのシャフトとスラストプレート、それぞれ総重量33.5トン（34トン）、長さ20フィート（6.1メートル）、6フィート6インチ（1.98メートル）、7フィート10インチ（2.39メートル）。4つのタービンランナー、それぞれ総重量25トン（25.4トン）、直径12フィート10インチ（3.91メートル）、高さ6フィート7インチ（2メートル）。4つの発電機底部ベアリングブラケット、それぞれ総重量20トン（20.3トン）、12フィート（3.66メートル）x 12フィートx 6フィート1インチ（1.85メートル）。^[10]

最も直接的な鉄道ルートは、ロックスバラ支線を経由して終点のロックスバラまで行くものだった。しかし、この線路には勾配が1/41で、5つの鎖曲線（100.6メートル）があり、機関車1台あたりの積載量は180トンに制限されていた。^[11]また、この線路にはマヌカとラウンドヒルを含む4つのトンネルがあり、輸送できる物の物理的な大きさが制限されていたため、トンネルの拡張が検討された。^[1] これは費用がかかり、実施中は線路の利用が制限されたであろう。代替案として、タパヌイ支線をエディベールの終点からトンネルとダンロビン丘陵の粘土の切通しを経由してクルーサ川まで延長し、そこでロックスバラ支線に接続する調査が行われた。最終的に、すべての建設資材と小型機器については、可能な限りロックスバラ支線を使用することが決定された。これらの列車はメインサウス線でミルトンまで輸送され、そこでロックスバラ支線に乗り換え、ロックスバラまで輸送され、そこから道路で発電所まで輸送されました。建設現場まで路線を延長することも検討されましたが、既存のロックスバラ吊橋の東端を通過するのが困難だったため、実現には至りませんでした。^[1] 路線の輸送能力を向上させるため、ラウンドヒル付近で曲線部の地役権がいくつか確保されました。^[11]

既存道路の耐荷重はヘンリー（国道1号線）とボーモント（国道8号線）の橋梁によって制限されていたため、ワイカカ支線には制限トンネルがないため、タービンランナーや底部ベアリングブラケットなどの規格外の重量物の輸送にはこの支線を使用することになった。これらの重量物は、ブラフの港からマクナブのジャンクションまで南本線で輸送され、その後ワイカカ支線を経由して終点のワイカカまで輸送された。そこから専用車両を使って陸上で発電所まで輸送された。^[11]これにより鉄道輸送から道路輸送への移行が容易になり、輸送を補助するためにワイカカ駅に4柱30トン（30.5トン）のガントリーが設置された。^[10]ロクスバラと建設現場間の道路が改良され、クルーサ川東側のテヴィオット川に既存の橋を補完する2つ目の橋が建設されました。建設現場では、1949年に全長220フィート（67メートル）、片側1車線のベイリー橋（耐荷重24トン、24.4トン）が設置され、川を渡ることができました。^[1]

発電所と村の建設に使用された木材は、タパウニのコニカルヒルズ製材所から調達され、タパウニ支線を経由してメインサウス線に運ばれ、そこからロクスバラ支線を経由してロクスバラへと接続されました。最盛期には、毎日最大15,000～20,000フィートの木材が鉄道で輸送されていました。

PWDは、ロクスバラ駅に、プロジェクトのピーク時に消費されると見込まれる年間5万トンのセメントを貯蔵するためのサイロと、6本の柱を持つ60トン（61トン）の吊り上げガントリーを建設した。^[10]バルクセメントの出荷は1953年半ばに始まり、同年7月までには週600～1,100トンが出荷されると見込まれていた。1955年7月までには需要が週800トンにまで落ち込み、セメントの出荷は1956年11月に終了した。^[11] 1956年4月までにミルバーンは10万5,000トンのセメントを供給したが、プロジェクト完了のためにさらに1万トンの納入が残っていた。

NZRはダニーデンとクライストチャーチから不定期に観光列車を運行していました。ダニーデンから発電所までの往復鉄道とバスの乗車券は16シリングでした。^[11]

可能な限り、機器はダニーデン・ロックスバラ鉄道線でロックスバラまで輸送され、そこから陸路で発電所まで輸送された。例えば、変圧器はポート・チャーマーズからロックスバラまで40トンのウェルワゴンで鉄道輸送され、その後ロジャース製の40トンタンク輸送車で発電所まで運ばれた。^[10]固定子部分と軸も同様のルートをたどった。^[10]

ワイカカ支線にはトンネルが複数あるため、タービンランナーと発電機の下部ベアリングブラケットはワイカカ支線を経由して輸送されました。ワイカカ支線終点からは、専用輸送車を用いて陸路で発電所まで輸送されました。

迷惑な申し出

公共事業省は、政府が南北両島に約束した大規模な発電所建設を遂行するためのエンジニアリングおよび製図要員が不足していることを認識していました。フリッツ・ラングバインは、海外から1,000人の労働者を確保できれば、公共事業省は1954年までにプロジェクト全体を自力で完了できると考えていました。^[12]

1949年5月、政府は計画された建設計画を遂行するために海外の請負業者を雇用する必要があるかもしれないことを渋々認めた。この承認により、土木工事請負業者のリチャード・コステイン、電気メーカー、そして請負業者のイングリッシュ・エレクトリック・アンド・インステッド・カレンダー・ケーブルズからなる英国のコンソーシアムから、ロクスバラ発電所をはじめとするニュージーランドの発電所の設計・建設に関する非公式な入札が行われた。^[12]

公共事業省は、完成日が保証されていないこと、共同事業体が設計と建設の両方を引き受ける場合の責任分担の難しさ、競争入札を行った場合よりもコストが高くなる可能性があること、そして、同様の性質の将来のプロジェクトを共同事業体が独占する可能性があることについて懸念を抱いていた。

国営水力発電局は、電気機器メーカー1社に限定されることを望まなかっただけでなく、この提案が送電線建設スタッフへの脅威となると考えた。こうした懸念を考慮し、貴重な海外資金の浪費を避けたいと考えた労働党政権の財務大臣は、1949年9月にこの提案を正式に拒否した。^[13]

一方、現場では建設村の完成と分水路の建設作業が続けられていました。しかし、進捗は遅く、分水路の完成は当初の1951年ではなく、1953年まで見込まれました。

ダム建設契約の入札募集

1949年、新たに選出された中央政府は、イデオロギー的に民間企業を優遇し、スタン・グースマンを公共事業大臣兼州水力発電大臣に任命しました。1951年までに、計画されていたプロジェクトの遅延は深刻化し、電力供給公社からの批判を招くほどでした。エネルギー不足、そしてロクスバラ自身の水力発電プロジェクトだけでなく、他の水力発電プロジェクトを完了するための政府資金の不足を認識したグースマンは、1951年9月25日に、プロジェクトの土木工事を請け負うために、関心のある関係者から入札を募ると発表したのです。

このため、人員不足の政府設計スタッフによる入札書類と仕様書の迅速な作成が求められました。入札者は、数量明細書ベース、または「目標見積」に4%の手数料を加えた形式で入札を行うことができました。このタイプの契約では、政府が全費用を負担し、請負業者は目標見積までの費用総額の4%の手数料を受け取りました。費用が見積と異なる場合は、変更額の25%が手数料に加算または減額されました。

「損失なし条項」とは、コスト超過が一定額に達した場合、請負業者は契約金全額を失う可能性があるものの、合意された完成期日に間に合わなかった場合を除いて、それ以上の損失を被らないことを意味していた。入札は8件あった。3件は数量明細書付きの固定価格入札で、残りは目標見積額であった。公共事業省は工事費用を10,198,000ポンドと見積もっており、7社の入札者の平均は10,068,838ポンドだった。^[12]最低入札額は、英国のHolland, Hannen & Cubittsによる7,4412,419ポンドだった。政府は、ロンドンのSir Alexander Gibb & Partnersに、入札者の工事遂行能力を評価するよう依頼した。

英国のホランド・ハンネン・アンド・キュビッツ社（SAコンラッド・チョッケ氏も参加）との交渉を経て、修正入札が提出され、それに基づき、目標見積額8,289,148ポンド、手数料4%の331,566ポンドで1952年7月25日に契約が締結された。^[12]契約には、早期完成の場合に350,000ポンドのボーナスが支払われる条項が含まれていた。川の分水遅延には罰金が課せられ、1955年7月以降発電所が運転準備完了していない日数ごとに1,000ポンドの罰金が課せられた。^[14]完成目標日は1955年6月1日であった。

1952年8月下旬までに、公共事業省はコンクリートを作業場まで運ぶための2本の索道を完成させました。現場でコンクリートを製造するため、公共事業省は1941年の日本軍による真珠湾攻撃後の真珠湾再建でアメリカ海軍が使用したジョンソン社製のコンクリートバッチングプラントを購入しました。このプラントは1953年4月初旬に稼働を開始しました。ロックスバラの完成後、プラントはまずベンモア発電所へ、その後アヴィモア発電所とプカキダムへ輸送され、水圧管、放水路、その他のコンクリート構造物用の骨材を混合しました。

コンソーシアムは海外から82名の技術者、監督、管理スタッフ、および322名の作業員をプロジェクトのために調達し、1952年9月29日に公共事業省から土木部門を引き継ぎました。^[6]この段階までに公共事業省は放水路を完成させており、コンソーシアムはこれらの労働者も引き継ぎました。

ロクスバラ・プロジェクトに携わる以前、ハンネン・ホランド・アンド・キュビッツの経験は商業ビルと住宅ビルに限られていました。水圧構造物の建設に精通していたチョッケはエンジニアリングサービスの提供のみにとどまり、キュビッツの担当者が全ての管理業務を担っていました。

懸念が高まる

1953年3月までに、公共事業省はコンソーシアムの進捗状況と、経営陣に水力発電所建設の経験が不足していることに懸念を抱くようになった。これは、大規模な手直し工事によって顕著に表れていた。政府は、建設経験が乏しく英語力も限られている多くの援助移民の雇用を指示したが、これも進捗を遅らせた。1953年初頭、コンソーシアムは政府の費用負担でイギリスから309人の労働者を派遣した。

1953年10月までに、コンソーシアムは契約上の1955年7月の最初の発電期限を守れないことが明らかになりました。^[15]請負業者は進捗を改善するために、プロジェクトの上級スタッフを何人か交代させました。経営陣の交代に関する不透明感、週40時間への労働時間の短縮、そしてコスト超過による労働者の賃金への影響により、労使関係も悪化していました。11月には、200人の英国人労働者が週70時間労働か、英国への帰国チケットのいずれかを要求しました。

ダウナーの買収

^1953年[16]に発電不足のため南島で電力配給制を導入する必要が生じ、政府は遅々として進まないと判断し、ニュージーランドの大手建設会社であるダウナー＆カンパニーの取締役2名に、1954年4月24日に首相の別荘で2日後の会議への出席を要請した。この会議にはコンソーシアムの代表者も出席し、ダウナーズのアーノルド・ダウナーとアーチ・マクリーンは政府から25%の権益を持つマネージングパートナーとしてプロジェクトに参加するよう要請された。400万ポンドを費やした後、既存の契約はキャンセルされ、キュービッツ・チョッケ・ダウナーと改名された会社と料金表契約が締結され、1956年後半に完成する予定となった^[17]。

この新しいコンソーシアムの形成の結果、アーノルド ダウナーが現場のすべての活動を担当することになりました。

川の転流

6月中旬、上流のダンパー撤去に使用された爆薬が下流の鋼矢板仮締切堤を損傷し、川の転流工事の準備作業は芳しくないスタートを切りました。この仮締切堤は、上流のダンパーから水門への爆破による破片の流入を防ぐために建設されました。最終的に破片と仮締切堤は撤去され、転流水路は支障なく流れました。

そこで、川を堰き止めて全ての水を分水路に流す必要があった。川の平均流量は500 m ^{3 /s（17,650 cu ft/s）で、6月には170 m 3} /s（6,000 cu ft/s）まで減少した。しかし、作業が完了し、7月1日に分水路の建設を確定させる頃には、流量は340 m 3 /s（12,000 cu ft/s）まで増加していた。流量が420 m ³ /s（15,000 cu ft/s） 、さらに510 m 3 /s（18,000 cu ft/ ^s ）まで増加すると、追加のブルドーザーが分水路建設に投入された。^{[1]冬季の流量ピーク前に分水路の建設が完了しなかった場合、プロジェクトは9}か月から12か月の遅延を招いていたであろう。^[12]調査結果では状況が最適とは言えないことが判明していたにもかかわらず、アーノルド・ダウナーは工事を進めることを決断した。1954年7月1日、12台のブルドーザーを用いて、12時間かけて570立方メートル（750立方ヤード）の堆積土砂と岩石を運び出し、^川を分水路へと導くことに成功した。^{[1] [8]}

川の流れを変え、ダムの上流と下流に仮締切堤が建設され、その間から水が汲み上げられました。上流の仮締切堤は18万立方メートル^{（ 24万立方ヤード）、下流の仮締切堤は5万4}千立方メートル（7万1千立方ヤード）の土木資材を消費しました。^[1]

露出した川底に金が見つかるのではないかと期待されていたが、水資源省が採掘許可を取得し、経験豊富な金鉱夫2名を雇用したにもかかわらず、結果は期待外れだった。^[1] 水がなくなると、ダム本体ブロックの基礎掘削作業が開始された。川底の中央水路、いわゆる「溝」に、砂利で満たされた大きな穴が発見された。^[1]深さ50フィート（15メートル）、幅50フィートから30メートル（100フィート）まで変化するこの溝を掘り、ポゾラン（フライアッシュ）とセメントの混合物をダムの下に埋め込んだ。発電所の下にはプレパクトコンクリートが使用された。これは、ダムブロックへのコンクリート供給でフル稼働していたバッチングプラントの需要を軽減するためであった。

1954年7月、ダウナーは引き継いだ20名の上級請負業者スタッフを、モリソン・クヌーセン社から多くが選ばれた人材と入れ替えた。重要な人事は、モリソン・クヌーセン社から経験豊富な水力建設技術者であるA・I・スミシーズを建設監督に任命したことである。管理体制が整えられたことで、作業員数はダウナーズが引き継いだときの1,107名から850名にまで削減できた。ダウナーの管理下で建設のペースは上がり、毎週のコンクリートの打設量も急速に改善された。1954年10月の第1週には5,400立方ヤード（4,100 m ³ ）のコンクリートが打設され、翌週には6,700立方ヤード（5,100 m ^{3 ）にまで増加した。 [1]}

1955年5月までにプロジェクトは目標期日に間に合い、発電所の工事は予定より6か月早く完了しました。ダムは幅50フィート（15メートル）のコンクリートブロックで構築され、ブロック間は幅5フィート（1.5メートル）のスロットが2つのプロファイルで構築されました。水圧管路に関連するものは、取水口とスクリーンを含む追加セクションと、水圧管路を支える下流傾斜がありましたが、もう一方のプロファイルはより緩やかな傾斜で、上部はダムの上部を横切る道路を収容するのに十分な幅しかありませんでした。ブロックのサイズと連動して、異なるコンクリート混合物と冷却コイルに冷水を通過させることで、ブロックの温度を10˚C（50˚F）に維持し、コンクリートにひび割れが生じないようにしました。ひび割れがあるとダム本体に水が入り込み、地震の際に隆起して不安定になる可能性があります。ブロックが最終的な安定温度に達すると、スロットはコンクリートで埋められました。

ブロック内のコンクリートが安定した後、コイルにグラウトが充填されました。ダム上流側には、深さ20フィート（6.1メートル）の低圧圧密グラウトカーテンが設置され、両橋台まで延長されています。これにより、ダム下部の岩盤の強度が向上し、漏水が防止されます。グラウトカーテンのすぐ下流と発電所の下に排水孔が設けられ、構造物への圧力上昇を記録するための圧力計が40個設置されました。

ダムと放水路の建設には、合計70万立方ヤード（54万立方メートル^{）のコンクリートが使用され、そのうち60万立方ヤード（46万立方メートル）が消費されました。セメントは主に、ダニーデン近郊の}バーンサイドにあるミルバーン・ライム・アンド・セメント社の工場、またはポート・チャーマーズへの船便で供給されました。ミルバーン社はセメント供給のために大規模な拡張工事を行いました。骨材はコミッショナーズ・フラットのクルーサ川から採取され、水は同川から供給されました。

フレッチャー・ホールディングスの子会社であるスティーブンソン・アンド・クック社が、水圧管、発電所の鉄骨、放水路ゲートのウインチを製造し、設置した。水圧管用の圧延鋼板は、ポート・チャーマーズにある工場からトラックで現場に運ばれ、そこで80人の作業員が、専用の作業場で自動サブマージアーク溶接機を使って鋼板をセクションごとに加工し、所定の位置に設置した。^[12] 全ての溶接部は、製造中にX線検査され、設置後にはレントゲン撮影と圧力試験が行われた。ただし、取水口のコンクリートで覆われたセクションは除く。スティーブンソン・アンド・クック社は水圧管の契約で損失を出し、それが1959年に会社を解散させる一因となった。^[12] フレッチャー・コンストラクション社が発電所の外装と屋根の工事を引き受けた。^[12]

電気機器の供給と設置

州水力発電局は、電気設備の設計、調達、設置、試運転を担当しました。主要発電所の供給に関する入札は1949年10月に行われ、最初の4基の発電ユニットの費用は100万ポンドで、1950年5月に契約が締結されました。

州水力局は 1953 年 6 月にこの地に拠点を構えました。1954 年 8 月に初めて活動許可が下り、最初の発電ユニットの設置が始まり、1955 年 3 月までに最初のスクロール ケースがコンクリートで固められました。

11月、発電機の固定子巻線の接合部に欠陥があることが判明した。幸いにも、1955年11月24日からクリスマス休暇までの23日間、ニュージーランド労働組合の組合員がストライキを行い、すべての接合部を作り直すのに十分な時間があった。ストライキの目的は、組合員のクレーン運転手が、サイレンが休憩に入ったにもかかわらずクレーンで運んでいた荷物を下ろすことを拒否したことだった。請負業者は、このストライキにより湖の埋め立て開始が2ヶ月遅れると見積もっていた。^[18]

送電線の建設

新しい発電所を主要な需要センターに接続するため、まずゴアまで全長52マイル（83.69 km）の110 kV木柱送電線が敷設されました。その後、送電線工事員は、格子状の鉄塔を用いた全長89マイル（143.23 km）の2回線110 kV架空送電線の建設に着手し、ダニーデンのハーフウェイ・ブッシュ変電所まで約50万ポンドの費用をかけて1955年7月に完成しました。

しかし、主要な接続は、ロックスバラからクライストチャーチ郊外のイズリントンの新しい変電所まで、格子鋼鉄塔を使用して建設された新しい266マイル（428 km）の220 kV単回線架空送電線でした。1949年までにこの送電線の調査は順調に進み、1951年には建設キャンプが設置され、資材が発注されました。1954年までに送電線の最初のセクションが完成し、テカポAからクライストチャーチまで電力を輸送できるようになりました。ワイタキ渓谷まで南に延びる2番目のセクションは、冬季の供給状況の改善に役立ちました。^[19] ロックスバラ-イズリントン線の建設費は約100万ポンドで、1956年冬に完成しました。

湖を埋め立てる

1956年6月までに南島全域で停電が実施されたため、公共事業大臣は請負業者に対し、湖の埋め立て作業を可能な限り前倒しするための作業に全資源を集中するよう要請した。労働者の意欲を高めるため、政府は8月19日までに湖を埋め立てた場合、週2ポンドに加え、1日1ポンドのボーナスを支給するとした。^[20] 1956年7月21日深夜、湖の埋め立て作業が開始され、湖水位は平均時速3フィート（0.91メートル）のペースで上昇し始めた。

湖が満水になり始めると、右岸のグラウトカーテンの背後にある排水路から水位が上昇し始め、グラウトカーテンに欠陥があることが示されました。調査の結果、湖を最終的な水位まで上げるには、さらなるグラウト充填（約2週間）が必要であると結論付けられました。請負業者が掘削とグラウト充填を開始する間、湖は放水路の頂上までしか満水にしないことが決定されました。一方、7月23日午後12時30分、ケン・ハーリウィッチが操縦し、ウィリス・ウェザラルを伴ったスピードボートがロクスバラを出発し、アレクサンドリアに向けて新湖への最初の航海を行いました。^[21]

1956年7月23日午前11時20分までには、湖は放水路の水位の最高点まで満たされた。^[22]南島で深刻な電力不足が発生していたため、発電ユニット1の試運転が電気常駐技師のエリック・ゴードン「サンディ」サンデリンの指揮の下で直ちに開始された。^[21]この緊急性から、ウェリントンの本部からは州水力発電局の主任技師であるMG「ビル」ラッタと主任発電所技師のWASサリッジが出席した。^[21]また、将来の発電所長となるA・ローズも出席していた。^[21] 技師たちが機械が使用可能であると納得すると、午後6時に機械は国の送電網に接続された。落差が減ったため、機械の出力は30MWに制限された。翌日の終わりまでには発電ユニット2の試運転が完了し、システムに接続された。これにより、イズリントンへの220kV送電線が開通しました。長距離送電線に十分な無効電力を供給するには2台の発電機が必要だったためです。3号機は1956年8月18日に、4号機は1956年12月11日に稼働を開始しました。発電所は1956年11月3日、スタンレー・グースマンによって600人の招待客と一般市民の見守る中、正式に開所されました。^[8]

残りの4基の発電ユニットの納入は1959年後半に始まり、5号機は1961年4月19日、6号機は1961年8月18日、7号機は1962年3月13日、8号機は1962年6月1日に稼働しました。^[23]

ロクスバラ発電所の稼働により、南島での電力制限が不要となり、長年にわたり電力の余剰が確保されました。

プロジェクト費用

1947年12月、政府はこのプロジェクトの総額を1,150万ポンドと見積もっていました。しかし、最終的な建設場所とダムの種類が決定した1949年9月までに、費用は1,700万ポンドに増加しました。

ハンネン・ホランド・アンド・キュビッツ社とコンラッド・チョッケ社は、8,620,074ポンドの契約を締結しました。これは「損失なし条項」付きの目標見積契約でした。1954年5月、契約はダウナー・アンド・カンパニー社を主たる事業主として再交渉されました。新しい契約は、10,120,000ポンドの「料金表」に基づいていました。

プロジェクトの最終的な総費用は24,102,800ポンドで、そのうち19,151,700ポンドは土木工事、445,000ポンドは隔壁ケーソンと第2段階の土木工事、4,506,100ポンドは発電機8台と屋外開閉所の購入と設置および試運転に充てられました。^[24]土木工事費には、早期完成ボーナスの900,000ポンドとプログラムの迅速化のための35,900ポンドが含まれていました。

発電所を建設するために、公共事業省、国立水力発電局、請負業者の間で合計3,500枚の図面が作成された。

サービス

1965年12月、2号機の発電機コイルが故障し、その後1971年から1973年にかけてさらに連続して故障が発生したため、巻線を逆に巻き直す処置が取られました。1号機、3号機、4号機では、1975年から1976年にかけて固定子の巻き直しが行われました。^[25]

1996年に第3水門、2001年に第2水門が改修され、発電所の最大設計流量である5,700 m ³ /s（200,000 cu ft/s）を通過できるようになりました。第1水門もコンクリートで塞がれました。構造物の耐震性を向上させるため、従来の重鎖とカウンターウェイトによる洪水吐ゲート操作システムは油圧式に交換され、ダム上部の橋梁は補強され、ガントリータワーは下げられました。

1990年代には、発電所の制御システムが自動化され、新しい制御・保護システムが導入されたため、人員削減が可能になりました。現在、発電所の制御はクライド発電所内の制御センターから行われています。

所有権の変更

1987 年に、NZED の資産 (Roxburgh を含む) はニュージーランド電力公社 (ECNZ) に移管されました。

1996年4月1日、ロクスバラ発電所の所有権はニュージーランド電力公社から国営企業であるコンタクト・エナジー社に移管され、同社はその後1999年に民営化されました。トランスパワー社の分離に伴い、旧駐車場跡地に新たな制御室が建設され、トランスパワー社の送電設備の操作に必要な機器が設置されました。当初設置されていたエアブラスト遮断器は、1980年代後半にシュプレッヒャー・アンド・シュー社製のSF6遮断器に交換されました。

発電ユニット

当初の発電機設計では、ファンポールによる空気流に加え、ロータ通過空気流も備えていました。工場受入試験において、発電機1台にヒートラン（加熱試験）が実施されましたが、風損と摩擦損失を保証値より10%多い許容範囲内に抑えるため、製造業者はロータ通過空気流を遮断しました。これにより、冷却器が閉回路内にある発電機内の空気流は19.5 m³/sに低下し、これは設計流量の約90%に相当します。この変更は全ての発電機に適用されました。発電ユニットの試運転には時間が限られていたため、ヒートランは実施されませんでした。ヒートランを実施すれば、この変更が固定子巻線温度に及ぼす影響を確認することができたはずです。その結果、ロックスバラ発電機は常にニュージーランドの他のほとんどの水力発電機よりも高温で運転されていました。^[26]

夏の間、発電機の温度を管理するための従来の方法は、発電機の通気口を開け、改造したダクトを使用して建物の外に熱気を排出するとともに、主発電所のドアを開けて、機械室の反対側の壁の高いところに設置された排気ファンを始動することでした。^[27]

1995年、1月から4月の夏季に最大出力で運転する場合、固定子巻線の温度を定格動作温度である65～75℃内に維持することが困難になりつつあることが明らかになりました。その結果、発電機の出力を40MWから35MWに下げる必要がありました。この出力下げにより、発電所の運用柔軟性が制限されました。

調査の結果、固定子巻線の過熱は、固定子巻線の絶縁破壊により導体からの熱伝達が低下したこと、固定子巻線と熱交換器の表面に埃や油が蓄積して熱伝達が低下したこと、夏の間、周囲の空気と河川水温が高かったこと、火災リスクを管理するために発電所を区画化したことで発電所内の空気の流れが悪くなったこと、そして発電機の換気システムの非効率性が重なったことが原因でした。^[26]

1997 年、夏の間通気口を開けないという慣行が開始されました。通気口を開けると、発電機内の 8 つの空気冷却器のうち 1 つが回路から実質的に外れてしまうためです。

過熱問題に対処するために行われた改修には、発電所内の気流の改善、貫通型ローター冷却の当初設計への部分的な復帰、冷却器への水の流れとチューブフィン間隔の変更、コア空気ダクト構成の変更、そして冷却器の若干の大型化が含まれていました。その結果、ユニット内の循環空気量は約28%増加し、25m³/sとなりました。^[25]また、発電所内の気流を改善するための措置が以下のように講じられました。

2002年からは、すべての発電ユニットで大規模な改修工事が実施され、その内容には、新しい固定子コアと巻線の設置、回転子極の再絶縁、タービンランナーとウィケットゲートの改修、タービンシャフトの摩耗リングの交換、固定子空気冷却器の交換、必要に応じて機械部品の改修などが含まれていました。^[25]

防火

発電所は、NZED の所有だったときには自家保険をかけていました。1980 年代後半に国営企業の ECNZ に移管されると、民間の保険に加入する必要が生じました。この保険に加入するためには、発電所の火災リスクを軽減する必要がありました。その結果、ECNZ は 1990 年代半ば以降、発電所の防火対策を強化し、煙や火災の広がりを抑えるために発電所をいくつかの独立した防火区域に区画化しました。この区画化により、1995 年には、承認された防火対策の導入、既存のドアを耐火ドアに交換、または耐火ドア付きの両面ファイアウォールを導入することになりました。このような障壁は、発電所の下流側の固定子床とケーブル ギャラリーの間に設置されました。すべてのドアには、頑丈な調整可能なクローザーが取り付けられました。残念ながら、この区画化により空気の流れが制限され、夏の間、機械室の床の温度は30℃半ば、発電機の床の温度は40℃半ばに達し、午後8時頃にピークを迎えました^[27]。

発電所内の空気の流れを改善するため、防火扉を開いたままにするための仮のくさびが使用されましたが、これにより防火対策が損なわれました。1999年には恒久的な解決策が導入され、くさびは電磁式ドアリテーナーに置き換えられました。このリテーナーは自動ドアクローザーと連動して扉を開いたままにし、火災警報や停電時には自動的に扉を閉める機能も備えています。2002年には、ダムの排水路から冷気を取り込むダクトファンが設置され、発電機床の換気がさらに強化されました。^[27]

相互接続変圧器

2012年、当初設置されていた50MVA 220/110kV相互接続変圧器T10が、新しい150MVAユニットに交換されました。これにより、サウスランド110kVネットワークの運用における重大な制約が解消されました。これにより、110kV発電出力が90MWに制限されていた従来の制限も解除され、発電所全体の出力は290MWになりました。

デザイン

発電所は、長さ 1,170 フィート (360 m)、高さ 185 フィート (56 m) のコンクリート重力式ダムで構成され、このダムから 8 本の鋼製水圧管がタービンが設置された発電所に水を供給しています。水圧管は、18 フィート四方 (5.5 m) の取水部から直径 18 フィートまで変化し、その後 15 フィート (1.4 m) まで細くなってスクロールケースに入ります。ダムの西側 (右側) には、サー ウィリアム アロール & カンパニー社製の 135 トン (137 トン) の放水門が 3 つ設置されています。設計者は、500 年に 1 度の洪水で 3,400 m ^{3 /s (120,000 cu ft/s) の水量を想定しました。その結果、放水路は 4,200 m 3} /s (150,000 cu ft/s) の容量で設計されました。

放水路の基部には、ドイツのラインハウゼンにあるシュタールバウ社が納入した、2,300 m ³ /s（80,000 cu ft/s）の流量を想定された 80 トン（81.3 トン）の低水位水門が 3 基設置されていました。建設中、これらの水門は、分水路を経由して川を迂回させるために使用されました。分水路の上流部分はライニングされておらず、放水路および水門ブロックに到達するまで川の古い自然水路に沿っていました。水門ブロックは、出口で湾曲しており、屋外開閉所から水を排出するように設計されています。表面は、中流量および高流量時に水がスムーズに流れるよう、高い水準で仕上げられました。その後、水門 1 基がコンクリートで塞がれたため、2 番水門と 3 番水門のみが使用可能となりました。

パワーハウス

発電所の上部構造は、プレキャストコンクリートパネルで覆われた溶接鋼製フレームで構成されています。サー・ウィリアム・アロール社製の118トン（120トン）の天井クレーン2基が、荷降ろし場を含む発電所の全長にわたって稼働しています。

主発電設備は3階建てで、メインフロアは306.5フィート（93.4メートル）、発電機フロアは297フィート（91メートル）、タービンフロアは287フィート（87メートル）で、下流側には建物の全長にわたってケーブルギャラリーが設置されている。メインフロアの高さはタービンと発電機の寸法に基づいて決定された。しかし、この高さは設計時に想定された最大洪水位である315フィート（96メートル）を下回っていたため、発電所と作業場はこの高さまで防水対策が施された。その結果、窓は高く設置され、ドアは318フィート（97メートル）の高さに設置された。^[3]

機械室に面しているが、発電所の西端のメインフロアより約3メートル高い位置に荷降ろし場があり、その下にはメインフロアレベルの400V配電装置があり、その下には発電機フロアに補助発電機セットがある。^[3]

最下層は、発電所の全長にわたって257フィート（78メートル）の排水ギャラリーで、ドラフトチューブへのアクセスを提供します。^[3]

発電機変圧器は、放水路より 318 フィート (97 メートル) 上の屋外プラットフォームに設置されています。

発電ユニット

各余水路は、カナダのDominion Engineering社製のフランシス水車を駆動します。水車の公称回転速度は136.4 rpmで、保証最大回転速度は252 rpmです。水車は、正味落差148フィート（13.7 m）で定格出力56,000 hpで、全負荷時に101.2 m ³ /s（3,575 cu ft/s）の水を消費します。水車ランナーの重量は28トン、直径は12フィート10インチ（1.2 m）です。各水車速度は、発電機の床にあるWoodward社製の調速機によって制御されます。発電ユニットは、中心間を50フィート（15 m）離して設置されています。各水車は、British Thomson-Houston社（BTH）製の44極11 kV同期発電機に直接接続されています。各発電機の出力は44.44MVA、力率は0.9、総重量は362トン、ローター重量は185トンです。発電機はそれぞれ厚肉の八角形のコンクリート製ハウジングに収められており、上流側の各隅に補給空気取り入れ口が設けられています。発電機はローター上部と下部に設置されたファンによって空気を循環させ、空冷式です。また、発電機ピットの各隅に設置された水冷式ラジエーターによって空気中の熱を除去します。^[3]

各発電ユニットの出力は3台の単相発電機用変圧器に接続されており、その半分はフェランティ社製、残りはカナディアン・ジェネラル・エレクトリック社製である。^[1]全ての変圧器には2つの等しい二次巻線があり、110 kVまたは220 kVのどちらかを供給するように構成できる。発電ユニット1～5は220 kV系統に、ユニット6～8は110 kV系統に接続されている。変圧器はドラフトチューブ上部のプラットフォームに設置されている。各変圧器は油を満たすと59トンの重さになる。変圧器からは、架空電線が放水路を通り屋外の開閉所へと電力を送った。

発電ユニットは、タービンの4分の3負荷時に92.2％、4分の3負荷時に97.36％、全負荷時に97.67％の効率が保証され、4分の3負荷時の総合効率は89.77％であった。^[28]

110 kVおよび220 kV系統は、Brown Boveri社製の50 MVA 220/110 kV相互接続変圧器によって接続されていました。屋外の220 kVおよび110 kV遮断器もBrown Boveri社製で、エアブラスト式でした。

補助電源

発電所への確実な補助電力供給を確保するため、2基の補助発電ユニットが荷降ろし場の下に設置され、ダム頂部から延びる直径3フィート（0.27メートル）、長さ243フィート（22.6メートル）の共通水圧管から電力供給を受けています。各ユニットには、西ドイツのDrees & Co社製の765馬力水平フランシス水車が搭載されており、フライホイールを介してゼネラル・エレクトリック社製の625kVA 400V発電機を駆動しています。全負荷時には、各ユニットは0.165 m ³ /s（5.82 cu ft/s）の水を消費します。

補助発電ユニットは2017年に250万～300万NZドルの費用をかけてアップグレードされました。^[29]

ロクスバラ湖

ダムの背後に形成された湖、ロクスバラ湖は、アレクサンドラの町に向かって約 30 キロメートル (19 マイル) にわたって広がっています。

手術

発電所の運転は、2042年に期限が切れる6つの資源同意の要件によってカバーされています。^[30]これらの同意では、発電所からの最低排出量が250 m ³ /秒（8,800立方フィート/秒）であることが求められています。^[31]

ロクスバラ発電所の稼働開始とともに、クルーサ川を流れていた土砂がダムの背後に閉じ込められるようになった。この土砂を監視するための定期調査が1961年に開始された。1956年に湖が造成されて以来、1979年までにアレクサンドラ橋下流の平均川底水位は3.6メートル上昇した。^[32] 1992年にクライド発電所が完成したことでクルーサ川からの土砂流入量が減り、マヌヘリキア川が主な水源となった。1979年、1987年、1994年、1995年の洪水をきっかけに、アレクサンドラの多くの住民がロクスバラ発電所の所有者に土砂堆積の管理を改善するよう圧力をかけた。1999年の大洪水ではアレクサンドラの主要ビジネスエリアの大部分が浸水した。これを受けて、コンタクト・エナジー社と政府は、洪水被害を受けた土地と洪水時における地役権を他の土地よりも優先して購入し、洪水堤防を建設しました。また、コンタクト・エナジー社は、洪水発生時に湖の水位を下げ、堆積物を下流に流すプログラムも導入しました。

1956年から1979年の間、ロックスバラ湖の最高運転水位は132.6メートルであったが、その後132メートルに下げられた。2009年12月、コンタクト・エナジー社はオタゴ地方議会から最高運転水位を132.6メートルに戻す許可を得た。^[2]これにより、発電所が発電できる電力量が増加することになる。2009年10月にコンタクト・エナジー社の申請が審議された際、この申請に対して14の意見が寄せられ、反対が8件、賛成が5件、中立が1件だった。運転水位の引き上げの承認には、発電所の放流量が自然に発生する洪水流量と一致することを保証するという条件が付いていた。流量が700 m ³ /s（25,000 cu ft/s）に達したら、クライド発電所の放水量を減らすか、ロックスバラ発電所の流量を増やすかのいずれかによって、ロックスバラ湖の水位を132メートル以下に下げなければならない。その他の条件には、アメニティエリアやウォーキングコースへの影響を軽減することや、歴史的遺物が発見された場合に従うべき手順などが含まれていました。^[2]

2012年以来、捕獲・移送プログラムが実施され、発電所周辺でウナギの稚魚が輸送されている。2016年報告書

ギャラリー

• 
  放水路
• 
  屋外からの眺め。8つの水圧管がはっきりと見える。

参照

• ニュージーランドポータル
• 水のポータル
• 再生可能エネルギーポータル

• ニュージーランドの発電所一覧
• ニュージーランドの電力部門

注記

1. チャンドラー＆ホール. 159-168ページ.
2. van Kempen, Lynda (2009年12月11日). 「コンタクト・エナジー、ロクスバラ湖の増水許可を取得」.オタゴ・デイリー・タイムズ. ダニーデン. 2019年4月22日閲覧。
3. ヒッチコック＆ロスマン。
4. エラムより。
5. 「ロクスバラ計画」.オタゴ・デイリー・タイムズ. ダニーデン. 1947年12月24日. 2019年4月23日閲覧。
6. エリス＆ロビンソン著。78ページ。
7. スミス. 163、164ページ。
8. Martin. 268-276ページ
9. エリス＆ロビンソン. 153ページ.
10. Fyfe, RJ（1957年6月）、「重電機器の輸送」、ニュージーランドエンジニアリング、12（6）：182–193
11. Cowan, W. J (2010). Rails to Roxburgh: The Story of a Provincial Railway . ダニーデン: Molyneux Press. pp.  120– 126. ISBN 9780473148102。
12. スミス. 236-239ページ。
13. エリス＆ロビンソン. 77ページ.
14. Ellis & Robinson. 80ページと160ページ。
15. エリス＆ロビンソン. 84ページ.
16. ライリー. 115ページ.
17. エリス＆ロビンソン。85-87ページ。
18. エリス＆ロビンソン. 97ページ.
19. ライリー. 130ページ.
20. エリス＆ロビンソン. 98ページ.
21. 「南島の送電網にロクスバラからの電力：試験運用後最初の発電機が稼働、2台目の発電機も本日稼働」オタゴ・デイリー・タイムズ、ダニーデン、1956年7月24日。
22. エリス＆ロビンソン. 99ページ.
23. ロクスバラ発電所パンフレット 10100A-8,000/4/78PT、ウェリントン：ニュージーランド電力局、1978年
24. エリス＆ロビンソン。160＆161ページ。
25. McDonald, Colin M (2007年9月1日). 「発電機の故障に関する回顧」. Renewable Energy World . 2019年4月22日閲覧。
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27. McDonald, Colin M (2007年3月1日). 「発電所の防火扉を自動閉鎖するシステム」. Renewable Energy World . 2019年4月22日閲覧。
28. エリス＆ロビンソン. 120ページ.
29. 「発電所の供給発電機がアップグレード」オタゴ・デイリー・タイムズ、ダニーデン、2014年10月14日。 2019年4月23日閲覧。
30. 「ニュージーランドの水力発電ダムと魚の通路に関する報告書」（PDF） 。LMKコンサルティング社、2014年10月10日。 2018年1月26日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2019年4月22日閲覧。
31. 「2001.394.V1; 水域への排出許可証」オタゴ地方議会、2007年3月29日。 2019年4月22日閲覧。
32. エリス＆ロビンソン. 200ページ.

参考文献

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• エラム、CH（1957年12月）、「ロクスバラ発電プロジェクトの土木工学」、ニュージーランド工学、12（12）：408-419
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• ヒッチコック, HC; ロスマン, S. (1956年7月)「ロクスバラ発電所の設備」ニュージーランド工学, 11 (7): 214– 231
• マーティン、ジョン・E.編（1991年）『人々、電力、そして発電所：ニュージーランドの電力発電 1880-1990』ウェリントン：ブリジット・ウィリアムズ・ブックス社およびニュージーランド電力公社。ISBN 0-908912-16-1。
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• シェリダン、マリオン (1995)。ダムの住人 – 時代の終わり。トワイゼル：シェリダン・プレス。ISBN 0-473-03402-6。
• スミス、ジャック（2014年）『ノー・ジョブ・トゥー・ハード：フレッチャー建設の歴史、第2巻：1940-1965』ウェリントン：スティール・ロバーツ、ISBN 978-1-927242-36-0。

外部リンク

• 連絡先：クライド、ロクスバラ、ハウェア 2018年10月5日アーカイブ at the Wayback Machine
• 発電機の故障に関する回顧
• 発電所の防火扉自動閉鎖システム