水电站机械系统设备规划

本文作者：李 静 伍晓芳 单位：广西电力工业勘察设计研究院

1水电站概况

斯登沃代水电站位于柬埔寨王国首都金边西南的国公省额勒赛河支流沃代河中上游，电站建在额勒赛河上游支流——沃代河（StungAtay）上。采用两级开发方案，总装机容量120MW。第一梯级电站为坝后式电站，第二梯级为引水式电站，上游水库正常蓄水水位为475.0m，电站装机4X25MW，最大毛水头196.6m，额定水头178.0m，最小水头169.9m，加权平均水头为189.5m，采用立轴混流式水轮机。多年平均发电量为4.314亿kW.h，装机年利用小时为4314h，保证出力27.1MW，多年平均含沙量为0.190kg/m3

2辅助设备的选择[1，2]

2.1起重设备本电站装机4台，为满足厂内各种设备吊运、安装和检修的需要，在主厂房内设1台电动单小车桥式起重机，厂内桥机的额定起重量按起吊机组最重部件(发电机转子)的重量确定。经估算发电机转子及吊具总重重约78t，选用1台额定起重量为100/20t的电动单小车桥式起重机，桥机跨度为14.0m。

2.2调速器和油压装置每台机配置一套包括调速器、油压装置及其附属部件组成的调速系统。电站选用了WT-80-4.0微机电气液压型调速器，主配压阀直径为80mm。配套的油压装置型号为HYZ-1.6-4.0，系统额定工作油压为4.0MPa。因接力器无漏油，机组未设置漏油箱。

2.3进水阀本电站为引水式电站，岸边式厂房，引水系统设1根总管，在厂房前分岔为4根支管，分别引至4台机组。在每台机蜗壳进口前设进水阀1台。根据引水管道的最大水压（包括升压）和蜗壳的进口直径，选用重锤式液压控制蝶阀，蝶阀公称直径为2000mm，公称压力为2.5MPa。

3电站辅助系统设计[1，2]

3.1技术供水系统技术供水系统主要供水对象为发电机空冷器、推力上导轴承、下导轴承、水导轴承以及主轴密封，初算每台机组总用水量为288m3/h。本电站运行水头为178.1-193.2m，经初步技术经济比较，机组的技术供水采用水泵供水方式。主水源为单元供水方式，每台机设一台技术供水泵（Q=300m3/h，H=20m，N=30kW），水源取自下游尾水，取水管路上设置自动滤水器（DN200，Q=340m3/h，PN=1.0MPa）以滤除水中杂质。全厂另设2台备用供水泵（Q=300m3/h，H=20m，N=30kW）。当作为主水源供水的技术供水泵发生故障时，备用技术供水泵能自动投入运行，通过全厂的技术供水备用总管供至机组。另外，考虑机组首次启动供水的可靠性，设置一个从上游取水的供水单元作为备用，该单元从2#机组进水阀前压力钢管上取水，经过过滤减压，供全厂4台机组备用。主轴密封采用泵板结构，无需另设水系统。

3.2排水系统

3.2.1机组检修排水本电站装机4台，检修排水下游水位按1台机组检修，其他3台机组满负荷运行时的尾水位(282.0m)确定，流道积水容积108m3，经初步计算进水阀及尾水闸门总漏水量为79m3/h。机组检修排水采用间接排水方式，机组流道内的检修排水通过一个DN300的盘形阀排至密闭式检修集水井。检修排水泵的总流量按能在5h内排除1台机组的检修排水量的要求确定，且单台水泵的流量大于闸门总漏水量，选用2台自吸泵（Q=54-90-108m3/h、H=19.2-16-13.2m、N＝11kW）。排水初期手动启动2台泵待流道水排干后，1台工作1台备用，由集水井内液位控制器自动控制排水泵启停，以排除闸门漏水。

3.2.2渗漏排水渗漏排水包括厂内渗漏排水及大坝渗漏排水。厂内渗漏水主要来源于水工建筑物渗漏水、厂内管道阀门漏水、机电设备检修排水以及其它漏水。厂房渗漏水通过排水立管、地漏、排水横管、排水支管等组成的管网排至渗漏集水井。厂房总漏水量约为56m3/h，集水井有效容积为57.6m3，选用2台深井泵（Q＝150-180-195m3/h，H=26-24-20m，N=18.5kW），1台工作，1台备用，水泵由液位开关控制自动运行。水泵扬程可满足尾水校核洪水位（291.45m）情况下渗漏排水的要求。大坝渗漏排水泵房设在大坝的排水廊道内，渗漏集水井设在灌浆廊道，初估大坝渗漏水量约为40m3/h，集水井有效容积约为40m3，选用2台潜水泵（Q=20m3/h，H=25m，N=4kW）。水泵扬程可满足尾水校核洪水位（291.45m）情况下渗漏排水的要求。

3.3压缩空气系统

3.3.1中压压缩空气系统中压压缩空气系统主要用于向调速系统的油压装置充气和补气。油压装置额定工作油压为4.0MPa，油罐容积为1.6m3，其中空气容积约为1.04m3。空压机生产率按全部空压机同时投入运行，在2h内将1台机组压力油罐内的空气容积充气至额定压力确定，据此选用2台空压机（WF-0.30/60，Q＝0.30m3/min，PN=6.0MPa，N=7.5kW）。配容积为1m3贮气罐1个，贮气罐容积满足压力油罐运行补气的要求。平时，空压机为1台工作，1台备用。

3.3.2低压压缩空气系统低压气系统包括制动供气系统和检修供气系统，均采用综合供气系统，共用两台空压机，正常运行时，空压机为1台工作，1台备用。为满足两系统最大生产率的要求，选择2台LU15-7型空压机，空压机参数为Q=2.6m3/min，PN=0.7MPa，N=15kW。其中：（1）制动供气系统：用于机组制动供气和主轴检修密封供气，初步计算制动用气量约为4.3m3，考虑同时制动的机组为2台且制动前后允许的压力降为0.15MPa，计算出制动贮气罐容积约为5.76m3。取贮气罐恢复气压时间为10min，选择2个压力等级为0.8MPa，容积为3m3的贮气罐。计算出为满足机组制动所需要的空压机生产率为0.86m3/min；（2）检修供气系统：用于供给机组检修用气和维护吹扫用气，根据规范要求和初步估算得出检修用气量为3.75m3/min，考虑一定的裕度，则得到满足机组检修所需要的空压机生产率为Q=5.2m3/min。选择1个压力等级为0.8MPa，容积为1m3的贮气罐做检修气罐。

3.4油系统

3.4.1透平油系统透平油系统主要为机组提供轴承用油和调速系统的用油。1台机的用油量为5.0m3，储油设备的容积按机组用油量的110%确定为5.5m3，选用2个6m3的油罐，1个为净油罐，1个为运行油罐。净油设备的生产率按8h内净化1台机组用油量计算，其生产率按降低30%考虑。油泵的容量按4h内充满1台机的用油量计算。据此设置2台2CY-3.3/0.33型齿轮油泵（Q=3.3m3/h，PN=0.33MPa，N=2.2kW），1台ZJCQ-1型透平油滤油机（Q=1000l/h，PN=0.5MPa，N=20kW），2台LY-30型压力滤油机(Q=30l/min，PN=0.33MPa，N=1.1kW)，2台滤纸烘箱（DX-1.0，N=1kW）。

3.4.2绝缘油系统绝缘油系统为主变压器和其它需要用油的电气设备提供绝缘油。根据电气提供，1台主变压器的用油量为16.9m3，储油设备的容积按主变用油量的110%确定为18.6m3。据此本系统设置2个20m3的油罐，其中净油罐1个，运行油罐1个。按24小时滤完1台机组绝缘油且生产率降低30%来计算压力滤油机生产率。按4h内充满最大1台变压器计算油泵的容量。据此选择油处理设备包括2台2CY-3.33/0.33型齿轮油泵（Q=3.3m3/h，PN=0.33MPa，N=2.2kW），1台ZJB-2KY型绝缘油滤油机（Q=2000l/h，PN=0.5MPa，N=21kW），2台LY-30型压力滤油机（Q=30l/min，PN=0.33MPa，N=1.1kW），1台滤纸烘箱（DX-1.0，N=1kW）。

3.5水力监测系统水力监测项目主要有全厂性测量和机组段测量。全厂性测量包括电站上、下游水位测量以及进口拦污栅压差的测量；机组段测量包括水轮机工作水头、机组流量和水轮机过水系统压力和尾水管压力脉动测量。

3.6消防给水系统[3，4]厂内装有4台立轴混流式水轮发电机组，每台装机容量为25MW，发电机消防采用水喷雾灭火方式，灭火环管进口压力0.3-0.5MPa。本电站消防用水采用水池供水，在335.0m高程设置了高位水池，水池自压力钢管减压取水，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内与室外消防用水量之和。根据规范，厂房火灾延续时间按2h计算，本电站室内消防用水量为10L/s，室外消防用水为15L/s，由此得消防水池有效容积为180m3，考虑到厂房卫生间用水取自消防水池，最终确定消防水池的有效容积为200m3。为了检修维护方便本电站设置2个100m3相互连通的水池。本电站主变为半敞开式布置根据规范要求需设置水喷雾灭火系统。主变消防用水自压力钢管取水经减压阀后供给主变水喷雾。其中设置了2个互为备用的取水口。

4结语

斯登沃代水电站二级电站，属于中型水电站，其辅助系统的设计参考国内外类似电站并充分考虑了自身特点和运行要求，现该电站已完成设计进入机组安装阶段。该电站以BOT形式投资建设的项目，BOT协议签订的依据为前期确定的设备基本参数，在施工图阶段设计尽量遵循了该协议，减少工程量的变化，以减少纠纷，因此某些方面存在优化的空间。