拉拉山水电站冬季防冻措施

刘加将，何 凯，杨 城

（1.四川华能康定水电有限责任公司，四川甘孜 626000，2.四川华能巴塘水电有限公司，四川甘孜 627650）

0 引言

华能拉拉山水电站位于四川省甘孜州巴塘县境内，总装机容量2×48 MW，为径流引水式电站。电站所处地海拔高度约2800～3000 m，属高山高原气候，冬季寒冷、昼夜温差大，夜间气温常在0 ℃以下（极端最低气温-12.8 ℃）。电站投产初期，多次出现了管路、阀门冻裂，冷却器内积水结冰，电气设备低温报警等一系列问题，给电站安全生产带来较大风险。针对防冻出现的具体问题，电站工作人员采取了切实可行的防冻措施，经过近年的不断总结和改进，取得了良好效果，有效保障了电站安全生产。

1 厂房整体防冻措施

拉拉山电站主厂房为地面厂房结构，自上到下分为发电机层（含安装间）、水轮机层、球阀层。厂房主体建筑地上部分高度为15.3 m，地下部分深度为17.5 m，各层均设有通风换气设备。厂房墙体为混泥土空心砖结构，未设置有保温层，屋顶采用钢架彩钢瓦结构，设置有保温层，整体保温效果较差。采取防冻措施前，实测厂房冬季温度为-2～10 ℃，湿度为10%～30%RH，昼夜温差大，深夜气温低于0 ℃。

1.1 合理通风换气

充分利用高原地区昼夜温差大的气候特点，拉拉山电站厂房整体采用PLC 控制通风系统启停，冬季每日固定时间段换气两次，以提高厂房整体温度。第一次换气时间选择在每日10：00—11：00，该时间段厂房内外温度基本相等，可以将厂房内长时间积累的劣质空气与厂房外优质空气进行互换，因厂房内外温差不大，不会影响厂房整体温度。第二次换气时间选择在每日14：00—15：00，该时间段厂房外气温最高，将厂房内冷空气与厂房外热空气进行互换，以提高厂内空气温度。通过简单的风机控制，有效提高了厂房整体温度。

1.2 充分利用设备余热

发电机在发电过程中，会产生铜损及铁损，造成发电机发热，通常使用空气冷却器将风洞内热风进行冷却以降低发电机温度。为充分利用发电机自身余热，拉拉山电站将发电机上、下机架部分盖板由密封结构改为网孔状结构，使风洞形成上、下空气循环通道，利用发电机自身铜损及铁损发热加热风洞内冷空气。风洞内加热后的热空气因密度比冷空气小，通过自身浮力经上机架孔状盖板进入厂房，在热空气流出的同时，冷空气通过下机架网孔状盖板流入风洞进行补充，使空气在厂房内循环并加热，从而提高厂房温度并能强化发电机冷却效果，达到一举两得的效果。

1.3 增加外来热源

拉拉山电站厂房外墙无保温结构，冬季厂房外部气温低时，热量损失大，若不及时补充会出现厂房温度过低而导致设备低温故障及损坏。拉拉山电站在发电机层、水轮机层、球阀层分别设置4 台ZH10 型电加热器（功率6 kW），补充夜间散失的热量。电加热器利用温控开关自动控制启停，根据厂房气温变化情况，将启动温度设定为5 ℃，停止温度设定为8 ℃。通过加装电加热器可及时补充厂房夜间散失的热量，维持厂房温度。

1.4 降低空气湿度

空气湿度过高，空气中水蒸发会吸收热量，造成温度下降。针对厂房空气湿度偏高的问题，在球阀层、水轮机层分别布置有2 台CFZ10D 型的除湿机，通过设备自带湿度自动控制器，自动控制空气湿度。

2 设备防冻措施

水电站冬季防冻的最终目的是防止设备损坏，冷却器、蓄电池、柴油发电机、测压管路等设备，因储存有水或其他液体，在低温状态容易出现液体凝固现象，需要重点防范。

2.1 机械设备防冻措施

拉拉山电站在冬季处于枯水期，来水通常只能满足单机运行的要求，故需要对停机的机械设备采取防冻措施。

发电机冬季温度过低会造成湿气凝结结露而使绝缘电阻降低，拉拉山电站采用在发电机下机架处加装9 组发热电阻（功率500 W），在机组停机时利用机组PLC 控制发热电阻启停，对停机后的发电机整体加热。

水电站技术供水系统通常设置有尾水冷却器，当机组停机时，尾水冷却器内水流处于静止状态，在低温情况下管路会因水凝结而出现堵塞或破裂现象。拉拉山电站在技术供水泵出口处加装有防冻吹水气管，当机组停机时手动开启防冻吹水阀，利用压缩空气吹水10～15 min，将管路内积水排走，防止液体凝结。

2.2 电气设备防冻措施

直流蓄电池自身发热较少且对温度要求高，故需要增加外来热源以防冻。因热空气较轻会上浮到房间顶部，拉拉山电站将直流蓄电池室房间高度由6 m 降低为3.5 m，并加装1 台3 P空调，以提高房间温度。

电气屏柜内装有多种仪器、仪表，在低温状态时易出现误报警等问题。拉拉山电站在电气屏柜内设置有加热器（功率150 W），利用温度控制器控制，在温度低于5 ℃启动、高于10 ℃停止，以提高电气屏柜温度。

2.3 附属设备防冻措施

柴油发电机是水电站“黑启动”的关键设备，是最后一道生命线的保证。当气温过低时会造成柴油发电机启动困难。拉拉山电站在柴油发电机冷却液循环管路上加装有管式水套加热器（功率1～4 kW 可调）加热其冷却液。当柴油发电机处于备用状态时，利用加热器自带温度控制器自动检测冷却液温度，当温度低于20 ℃时自动通电加热，当温度升高到30 ℃时停止加热，以保证冷却液温度。通过加热冷却液，利用冷却液温差循环进而加热整个柴油发电机。

2.4 管道防冻措施

高原寒冷地区水电站防冻的重点在于水管路，特别是对于管路中液体流速慢或处于静止状态的管路要全部采取防冻措施，如消防管路、渗漏排水管路、检修排水管路，测压管路等。

拉拉山电站管路防冻采用粘贴绝热材料的方式，其绝热结构从内到外分为防腐层、保温层、防潮层、保护层：①防腐层材料用铁锈漆及醇酸磁漆；②保温层材料必须选用热导率≤0.044 W/（m·K）、密度≤60 kg/m3、吸水率≤4%且能阻燃的材料，推荐使用聚苯乙烯热固性泡沫塑料，该材料具有优异持久的保温隔热性能、防老化、防水性能；③保护层材料为镀锌钢板。

埋地管路的阀门位于阀门井内，同样暴露在空气中也要采取防冻措施。因阀门外形不规则且旁边多仪表，拉拉山电站采用对阀门井盖板设置保温结构进行防冻，其保温结构与管路一致。

3 管理措施

设备采取防冻技术措施后还应采取相应的管理措施：①加强设备的定期试验和轮换，可避免单一设备因长时间停运造成内液凝结；②加强设备巡视，发现设备有低温、压力高等报警时，及时排查原因，可避免事故扩大；③加强厂内厂外温度监测，当厂内温度低于4 ℃前及时采取防冻措施，可将事故遏制在萌芽状态。管理措施和技术措施要相辅相成，其最终目的都是保障设备安全稳定运行。

拉拉山电站采取这些防冻措施后，能够有效降低空气湿度（5%～10%RH）、提高整体温度（3～10 ℃），设备防冻问题得到了较为彻底的解决，未再出现防冻措施不足引起的设备故障。

4 结语

随着西藏地区水电站的不断开发，高海拔寒冷地区水电站防冻问题必将日益突出，应引起充分重视。水电站的防冻措施应贯穿设计、施工、生产全过程，通过加强水电工程全寿命周期的管理，才能从根本上保障设备的安全稳定运行。当然，除文中所述措施外还有很多切实可行的措施，作为电站的管理者要根据实际情况因地制宜地选择，采取简单、经济、可靠的措施，确保电站安全稳定运行。