老挝南公1 水电站辅助机械系统设计特点

舒 爽，佘伟威

（中国水利电力对外有限公司，100120 北京）

1 概 况

老挝南公1 水电站位于老挝南部阿速坡省的南公河上，地下厂房，工程以发电为主。电站主要参数如下：最大水头：201.0 m；加权平均水头：191.4 m；额定水头：175.0 m；最小水头：147.0 m；水库总库容：6.51×108 m3；水库调节性能：多年调节；装机容量：2×80 MW；机组型式：立轴混流式水轮发电机组；单机额定出力：81.70 MW；电站保证出力：55.17 MW；年利用小时数：3 959 h；多年平均发电量：6.33×108 kW·h。

水电站辅助机械系统主要包括油、气、水、水力监测系统等，主要作用是保障水轮发电机组主体设备安全、平稳运行[1]。本文详细围绕南公1 水电站地下厂房辅助机械系统的选型设计进行探究。

2 辅助机械系统

2.1 油系统

2.1.1 透平油系统

透平油系统主要承担机组轴承、调速器油压装置、进水阀液压站的供、排油及油质处理，单台机组总用油量约为13.08 m3，采用优质洁净的L-TSA-46 汽轮机油。选定1 个15.00 m3的净油罐和1 个容积相同的运行油罐。厂内设置油罐室和油处理室，位于进场交通洞左侧EL.126.00 m 高程处，用于对电站透平油进行贮存、净化、输送等，配有移动式齿轮油泵、滤芯式滤油机、真空滤油机各1 台，油泵及油处理设备均为现地手动操作。中间油箱容量为1.00 m3，设于主厂房蝶阀层上游侧EL.109.50 m 高程处，用于收集2 台机组漏、排油，中间油箱上设有液位变送器，控制油泵的启停及油位过高发报报警信号。透平油系统油处理设备通过两端带快速接头的软管与电站相关设备相连接。

2.1.2 绝缘油系统

绝缘油系统用于主变的供排油及油处理[2]，主要作用是绝缘、散热和消弧，电站采用克拉玛依品质的25# 变压器油。考虑到主变换油几率低及地下厂房空间布置受限等因素，南公1 水电站未设置绝缘油库和油处理设备室，电站配有主变就地滤油设备、移动式齿轮油泵、真空泵等设备，根据消防相关要求，主变室设置事故排油池，并配备了相关的油水分离设备。

2.1.3 含油污水分离系统

含油污水分离系统由水上浮筒、油污潜水泵、含油污水分离装置、油泵等组成，用于将收集到的厂房渗漏井内和主变事故油池内的含油污水进行物理分离、净化、排放等。设备布置于水轮机层EL.116.00 m 高程渗漏集水井上方，达标水抽排到尾水，不达标水返回油池，处理后的油经油泵排至设备储油桶内，并设置液位显控装置，达到容量后由电站运行人员收集送至老挝国家相关机构处置，实现达标排放。

2.2 压缩空气系统

南公1 水电站压缩空气系统分7.0 MPa 中压气系统和0.8 MPa 低压气系统，2 个系统分开布置：中压空压机室位于中间层EL.121.00 m 高程处，低压空压机室位于水轮机层EL.116.00 m 高程处，分别设置相应气罐、制动供气干管和检修供气干管，2 个系统独立、无干扰，管路布置合理，运行维护方便[3]。

2.2.1 中压气系统

中压气系统的供气对象主要为调速器油压装置，调速器油压装置的额定压力为6.3 MPa，电站采用一级压力供气方式，为保证供气的干燥度和清洁度满足要求，设置相应的冷干机、除油过滤器及除尘过滤器用以提高空气干燥度和质量[4]。系统选用2 台额定压力为7.0 MPa 的空压机，互为备用，设置1 个2.0 m3、额定压力7.0 MPa 的贮气罐。贮气罐上设有压力变送器用以监视气罐压力，并设置相应的安全泄放装置。

2.2.2 低压气系统

低压气系统供气对象主要为机组制动用气、主轴检修密封围带用气、设备吹扫用气等。经计算选用2 台0.80 MPa 的空压机，互为主备用，由设在检修供气总管上的压力变送器自动控制启停；设置2 个额定压力0.85 MPa 的储气罐，分别用于机组制动用气和检修用气。为保证制动供气的可靠性，检修气罐可向制动气罐单向补气，主轴检修密封用气从该制动气罐中引出[4]。为提高制动用气质量，在制动供气总管上设有除尘过滤器、除油过滤器和冷干机。与中压气罐一样，低压贮气罐上均设有压力变送器及相应的安全泄放装置。

2.3 技术供水系统

机组技术供水系统的供水对象有发电机空冷器、上导轴承、推力轴承、下导轴承和水轮机水导轴承，单台机的技术供水总量约为437 m3/h。南公1 水电站水库具有多年调节性能，过机泥沙含量较小，为降低厂用电的消耗，满足老挝当地电力市场运行要求，电站采用两级减压供水和（主用）顶盖取水供水（备用）2 种方式，均为单元供水。减压供水方式设有2 组供水设备及水源，互为主备用，2 路水源均取自蜗壳，为保障减压阀及相关附件更好的运行，将滤水器设置于减压阀前[5]，经滤水器、减压阀等设备过滤、减压后供给各用水部件。

顶盖取水作为机组技术供水的另一供水水源，当顶盖泄压管的水流压力和流量满足技术要求时，与两级减压取水互为备用[3]。顶盖取水利用转轮上冠止漏环的漏水作为供水水源，无需额外消耗水能和电能，通过转轮上止漏迷宫微小的间隙对漏水起到了良好的过滤作用，是相当理想的冷却水源[6]。

在每台机供水总管上设有1 个安全泄压阀，若出现水压过高，自动打开安全阀排水并报警。安全泄压阀设有1 个电动阀旁路。在安全泄压阀备用旁路电动阀控制箱上配置手动操作按钮，实现现地手动操作，当供水总管压力超过规定值时，电动阀接受机组技术供水控制柜上的开阀命令，实现自动排水泄压功能并报警。供水总管上装有1 个电磁流量计和1 个压力变送器，温度变送器，用于监视机组冷却水量，水压、水温和控制主备用水源的切换。为保证系统可靠，系统具备正反冲切换供水功能，通过电动四通换向阀现地手动或者远方手动控制实现。

2.4 主变冷却供水系统

主变冷却供水的对象为主变压器，采用自流减压单元供水的方式，单台主变冷却用水量约为60 m3。主变冷却供水水源及滤水器与机组技术供水共用，均取自蜗壳。考虑到机组检修时对应主变的冷却供水需求，2 台主变设有1 根联通总管并设有手动阀，当1 台机组检修时，可通过该手动阀进行操作切换，由相邻机组段主变供水系统向检修及阻断的主变压器提供冷却水。

在主变冷却水供水总管上设有1 个安全泄压阀，若水压过高，自动打开安全阀排水并报警。安全泄压阀设有1 个电动阀旁路，在安全泄压阀备用旁路电动阀控制箱上配置手动操作按钮，实现现地手动操作，当供水总管压力超过规定值时，电动阀接受主变冷却供水控制柜上的开阀命令，实现自动排水泄压功能并报警。

2.5 排水系统

南公1 水电站排水系统分为检修排水系统和渗漏排水系统，为保证系统运行可靠性，检修排水与渗漏排水作为2 个独立系统进行设计，检修排水集水井与渗漏排水集水井相邻，布置于主厂房左端。

2.5.1 检修排水系统

检修排水系统主要用以排除机组检修时进水阀后至尾水检修闸门前的积水及进水阀与尾水闸门漏水。电站采用间接排水方式[7]，机组检修时，蜗壳和压力钢管内的积水通过蜗壳放空阀排至尾水管，后经尾水盘型阀、检修排水总管排至检修集水井中，再由水泵排至尾水支洞检修闸门后，高程在校核洪水位以上。

检修排水系统设有2 台深井泵（Q≥300 m3/h，H≥42 m），布置于检修集水井顶板上，可手动或通过集水井内浮球液位开关自动运行，能现地或远程控制，另设1 台移动式潜水排污泵（Q≥20 m3/h，H≥20 m）作为集水井排淤用；本电站检修集水井为承压式结构，在集水井顶部设有2 个DN200，PN1.6 MPa 补排气阀，用以消除气锤[2]。

2.5.2 渗漏排水系统

渗漏排水系统主要用以排除厂内水工建筑物渗水及主轴密封漏水等[7]。厂内的渗漏水经排水管引至渗漏集水井，然后由排水泵排至出线场GIS 平台排水沟，出口位于校核洪水位高程以上。排水泵选用3 台潜水深井泵（Q≥70 m3/h，H≥74 m），一主一备，另一台作为应急排水泵使用，水泵的启停由积水井内液位计控制自动运行；另设1 台潜水排污泵（Q≥70 m3/h，H≥74 m）作为集水井排淤用。

2.6 水力监测系统

水力监测系统用于维护发电系统安全经济运行。南公1 水电站水力监测项目包括以下各项：上下游水位、电站毛水头、各台机组净水头、栅前后差压、尾水闸门前后压差、蜗壳进出口压力、尾水管压力脉动等，水位测量采用投入式水位变送器，压力脉动测量均采用直测式压力脉动传感器，配置相应的防水电缆，所有监测信号根据传输距离均通过光纤及电缆送至中控室水位测量屏内。

3 结 语

辅助机械系统设计对水电站安稳运行至关重要，采用合理有效的设计不仅可以确保水电站主设备平稳运行、延长使用时间、便于检修，还可节约项目建设成本。本文结合老挝南公1 水电站工程地下厂房布置及设备特性，详细阐述该电站辅助机械系统设计、选型的原则和特点，相关经验可为同类工程提供借鉴参考。本项目辅助机械系统设计一次性通过老挝业主咨询工程师审查，获得业主和咨询工程师的一致好评。