黃金坪水電站水力機械設計特點

甘　楠

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都　610072)

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黃金坪水電站水力機械設計特點

甘楠

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：介紹了黃金坪水電站水輪發(fā)電機組及輔助設備，包括水輪機、發(fā)電機、調速器、橋機、輔助設備等。

關鍵詞：黃金坪水電站；水力機械；設計特點

1概述

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定市黃金坪鄉(xiāng)境內，為大渡河干流規(guī)劃調整推薦二十二級方案中的第十一級電站，上游接長河壩水電站，下游接瀘定水電站。黃金坪水電站壩址上距丹巴縣城約100 km，距長河壩水電站約20 km，下距瀘定縣城約30 km，距成都約340 km。電站工區(qū)右岸現(xiàn)有省道S211通過并在瓦斯河口與國道G318線相連接，對外交通較為方便。

黃金坪水庫正常蓄水位高程1 476 m，死水位高程1 473 m，具有日調節(jié)能力，電站總裝機容量850 MW，采用左、右岸兩個地下廠房開發(fā)布置方式，其中左岸廠房裝機容量為800 MW，從水庫左岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量35 億 kW·h，年利用小時數(shù)為4 370 h，主要任務是發(fā)電；右岸廠房裝機容量為50 MW，從水庫右岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量3.61 億 kW·h，年利用小時數(shù)為7 720 h，主要任務是承擔電站脫水段環(huán)保供水。

黃金坪水電站建成后將送入四川主網(wǎng)，供電方向為華中電網(wǎng)東部五省及華東電網(wǎng)，配合長河壩水電站的運行方式，黃金坪水電站將相應承擔腰荷和調峰運行任務。

筆者對左岸電站水力機械設計進行了介紹。

1.1氣象條件

多年平均年降水量642.9 mm

多年平均氣溫15.4 ℃

極端最高氣溫36.4 ℃

極端最低氣溫-5 ℃

河水多年平均溫度13 ℃

河水最高溫度20.6 ℃

河水最低溫度4.8 ℃

最高月平均相對濕度90%(25 ℃)

多年平均相對濕度66%

耐地震能力(地震波為正弦波，持續(xù)時間三個波，安全系數(shù)1.67)：

場地地震基本烈度Ⅷ度

地震設防烈度Ⅷ度

地面水平加速度0.25 g

地面垂直加速度0.167 g

電站所在地重力加速度9.789 m/s2

1.2水位和水頭

(1)水庫運行水位。

正常蓄水位以下庫容1.276 1億m3

調節(jié)庫容0.199億m3

調節(jié)性能日調節(jié)

校核洪水位高程(P=0.02%，Q=8 630 m3/s)1 478.93 m

設計洪水位高程(P=0.2%，Q=7 250 m3/s)1 476 m

正常蓄水位高程1 476 m

死水位高程1 472 m

(2)下游尾水位。

校核洪水位高程(P=0.2%，Q=7 250 m3/s)1 411.58 m

設計洪水位高程(P=0.5%，Q=6 690 m3/s)1 410.91 m

正 常 尾 水 位 高 程(Q=4×338.1 m3/s)為

1 402.39 m

最低尾水位高程(Q=338.1 m3/s)1 399.27 m

(3) 凈水頭。

最大水頭77.7 m

加權平均水頭70.1 m

汛期(6～10月)加權平均水頭69.2 m

額定水頭67 m

最小水頭57.4 m

2水輪機

水輪機型號HLD597-LJ-600

臺數(shù)4臺

額定出力204 MW

最高效率96.17 %

轉輪進口直徑6 000 mm

轉輪出口直徑6 150 mm

額定效率93.73%

額定流量333.72 m3/s

額定轉速107.1 rpm

飛逸轉速220 rpm

允許最大吸出高度Hs-6.27 m

安裝高程1 393 m

水輪機總重1 035 t

3水輪發(fā)電機

型號SF200-56/13200

型式半傘式

額定功率200 MW

額定容量222.2 MVA

額定功率因數(shù)0.9(滯后)

額定電壓15.75 kV

額定轉速107.1 r/min

飛逸轉速220 r/min

額定頻率50 Hz

旋轉方向俯視順時針

飛輪力矩不小于62 000 t·m2

推力負荷1 650 t

4調速系統(tǒng)和調保計算

4.1調速系統(tǒng)

調節(jié)規(guī)律PID

數(shù)量4臺

導葉主配直徑DN150

壓力油罐容積8 m3

壓力油罐數(shù)量1個

額定油壓6.3 MPa

回油箱容積10 m3

油泵數(shù)量3臺

4.2調保計算

黃金坪水電站引水發(fā)電系統(tǒng)由兩條引水隧洞、兩個上游調壓室、4條引水壓力管道、4臺水輪發(fā)電機組、4條尾水管組成。輸水系統(tǒng)為2臺機共用一個調壓室和一條引水隧洞的布置方式(一洞一室兩機)。

導葉關閉規(guī)律為兩段折線關閉，總關閉時間為12.5 s，第一段斜率為1/9，關閉時間為4.5 s;第二段斜率為1/16,關閉時間為8 s。

導葉從空載開度至全開時間為25 s。

計算工況及計算結果：

(1)蝸殼最高壓力。

在上庫正常蓄水位高程1 476 m時，同一水力單元一臺機組正常運行，一臺機組啟動，在流入調壓室流量最大時兩臺機組同時甩負荷，最高壓力值為105.43 m。

(2)機組最高速率上升。

在上庫正常蓄水位高程1 476 m時，下游兩臺機組運行水位為1 401.54 m，同一水力單元的兩臺機組同時甩滿負荷，最大轉速上升率為44.6%。

(3)尾水管真空度。

上庫正常蓄水位高程1 476 m、下游最低尾水位高程1 400.38 m，一臺機停機，另一臺機甩最大負荷227 MW,其值為4.59 m。

5主廠房起重設備

該電站機組雙鉤最重起吊件為發(fā)電機轉子(帶吊具)，約為650 t，主廠房內設有1臺350 t+350 t/80 t、跨度26 m的雙小車橋式起重機，另外設置一臺50 t/10 t單小車橋式起重機，供安裝期間及檢修時吊運小設備使用。

6輔助設備系統(tǒng)

6.1技術供水系統(tǒng)

全廠技術供水的主要部位有發(fā)電機上導/推力軸承冷卻用水、空冷器冷卻用水、下導軸承冷卻用水、水導軸承冷卻用水、主軸密封用水和主變冷卻用水以及空調。

該電站水輪機工作水頭范圍為57.4～77.7 m ，采用自流減壓供水方式，取水口設置在壓力鋼管上。機組供水和主變供水共用，每個機組單元設置兩組，每組分別由濾水器、減壓閥、安全閥及電動閥等設備組成，兩組互為備用。機組之間通過聯(lián)絡總管互為備用(設有電動閥聯(lián)通)。

主變和主機取水口共用，每臺機設兩個取水口互為備用。

水輪機主軸密封用水源清潔潤滑水取自于全廠清潔供水總管，機組技術減壓供水作為備用供水，主、備水源均經(jīng)過兩只濾水器后引至密封副。

6.2廠內滲漏排水系統(tǒng)

廠房的滲漏排水主要是排廠房內的滲漏水、空壓機室排水以及設備管路的漏水。

滲漏集水井的有效容積約為636 m3，設有三臺潛水深井泵，布置在主廠房#4機組段端頭；另有一臺額定流量為100 m3/h的移動式潛水排污泵，作為集水井清淤用。

井內設有一套浮子式液位開關，用以控制水泵的啟停；還設有兩只壓力式水位傳感器，將集水井的水位信號送至中控室計算機監(jiān)控系統(tǒng)，用以實時監(jiān)控集水井水位，確保廠房的安全。

6.3機組檢修排水系統(tǒng)

機組檢修排水系統(tǒng)主要用于機組檢修時排除引水流道、蝸殼和尾水管內的積水。機組檢修排水采用檢修集水井匯集流道集水、通過水泵排水的方式，設置有四臺潛水深井泵。檢修集水井的總容積約為1 200 m3，布置在主廠房#1機組段端頭。另有一臺額定流量為1 00 m3/h、額定揚程為55 m的投入式潛水排污泵，作為集水井清淤用。

當某臺機組檢修時，打開尾水管液壓操作盤型閥，將集水通過排水總管排至集水井；機組檢修排水系統(tǒng)PLC控制柜接收集水井的液位信號，四臺水泵同時自動啟動排水。當水排完后，一臺水泵作為主用水泵用以排除上、下游閘門的漏水，其余三臺作為備用水泵。

集水井內設有3只壓力式水位傳感器，其作用是將集水井的水位信號送至中控室計算機監(jiān)控系統(tǒng)，以實時監(jiān)控集水井水位，確保廠房安全。

6.4透平油系統(tǒng)

透平油庫布置在副廠房1 398.4 m高程，油處理室布置在副廠房1 398.4 m高程，主要供機組推力軸承/上導、下導軸承、水導軸承、調速器油壓裝置的用油，選用L-TSA46#汽輪機油。該系統(tǒng)設有凈油罐兩只、運行油罐兩只，每只容積為20 m3。油桶上設有磁翻板油位計，既可以直觀顯示，也可以遠方監(jiān)測。

為滿足透平油的過濾處理，設有3臺2CY-9/3.3-1移動式油泵、兩臺LY-100壓力式濾油機、一臺ZJCQ-6透平油濾油機、1臺TYG-160精細過濾機、2臺DX-1.2電熱烘箱、一臺移動式0.5 m3油罐。

6.5中壓壓縮空氣系統(tǒng)

中壓氣系統(tǒng)主要供氣對象為四臺調速器的油壓裝置。該系統(tǒng)設有3臺活塞式空氣壓縮機(Q=2 m3/min，PN8 MPa)，兩只4 m3、7 MPa的中壓貯氣罐，布置在副廠房1 399 m高程的空壓機室內。

貯氣罐及油壓裝置初次充氣需3臺空壓機同時開啟，平時補氣時1臺工作，1臺備用，1臺檢修備用，主備機可以切換?？諌簷C的起動和停機由安裝在中壓貯氣罐后輸氣干管上的5只單接點壓力開關控制，同時，其壓力值由一只壓力變送器上送至電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

6.6低壓壓縮空氣系統(tǒng)

低壓氣系統(tǒng)主要供氣對象為低壓氣系統(tǒng)，主要供氣對象為機組制動用氣、機組檢修密封用氣和風動工具及吹掃用氣。

該系統(tǒng)設有3臺(Q=10 m3/min，PN 0.8 MPa)螺桿空氣壓縮機，三只5 m3、0.8 MPa的低壓貯氣罐，布置在副廠房1 399 m高程的空壓機室內。

制動/工業(yè)供氣貯氣罐初次充氣由3臺空壓機同時開啟，平時補氣時1臺工作，一臺備用，主備機可以切換。制動/工業(yè)供氣空壓機的起動和停機由安裝在低壓貯氣罐后輸氣干管上的5只單接點壓力開關控制，同時其壓力值由一只壓力變送器上送至電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

6.7水力量測系統(tǒng)

全廠性測量的部位有上、下游水位、攔污柵壓差、調壓井水位；全部采用投入式壓力傳感器，其信號均送入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

機組段測量包括蝸殼差壓測流、蝸殼進口壓力、蝸殼末端壓力、尾水管進口壓力真空、尾水管肘管壓力脈動、尾水管出口壓力、轉輪與導葉間壓力、水輪機頂蓋壓力、水輪機頂蓋壓力脈動、錐管壓力脈動、超聲波測流等。

另外，全廠設有四套機組振動、擺度測量監(jiān)測裝置。

7結語

筆者介紹了黃金坪左岸電站主機及輔助設備系統(tǒng)的設計特點，旨在對將來類似電站設計時參考。

(責任編輯：李燕輝)

甘楠(1975-)，男，湖南臨湘人，高級工程師，學士，從事水電站水力機械設計工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0041-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV22;TV735

收稿日期:2015-12-31