莊乾彪，任哲明，張科鵬

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林長春 130021）

1 電站概況

LAMTAKONG 抽水蓄能電站位于泰國呵叻府境內(nèi)，距離曼谷西北約200 km。該工程的壩體和水庫位于呵叻府北沖縣和四球縣境內(nèi)蒙河的一條支流上，上水庫為堆石壩，壩高50.00 m，水庫庫容為990 萬m3，電站裝機容量為100 萬kW。工程于1997 年開工，分兩期進行，首期工程于1997 年開始，裝機50 萬kW，首批機組于2000 年投入運行；二期工程于2014 年開工建設(shè)，裝備2 臺單機容量為250 MW 的機組。電站最大水頭為397.50 m，最小水頭為328.00 m，額定水頭為360.00 m。2018年10 月底，首臺機組投產(chǎn)運行，同年12 月底，第2臺機組投產(chǎn)發(fā)電。

2 供水系統(tǒng)方案選擇及說明

根據(jù)NB/T 35035—2014《水力發(fā)電廠水力機械輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》：工作水頭為15.00～80.00 m 時，宜采用自流供水方式；當水源取自蝸殼或壓力鋼管時，應(yīng)考慮機組甩負荷引起的壓力升高，各用戶的設(shè)計壓力應(yīng)按不低于所承受的最大壓力設(shè)計；工作水頭在70.00～160.00 m時，宜采用自流減壓供水，減壓閥的公稱直徑不宜大于500.0 mm，當公稱直徑大于500.0 mm 時，應(yīng)進行必要的試驗研究；工作水頭小于15.00 m 或大于140.00 m 時，宜采用水泵供水方式，選用其他供水方式時應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較[1]。

LAMTAKONG 抽水蓄能電站為日循環(huán)純抽水蓄能電站，輸水系統(tǒng)為一洞雙機，共二洞四機。水輪機工況水頭范圍為328.00～397.50 m，水泵水輪機淹沒深度為82.00 m。機組技術(shù)供水有兩種方式可選擇：方案一，從機組尾水管取水，自流供水方案。該方案利用尾水水壓自流供水，排水至集水井，然后用水泵將集水井內(nèi)的水排至尾水事故閘門后（下水庫側(cè)）的尾水洞內(nèi)。方案二，從機組尾水管取水，水泵增壓供水方案。該方案從尾水管取水，經(jīng)水泵增壓后，向用戶供水，冷卻水的排水經(jīng)排水總管排至尾水事故閘門后（下水庫側(cè)）的尾水洞內(nèi)[2]。

方案一須在廠內(nèi)設(shè)置足夠容量的集水井，增加了廠用電耗電量，且機組運行時，若集水井內(nèi)排水泵出現(xiàn)故障，可能引起水淹廠房事故，其經(jīng)濟性及安全性較差；方案二為閉式供水系統(tǒng)，具有安全可靠的優(yōu)點。因此，采用方案二作為機組技術(shù)供水方式，備用水源取自全廠公用供水總管。由于全廠公用供水各用戶的用水量均較小，運行不集中，且其運行方式主要為短時運行，故全廠公用供水采用從機組供水總管取水，自流供水至各用戶后排水至廠內(nèi)滲漏集水井的方式。但該方式主變空載運行時間可能較長，其冷卻排水如果排至滲漏集水井，則大大增加滲漏排水系統(tǒng)的負擔，故主變空載供水采用水泵供水方式，排水至尾水。

3 供水系統(tǒng)系統(tǒng)描述及主要設(shè)備選擇

水電站技術(shù)供水的主要用水部分是水輪發(fā)電機組、水冷變壓器、水冷式空氣壓縮機及其他采用水冷卻的輔助設(shè)備，供水的作用主要是解決用水設(shè)備的冷卻與潤滑。各種用水設(shè)備對水量、水壓及水質(zhì)等都有其相應(yīng)的要求[3]。

LAMTAKONG 抽水蓄能電站（U3 U4）供水系統(tǒng)由機組技術(shù)供水系統(tǒng)、主變空載供水系統(tǒng)和自流供水系統(tǒng)組成[4]。

3.1 技術(shù)供水系統(tǒng)

電站機組的技術(shù)供水主要是機組冷卻水系統(tǒng)，冷卻水取自機組尾水管，經(jīng)技術(shù)供水泵加壓后，經(jīng)過發(fā)電機空氣冷卻器、各部導(dǎo)軸承油冷卻器后排回尾水管，最終形成循環(huán)。電站技術(shù)供水系統(tǒng)原理見圖1。

圖1 LAMTAKONG 抽水蓄能電站（U3 U4）技術(shù)供水系統(tǒng)原理圖

1）系統(tǒng)描述

由技術(shù)供水系統(tǒng)提供的主機冷卻用水來自相應(yīng)尾水，冷卻用水流經(jīng)過濾器供往每一個冷卻元件。在發(fā)電或抽水運行狀態(tài)下，流經(jīng)冷卻裝置后的廢水由泵抽回到相同的尾水管。在調(diào)相運行狀態(tài)下，通過發(fā)電機（電動機）冷卻裝置的廢水由泵抽回到另一個尾水管，即從3 號機排出的水抽回到4號機的尾水管，反之亦然。這種排水方法是為了擴展允許調(diào)相運行操作的持續(xù)時間，排水路徑由自動控制閥通過自動控制中心自動控制切換。

2）主要設(shè)備選擇

根據(jù)各用水單元的用水量，合理選擇水泵、濾水器等技術(shù)供水設(shè)備，確定供/排水管路管徑及管內(nèi)流速。電站技術(shù)供水各用水單元由主機制造廠提供，見表1[5]。

表1 LAMTAKONG 抽水蓄能電站（U3 U4）技術(shù)供水各用戶用水量匯總表

NB/T 35035—2014規(guī)定：采用水泵供水方式時，水泵設(shè)備的額定工作流量不少于工作水量的107%～110%，水泵揚程應(yīng)按此流量進行計算選擇。水泵的額定工作流量Q機=（107%～110%）×1204.58=1 265.00～1 325.00 m3/h，取1 300.00 m3/h。

由于組合軸承油冷卻器的內(nèi)水頭損失為5.10 m，管內(nèi)水流速度為1.87 m/s，因此，應(yīng)根據(jù)經(jīng)過組合軸承油冷卻器封閉管路的總水頭損失計算泵揚程。經(jīng)計算，該回路設(shè)備管路水頭損失為22.87 m，考慮一定余量，確定水泵揚程為30.00 m。

通過以上分析，確定技術(shù)供水系統(tǒng)主要設(shè)備選取2臺（每臺機組1臺）主用臥式離心泵，以及1臺臥式離心泵作為2 臺機組的共用備用泵，每臺泵的流量不少于1 300.00 m3/h，揚程為30.00 m。同時，為保證用水質(zhì)量，技術(shù)供水系統(tǒng)選取2 臺（每臺機組1臺）濾網(wǎng)直徑為5.0 mm的主用自動沖洗濾水器，以及1臺濾水器作為2臺機組共用的備用濾水器。

3.2 主變空載供水系統(tǒng)

1）系統(tǒng)描述

為每臺主變壓器提供供水系統(tǒng)是為了防止空載狀況下磁芯損失所造成的溫度上升。每個系統(tǒng)包括2 臺套電動給水泵、自動沖洗過濾器、控制裝置、閥門、管路、配件及其他必須的附件。

2）主要設(shè)備選擇

主變空載冷卻器用水量需求為72.00 m3/h，Q機=（107%～110%）×72.00=75.60～79.20 m3/h，取80.00 m3/h。經(jīng)計算，經(jīng)過該回路設(shè)備管路的水頭損失為18.06 m，考慮一定余量，確定水泵揚程為20.00 m。

通過以上分析，主變空載供水系統(tǒng)選取4 臺（2 臺主用和2 臺備用）臥式離心泵，每個泵的流量不少于80.00 m3/h，揚程為20.00 m。同時，為保證用水質(zhì)量，選取4 臺（2 臺主用和2 臺備用）濾網(wǎng)直徑為3.2 mm 的立軸自動沖洗過濾器。

3.3 自流供水系統(tǒng)

1）系統(tǒng)描述

自流供水系統(tǒng)為水冷式空氣壓縮機、空調(diào)系統(tǒng)提供冷卻水，為發(fā)電電動機及主變壓器提供消防用水，為生活用水和主軸密封提供水源。取水方式為直接通過尾水管和壓力鋼管取水，無需設(shè)置增壓水泵。

自流供水系統(tǒng)由濾水器、閥門、管路、配件及其他必須的附件組成。冷卻水在經(jīng)過每個用戶單元后排入滲漏集水井內(nèi)。

2）主要設(shè)備選擇

為保證自流供水系統(tǒng)各用戶的用水質(zhì)量，分別選取4 臺（4 臺主用和4 臺備用）濾網(wǎng)孔直徑為1.0 mm 的自動沖洗濾水器用于發(fā)電電動機和主變消防系統(tǒng)用水，選取4 臺（2 臺主用和2 臺備用）濾網(wǎng)孔直徑為3.2 mm 的Y 型濾水器用于生活用水，2 臺（主用和備用）濾網(wǎng)孔直徑為0.5 mm 的自動沖洗濾水器用于空壓機冷卻用水。

4 系統(tǒng)優(yōu)化

由于該項目為二期擴建工程，受部分客觀條件限制，LAMTAKONG 抽水蓄能電站（U3 U4）技術(shù)供水系統(tǒng)的設(shè)計難免存在一定的缺陷。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，技術(shù)供水系統(tǒng)未來可以考慮在以下幾個方面進行優(yōu)化。

1）技術(shù)供水水泵的運行方式

目前，電站已運行多年，技術(shù)供水系統(tǒng)雖能保證機組正常運行，但在調(diào)試期間曾出現(xiàn)過2 臺機組主供水系統(tǒng)故障，同時需要提供備用技術(shù)供水的特殊情況，此時只能臨時停1 臺機組，造成不必要的發(fā)電損失。建議采用單元供水方式，即單臺機組采用1 主1 備的供水方式，以提高系統(tǒng)可靠性，為電站安全穩(wěn)定運行提供可靠保障。

2）優(yōu)化技術(shù)供水系統(tǒng)取水口位置

目前，電站在調(diào)試期間出現(xiàn)振動的問題，建議在后續(xù)抽水蓄能項目設(shè)計時，應(yīng)盡量避免在尾水管肘管段設(shè)置技術(shù)供水取水口，以避開肘管壓力脈動區(qū)；取水口與排水口之間應(yīng)保持一定的距離，以避免經(jīng)過機組后的熱水回流，形成熱短路現(xiàn)象[6]。

5 結(jié)語

泰國LAMTAKONG 抽水蓄能電站（U3 U4）首臺機組已于2018 年10 月底投產(chǎn)運行，并于12 月底全部投產(chǎn)發(fā)電，電站運行情況良好，得到了泰方業(yè)主的好評，技術(shù)供水系統(tǒng)的設(shè)計已得到了運行實踐的檢驗。從目前的運行情況來看，電站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計方案合理，滿足規(guī)程、規(guī)范及有關(guān)標準的要求，但仍存在些許不足，希望通過此文能對類似工程系統(tǒng)設(shè)計提供借鑒。