泰国LAMTAKONG抽水蓄能电站（U3 U4）供水系统设计与探讨

庄乾彪，任哲明，张科鹏

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

1 电站概况

LAMTAKONG 抽水蓄能电站位于泰国呵叻府境内，距离曼谷西北约200 km。该工程的坝体和水库位于呵叻府北冲县和四球县境内蒙河的一条支流上，上水库为堆石坝，坝高50.00 m，水库库容为990 万m3，电站装机容量为100 万kW。工程于1997 年开工，分两期进行，首期工程于1997 年开始，装机50 万kW，首批机组于2000 年投入运行；二期工程于2014 年开工建设，装备2 台单机容量为250 MW 的机组。电站最大水头为397.50 m，最小水头为328.00 m，额定水头为360.00 m。2018年10 月底，首台机组投产运行，同年12 月底，第2台机组投产发电。

2 供水系统方案选择及说明

根据NB/T 35035—2014《水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定》：工作水头为15.00～80.00 m 时，宜采用自流供水方式；当水源取自蜗壳或压力钢管时，应考虑机组甩负荷引起的压力升高，各用户的设计压力应按不低于所承受的最大压力设计；工作水头在70.00～160.00 m时，宜采用自流减压供水，减压阀的公称直径不宜大于500.0 mm，当公称直径大于500.0 mm 时，应进行必要的试验研究；工作水头小于15.00 m 或大于140.00 m 时，宜采用水泵供水方式，选用其他供水方式时应进行技术经济比较[1]。

LAMTAKONG 抽水蓄能电站为日循环纯抽水蓄能电站，输水系统为一洞双机，共二洞四机。水轮机工况水头范围为328.00～397.50 m，水泵水轮机淹没深度为82.00 m。机组技术供水有两种方式可选择：方案一，从机组尾水管取水，自流供水方案。该方案利用尾水水压自流供水，排水至集水井，然后用水泵将集水井内的水排至尾水事故闸门后（下水库侧）的尾水洞内。方案二，从机组尾水管取水，水泵增压供水方案。该方案从尾水管取水，经水泵增压后，向用户供水，冷却水的排水经排水总管排至尾水事故闸门后（下水库侧）的尾水洞内[2]。

方案一须在厂内设置足够容量的集水井，增加了厂用电耗电量，且机组运行时，若集水井内排水泵出现故障，可能引起水淹厂房事故，其经济性及安全性较差；方案二为闭式供水系统，具有安全可靠的优点。因此，采用方案二作为机组技术供水方式，备用水源取自全厂公用供水总管。由于全厂公用供水各用户的用水量均较小，运行不集中，且其运行方式主要为短时运行，故全厂公用供水采用从机组供水总管取水，自流供水至各用户后排水至厂内渗漏集水井的方式。但该方式主变空载运行时间可能较长，其冷却排水如果排至渗漏集水井，则大大增加渗漏排水系统的负担，故主变空载供水采用水泵供水方式，排水至尾水。

3 供水系统系统描述及主要设备选择

水电站技术供水的主要用水部分是水轮发电机组、水冷变压器、水冷式空气压缩机及其他采用水冷却的辅助设备，供水的作用主要是解决用水设备的冷却与润滑。各种用水设备对水量、水压及水质等都有其相应的要求[3]。

LAMTAKONG 抽水蓄能电站（U3 U4）供水系统由机组技术供水系统、主变空载供水系统和自流供水系统组成[4]。

3.1 技术供水系统

电站机组的技术供水主要是机组冷却水系统，冷却水取自机组尾水管，经技术供水泵加压后，经过发电机空气冷却器、各部导轴承油冷却器后排回尾水管，最终形成循环。电站技术供水系统原理见图1。

图1 LAMTAKONG 抽水蓄能电站（U3 U4）技术供水系统原理图

1）系统描述

由技术供水系统提供的主机冷却用水来自相应尾水，冷却用水流经过滤器供往每一个冷却元件。在发电或抽水运行状态下，流经冷却装置后的废水由泵抽回到相同的尾水管。在调相运行状态下，通过发电机（电动机）冷却装置的废水由泵抽回到另一个尾水管，即从3 号机排出的水抽回到4号机的尾水管，反之亦然。这种排水方法是为了扩展允许调相运行操作的持续时间，排水路径由自动控制阀通过自动控制中心自动控制切换。

2）主要设备选择

根据各用水单元的用水量，合理选择水泵、滤水器等技术供水设备，确定供/排水管路管径及管内流速。电站技术供水各用水单元由主机制造厂提供，见表1[5]。

表1 LAMTAKONG 抽水蓄能电站（U3 U4）技术供水各用户用水量汇总表

NB/T 35035—2014规定：采用水泵供水方式时，水泵设备的额定工作流量不少于工作水量的107%～110%，水泵扬程应按此流量进行计算选择。水泵的额定工作流量Q机=（107%～110%）×1204.58=1 265.00～1 325.00 m3/h，取1 300.00 m3/h。

由于组合轴承油冷却器的内水头损失为5.10 m，管内水流速度为1.87 m/s，因此，应根据经过组合轴承油冷却器封闭管路的总水头损失计算泵扬程。经计算，该回路设备管路水头损失为22.87 m，考虑一定余量，确定水泵扬程为30.00 m。

通过以上分析，确定技术供水系统主要设备选取2台（每台机组1台）主用卧式离心泵，以及1台卧式离心泵作为2 台机组的共用备用泵，每台泵的流量不少于1 300.00 m3/h，扬程为30.00 m。同时，为保证用水质量，技术供水系统选取2 台（每台机组1台）滤网直径为5.0 mm的主用自动冲洗滤水器，以及1台滤水器作为2台机组共用的备用滤水器。

3.2 主变空载供水系统

1）系统描述

为每台主变压器提供供水系统是为了防止空载状况下磁芯损失所造成的温度上升。每个系统包括2 台套电动给水泵、自动冲洗过滤器、控制装置、阀门、管路、配件及其他必须的附件。

2）主要设备选择

主变空载冷却器用水量需求为72.00 m3/h，Q机=（107%～110%）×72.00=75.60～79.20 m3/h，取80.00 m3/h。经计算，经过该回路设备管路的水头损失为18.06 m，考虑一定余量，确定水泵扬程为20.00 m。

通过以上分析，主变空载供水系统选取4 台（2 台主用和2 台备用）卧式离心泵，每个泵的流量不少于80.00 m3/h，扬程为20.00 m。同时，为保证用水质量，选取4 台（2 台主用和2 台备用）滤网直径为3.2 mm 的立轴自动冲洗过滤器。

3.3 自流供水系统

1）系统描述

自流供水系统为水冷式空气压缩机、空调系统提供冷却水，为发电电动机及主变压器提供消防用水，为生活用水和主轴密封提供水源。取水方式为直接通过尾水管和压力钢管取水，无需设置增压水泵。

自流供水系统由滤水器、阀门、管路、配件及其他必须的附件组成。冷却水在经过每个用户单元后排入渗漏集水井内。

2）主要设备选择

为保证自流供水系统各用户的用水质量，分别选取4 台（4 台主用和4 台备用）滤网孔直径为1.0 mm 的自动冲洗滤水器用于发电电动机和主变消防系统用水，选取4 台（2 台主用和2 台备用）滤网孔直径为3.2 mm 的Y 型滤水器用于生活用水，2 台（主用和备用）滤网孔直径为0.5 mm 的自动冲洗滤水器用于空压机冷却用水。

4 系统优化

由于该项目为二期扩建工程，受部分客观条件限制，LAMTAKONG 抽水蓄能电站（U3 U4）技术供水系统的设计难免存在一定的缺陷。根据现场的实际情况，技术供水系统未来可以考虑在以下几个方面进行优化。

1）技术供水水泵的运行方式

目前，电站已运行多年，技术供水系统虽能保证机组正常运行，但在调试期间曾出现过2 台机组主供水系统故障，同时需要提供备用技术供水的特殊情况，此时只能临时停1 台机组，造成不必要的发电损失。建议采用单元供水方式，即单台机组采用1 主1 备的供水方式，以提高系统可靠性，为电站安全稳定运行提供可靠保障。

2）优化技术供水系统取水口位置

目前，电站在调试期间出现振动的问题，建议在后续抽水蓄能项目设计时，应尽量避免在尾水管肘管段设置技术供水取水口，以避开肘管压力脉动区；取水口与排水口之间应保持一定的距离，以避免经过机组后的热水回流，形成热短路现象[6]。

5 结语

泰国LAMTAKONG 抽水蓄能电站（U3 U4）首台机组已于2018 年10 月底投产运行，并于12 月底全部投产发电，电站运行情况良好，得到了泰方业主的好评，技术供水系统的设计已得到了运行实践的检验。从目前的运行情况来看，电站技术供水系统设计方案合理，满足规程、规范及有关标准的要求，但仍存在些许不足，希望通过此文能对类似工程系统设计提供借鉴。