拉拉山水電站冬季防凍措施

劉加將，何 凱，楊 城

（1.四川華能康定水電有限責任公司，四川甘孜 626000，2.四川華能巴塘水電有限公司，四川甘孜 627650）

0 引言

華能拉拉山水電站位于四川省甘孜州巴塘縣境內，總裝機容量2×48 MW，為徑流引水式電站。電站所處地海拔高度約2800～3000 m，屬高山高原氣候，冬季寒冷、晝夜溫差大，夜間氣溫常在0 ℃以下（極端最低氣溫-12.8 ℃）。電站投產初期，多次出現了管路、閥門凍裂，冷卻器內積水結冰，電氣設備低溫報警等一系列問題，給電站安全生產帶來較大風險。針對防凍出現的具體問題，電站工作人員采取了切實可行的防凍措施，經過近年的不斷總結和改進，取得了良好效果，有效保障了電站安全生產。

1 廠房整體防凍措施

拉拉山電站主廠房為地面廠房結構，自上到下分為發電機層（含安裝間）、水輪機層、球閥層。廠房主體建筑地上部分高度為15.3 m，地下部分深度為17.5 m，各層均設有通風換氣設備。廠房墻體為混泥土空心磚結構，未設置有保溫層，屋頂采用鋼架彩鋼瓦結構，設置有保溫層，整體保溫效果較差。采取防凍措施前，實測廠房冬季溫度為-2～10 ℃，濕度為10%～30%RH，晝夜溫差大，深夜氣溫低于0 ℃。

1.1 合理通風換氣

充分利用高原地區晝夜溫差大的氣候特點，拉拉山電站廠房整體采用PLC 控制通風系統啟停，冬季每日固定時間段換氣兩次，以提高廠房整體溫度。第一次換氣時間選擇在每日10：00—11：00，該時間段廠房內外溫度基本相等，可以將廠房內長時間積累的劣質空氣與廠房外優質空氣進行互換，因廠房內外溫差不大，不會影響廠房整體溫度。第二次換氣時間選擇在每日14：00—15：00，該時間段廠房外氣溫最高，將廠房內冷空氣與廠房外熱空氣進行互換，以提高廠內空氣溫度。通過簡單的風機控制，有效提高了廠房整體溫度。

1.2 充分利用設備余熱

發電機在發電過程中，會產生銅損及鐵損，造成發電機發熱，通常使用空氣冷卻器將風洞內熱風進行冷卻以降低發電機溫度。為充分利用發電機自身余熱，拉拉山電站將發電機上、下機架部分蓋板由密封結構改為網孔狀結構，使風洞形成上、下空氣循環通道，利用發電機自身銅損及鐵損發熱加熱風洞內冷空氣。風洞內加熱后的熱空氣因密度比冷空氣小，通過自身浮力經上機架孔狀蓋板進入廠房，在熱空氣流出的同時，冷空氣通過下機架網孔狀蓋板流入風洞進行補充，使空氣在廠房內循環并加熱，從而提高廠房溫度并能強化發電機冷卻效果，達到一舉兩得的效果。

1.3 增加外來熱源

拉拉山電站廠房外墻無保溫結構，冬季廠房外部氣溫低時，熱量損失大，若不及時補充會出現廠房溫度過低而導致設備低溫故障及損壞。拉拉山電站在發電機層、水輪機層、球閥層分別設置4 臺ZH10 型電加熱器（功率6 kW），補充夜間散失的熱量。電加熱器利用溫控開關自動控制啟停，根據廠房氣溫變化情況，將啟動溫度設定為5 ℃，停止溫度設定為8 ℃。通過加裝電加熱器可及時補充廠房夜間散失的熱量，維持廠房溫度。

1.4 降低空氣濕度

空氣濕度過高，空氣中水蒸發會吸收熱量，造成溫度下降。針對廠房空氣濕度偏高的問題，在球閥層、水輪機層分別布置有2 臺CFZ10D 型的除濕機，通過設備自帶濕度自動控制器，自動控制空氣濕度。

2 設備防凍措施

水電站冬季防凍的最終目的是防止設備損壞，冷卻器、蓄電池、柴油發電機、測壓管路等設備，因儲存有水或其他液體，在低溫狀態容易出現液體凝固現象，需要重點防范。

2.1 機械設備防凍措施

拉拉山電站在冬季處于枯水期，來水通常只能滿足單機運行的要求，故需要對停機的機械設備采取防凍措施。

發電機冬季溫度過低會造成濕氣凝結結露而使絕緣電阻降低，拉拉山電站采用在發電機下機架處加裝9 組發熱電阻（功率500 W），在機組停機時利用機組PLC 控制發熱電阻啟停，對停機后的發電機整體加熱。

水電站技術供水系統通常設置有尾水冷卻器，當機組停機時，尾水冷卻器內水流處于靜止狀態，在低溫情況下管路會因水凝結而出現堵塞或破裂現象。拉拉山電站在技術供水泵出口處加裝有防凍吹水氣管，當機組停機時手動開啟防凍吹水閥，利用壓縮空氣吹水10～15 min，將管路內積水排走，防止液體凝結。

2.2 電氣設備防凍措施

直流蓄電池自身發熱較少且對溫度要求高，故需要增加外來熱源以防凍。因熱空氣較輕會上浮到房間頂部，拉拉山電站將直流蓄電池室房間高度由6 m 降低為3.5 m，并加裝1 臺3 P空調，以提高房間溫度。

電氣屏柜內裝有多種儀器、儀表，在低溫狀態時易出現誤報警等問題。拉拉山電站在電氣屏柜內設置有加熱器（功率150 W），利用溫度控制器控制，在溫度低于5 ℃啟動、高于10 ℃停止，以提高電氣屏柜溫度。

2.3 附屬設備防凍措施

柴油發電機是水電站“黑啟動”的關鍵設備，是最后一道生命線的保證。當氣溫過低時會造成柴油發電機啟動困難。拉拉山電站在柴油發電機冷卻液循環管路上加裝有管式水套加熱器（功率1～4 kW 可調）加熱其冷卻液。當柴油發電機處于備用狀態時，利用加熱器自帶溫度控制器自動檢測冷卻液溫度，當溫度低于20 ℃時自動通電加熱，當溫度升高到30 ℃時停止加熱，以保證冷卻液溫度。通過加熱冷卻液，利用冷卻液溫差循環進而加熱整個柴油發電機。

2.4 管道防凍措施

高原寒冷地區水電站防凍的重點在于水管路，特別是對于管路中液體流速慢或處于靜止狀態的管路要全部采取防凍措施，如消防管路、滲漏排水管路、檢修排水管路，測壓管路等。

拉拉山電站管路防凍采用粘貼絕熱材料的方式，其絕熱結構從內到外分為防腐層、保溫層、防潮層、保護層：①防腐層材料用鐵銹漆及醇酸磁漆；②保溫層材料必須選用熱導率≤0.044 W/（m·K）、密度≤60 kg/m3、吸水率≤4%且能阻燃的材料，推薦使用聚苯乙烯熱固性泡沫塑料，該材料具有優異持久的保溫隔熱性能、防老化、防水性能；③保護層材料為鍍鋅鋼板。

埋地管路的閥門位于閥門井內，同樣暴露在空氣中也要采取防凍措施。因閥門外形不規則且旁邊多儀表，拉拉山電站采用對閥門井蓋板設置保溫結構進行防凍，其保溫結構與管路一致。

3 管理措施

設備采取防凍技術措施后還應采取相應的管理措施：①加強設備的定期試驗和輪換，可避免單一設備因長時間停運造成內液凝結；②加強設備巡視，發現設備有低溫、壓力高等報警時，及時排查原因，可避免事故擴大；③加強廠內廠外溫度監測，當廠內溫度低于4 ℃前及時采取防凍措施，可將事故遏制在萌芽狀態。管理措施和技術措施要相輔相成，其最終目的都是保障設備安全穩定運行。

拉拉山電站采取這些防凍措施后，能夠有效降低空氣濕度（5%～10%RH）、提高整體溫度（3～10 ℃），設備防凍問題得到了較為徹底的解決，未再出現防凍措施不足引起的設備故障。

4 結語

隨著西藏地區水電站的不斷開發，高海拔寒冷地區水電站防凍問題必將日益突出，應引起充分重視。水電站的防凍措施應貫穿設計、施工、生產全過程，通過加強水電工程全壽命周期的管理，才能從根本上保障設備的安全穩定運行。當然，除文中所述措施外還有很多切實可行的措施，作為電站的管理者要根據實際情況因地制宜地選擇，采取簡單、經濟、可靠的措施，確保電站安全穩定運行。