乐滩水电厂机组超低水头运行初探

乐滩水电厂机组超低水头运行初探
唐保鑫黄小年方显能
（广西桂冠开投电力有限责任公司，广西南宁 530023）
摘要：本文介绍了乐滩水电厂机组在超低水头下运行发电的情况，对水电机组的超低水头运行进行了有益的探索，
谨供同行参考。

关键词：水电厂；水头；超低水头运行。

1乐滩水电厂概况
乐滩水电厂位于广西忻城县红渡镇上游3km，是红水河规划的第八个梯级水电站，坝址控制流域面积11.8m2，正常蓄水位112m（黄基，下同），死水位110m，水库总库容9.5亿m3，装机容量4×150＝600MW，保证出力301.86MW，多年年平均发电量为34.95亿kW.h；设计过坝船只吨位近期250t，远期可达500t，年货运量180万t，是一座以发电为主，兼有航运、灌溉等综合效益的水电工程。

乐滩水电厂首台机组（＃1机）于2004年12月28日投产发电，＃2、＃3、＃4机组分别于2005年8月13日、11月18日、12月24日投产发电。

2机组主要参数
乐滩电厂四台机组均采用哈尔滨电机厂生产的轴流转浆式水轮发电机组，水轮机型号为：ZZA834-LH-1040，转轮直径：10.4m，最大水头：31.5m，额定水头19.5m，最小水头8.65m，施工期最小水头 6.0m，额定流量858.0m3/s，额定出力153.1MW，额定转速62.5r/min。

调速器采用武汉事达电气有限公司的比例伺服阀微机控制双调节电液调速器，型号为PFWT-200-6.3，调节规律为并联PID调节，主配压阀直径200mm。

3初期运行的特殊性
乐滩水电厂4台机组虽于2004年及2005年陆续投产发电，但右岸溢流坝施工尚未完成，水库还没有下闸挡水，上游水位尚未达到最低正常发电水位（110m），只有95.5～99m，比正常运行最低库水位低14.5m～11m，在同一水头下相应的下游水位较正常设计值低，处于机组运行发电与基建施工同时进行的初期运行阶段，因此机组必将较长时间在较低水头下运行。

且由于红水河的特点，洪水期虽然上游水位较高，但下游水位也较高，水头较低，因此蓄水至正常水位后，在洪水期仍有机组在超低水头下运行的可能性，有必要对机组超低水头运行发电进行探索。

4超低水头运行的技术可行性
针对初期运行的实际情况，我们根据哈尔滨电机厂提供的水轮机模型试验及补充试验结果，以及有关水轮机的结构设计和工艺设计满足初期运行低水位运行工况的要求和说明，对初期运行低水位运行工况的空化和稳定性、下游尾水位对机组发电功率的影响进行了充分的讨论和分析，认为在空化允许的范围内，不抬高下游设计尾水位的情况下，乐滩水轮发电机组在低水位下运行是可行的。

4.1、乐滩水电厂水轮发电机组为轴流转浆式，其安全运行条件为：最大发电水头31.5m，最小水头8.65m，满足发电进水口最小淹没深度要求，尾水管出口顶部淹没深度必须大于等于0.5m。

此外，设计也特别说明：在初期运行各上游水位下，当电厂水头小于8.65m，大于6m时，由于厂家没有试验资料，设计建议机组不考虑运行，但在实际运行中，应根据现场机组试运行情况，在保证机组安全稳定运行的前提下，调整运行。

4.2、设计提供的水位与流量关系见下表（表一）：
表一：乐滩水电厂水位与流量关系表
4.3、依据哈尔滨电机厂空化试验结果，虽未进行水头8.65m以下的空化试验，但从空化趋势情况来看，仍有一定的裕度。

试验结果见下表（表二）。

表二：空化试验结果
4.4、在机组超低水头运行中应注意以下要求
4.4.1、根据电厂正常运行后按水轮机运转特性曲线及正常运行时的厂房下游水位流量关系曲线等资料核算，满足水轮机空化特性要求相应尾水管出口水位不得低于68.19m。

4.4.2、根据GB8564-88标准，导轴承处主轴摆度不应超过0.4mm。

4.4.3、顶盖振动值双振幅不应超过0.2mm。

5超低水头运行工况
根据初期运行的实际情况及上述分析讨论结果，我们在确保机组安全稳定运行的前提下，利用＃1机组对机组在超低水头下运行进行了试验，当时六月份为红水河洪水期，乐滩水电厂溢流坝过流，所有泄流设施开启，上、下游水位均较高，但水头较低，在水头低于设计最低水头8.65m时机组运行情况如下表（表三）：
表三：机组运行工况
由此可见，在低于设计最小水头8.65m，最小达7.33m时，机组运行仍然平稳，尾水水位最低94.32m，远大于68.19m的要求，水导摆度在标准范围之内，当时因仪器原因，没有测量机组振动，但机组整体运行平稳，因技术供水原因，没有进行更低水头下的运行发电试验。

6结语
通过本次试验，对我厂机组在超低水头下运行进行了初步的探索，表明我厂机组在超低水头下运行发电是可行的，为今后的超低水头运行积累了经验，并产生了较好的经济效益。