云南水力发电
YUNNAN WATER POWER 106
第37卷第5 期
乌弄龙水电站位于云南省迪庆州维西县巴迪乡境内，为澜沧江上游水电规划8个梯级电站中的第3个电站［1］，上、下游分别为曲孜卡和里底水电站。
乌弄龙电站枢纽主要由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪建筑、引水发电系统建筑物等组成。 乌弄龙水电站引水发电系统布置在右岸山体中，由电站进水口、引水隧洞、地下厂房洞室系统、尾水洞、尾水调压室、尾水出口闸室和进
厂交通洞、出线洞、通风洞等辅助洞室及部分施工支洞组成。电站进水口为岸塔式，紧靠右坝肩布置，采用“一机一孔”布置型式，尾水系统采用“二机一洞”布置型式，设有尾水调压井。每台机组进水口设置快速门，尾水隧洞出口设置尾水检修闸门。
电站以发电为主，全厂装设4台混流式水轮发电机组，单机容量247.5MW，总装机990MW，年发电量44.51×108kW·h ［2］，电站保证出力273MW，年利用小时数（如美、古水投入后）4 496h。电站以2回500kV 线路接入系统。
乌弄龙水电站机电金结设计
邱崇俊，占乐军，刘军，张云广
（华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙·里底水电工程建设管理局，云南 维西 674606）
摘 要：介绍乌弄龙水电站机电金结设计。该电站于2018年12月31日首台机组完成72h 试运行并直接进入商业运行，至7月13日全部4台机组投产发电。乌弄龙水电站作为云南迪庆州境内目前装机容量最大的常规水电站，其机电金结设计主要特点是采用了先进成熟可靠的技术，满足机组在高原地区长周期安全稳定运行及自动化控制运行正常。目前该电站机组已安全稳定运行了近2a，各项技术指标符合电站“无人值班、少人值守”的技术条件。自投运以来，发电量累计达到90.8×108kW·h。关键词：乌弄龙水电站；机电金结设计；水轮发电机组
中图分类号：TV547.3 文献标识码：B 文章编号：1006-3951(2021)05-0106-06DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2021.05.023
Design of Electromechanical Equipment and Metal Structure in
Wunonglong Hydropower Station
QIU Chong-jun, ZHAN Le-jun, LIU Jun, ZHANG Yun-guang
(Huaneng Lancang River Hydropower Inc., Wunonglong-Lidi Hydropower Project Construction Administration,
Weixi 674606, China )
Abstract: This paper describes the design of electromechanical equipment and metal structure in Wunonglong Hydropower Station. The first unit of the plant completed 72-hour commissioning on December 31, 2018 and went directly into commercial operation. By July 13, all 4 units had been put into operation for power generation. As the conventional hydropower station with the largest installed capacity in Diqing City, Wunonglong Hydropower Station adopts advanced, mature and reliable technology to meet the requirements of long-term safe and stable operation of units and normal operation of automatic control in plateau area.At present, the unit has been operating safely and steadily for nearly 2 years, and each technical index meets the technical conditions of unattended mode. Since putting into operation, the cumulative power generation has reached 90.8×108kW ·h.
Key words: Wunonglong Hydropower Station; design of electromechanical equipment and metal structure; turbine generator unit
收稿日期：2020-11-29
作者简介：邱崇俊（1972-），男，云南宣威人，高级工程师，主要从事水电站机电工程建设管理工作。
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邱崇俊，占乐军，刘军，张云广 乌弄龙水电站机电金结设计107
2 水轮发电机组
水轮发电机为三相立轴半伞式同步发电机，采用全空气冷却方式［3］。水轮机为立轴混流式，带有金属蜗壳和弯肘形尾水管。水轮机轴和发电机轴的法兰分界面高程为1 813m。
水轮机及其附属设备由上海福伊特水电设备有限公司制造，发电机及其附属设备由哈尔滨电机厂有限责任公司制造。
2.1 水轮机主要参数
水轮机主要参数见表1。
表1 水轮机主要参数表
型式立轴混流式
额定功率/MW252.6
额定流量/（m3/s）340.84
额定转速/（r/min）115.4
额定水头/m81
转轮公称直径［4］/m 6.04
回转窑烧嘴安装高程/m 1 807
最高效率/%96.41
额定效率/%93.38
2.2 发电机主要参数
发电机主要参数见表2。
表2 发电机主要参数表
型式立式半伞式全空冷同步水轮发电机额定容量275MVA/247.50MW
额定电压/kV15.75
额定电流/A9 369.6
额定频率/Hz50
功率因数0.9（滞后）
额定转速/（r/min）115.4
飞逸转速/（r/min）170
飞轮力矩/（t·m2）≥60 000
转向助力油管推力轴承负荷/t 1 500（额定）/1 600（最大）冷却方式密闭自循环空气冷却
3 电气主接线
乌弄龙水电站电气主接线在保证其可靠性和灵活性的前提下，选择经济性较好的方案。结合乌弄龙水电站机组容量大和接入电力系统电压高，同时里底水电站的电能可通过本电站送出的特点，主接线的安全可靠应放在首位，并考虑主接线的运行灵活性、经济性的要求。乌弄龙水电站的电气主接线方案为：发电机—变压器组合方式采用联合单元接线，发电机出口装设发电机断路器，500kV侧接线采用四角形接线。
4 主要机电设备
新菠萝灰粉蚧4.1 500kV主变压器
500kV主变压器主要参数见表3［5］。
表3 500kV主变压器主要参数表
项目参数
额定容量/MVA3×95
额定电压/kV550/3－2×2.5%/15.75
额定频率/Hz50
三相联结组号YN d11
阻抗电压/%14
调压方式无励磁调压
中性点接地方式直接接地
冷却方式强迫油循环水冷
4.2 550kVGIS
550kVGIS断路器主要参数见表4。
表4 550kVGIS断路器主要参数表
项目参数
额定电压/kV500
2-氯-5-甲基吡啶额定电流/kA
进出线回路\变压器单元回路\母线
4\4\4
额定频率/Hz50
额定短时耐受电流/kA63
额定短路持续时间/s≥3
额定峰值耐受电流/kA160
额定1min工频耐受电压(有
效值)/kV
相对地、相间\断口
680\(680+318)
5 厂用电系统
乌弄龙水电站属于大型水电站，厂用负荷容量大，分布范围广，因此，厂用电采用两级电压供电。根据本电站的厂用电负荷实际情况，厂用电高压侧电压等级采用10kV级，低压侧电压等级采用0.4kV级。根据电站电气主接线型式，厂用电源的取得方式如下：
3回由厂内提供的厂用工作电源均由1号、2号、3号发电机电压母线上引接。
备用电源由施工变电所的10kV不同母线段接引2回电源。一路电源接引至坝区配电室10kV母线作为当厂用电失去时的保坝电源，一路电源接引至厂区10kVⅡ段母线，作为机组启动电源和厂用电备用电源。
由于每台发电机出口均装设发电机断路器，自发电机出口引接的厂用高压变压器均装设在发电机断路器的外侧，因此，厂用电备用电源亦可由500kV系统经主变压器倒送的方式获得。
108云南水力发电2021 年第5 期
由于乌弄龙电站为大型电站，后期将作为主要调峰电站；而且电站位于地震多发区，地震烈度高。为
了保证大坝度汛及地震后大坝及厂房安全，在坝顶变电所设置柴油发电机组，作为大坝保安电源，在地下厂房设置柴油发电机组，作为厂房应急保安电源，施工期可作为施工应急备用电源。
全厂设3组高压厂用变压器，分别接在1号、2号、3号发电机端。地下厂房10kV母线为单母分段接线，共分为3段。高压厂用变压器与每段母线对应。另从坝区配电室引来的2回10kV备用电源接至Ⅰ段和Ⅲ段母线各引接1回10kV线路至坝区10kV母线，通过分段断路器实现全厂厂用电源的备用，地下厂房的10kV母线厂用电系统形成环网，提高了厂用电系统的可靠性。10kV柴油发电机接至Ⅱ段母线。气瓶推车
坝区10kV母线分为两段，母线电源分别由厂内Ⅰ段和Ⅲ段10kV母线引接，外来备用电源接至坝区Ⅰ段母线，柴油发电机组直接接在坝区0.4kV 主母线上。
电站厂用低压系统采用机组自用电、全厂公用电、照明用电分别供电的方式。
6 电站二次设计
6.1 电站控制方式
电站按无人值班方式设计，采用以计算机系统为基础的全厂集中监控方案［6］。电站可在地面值守楼和地下厂房值班室对全厂的运行及其主要机电设备实行集中监控。
6.2 计算机监控系统
计算机监控系统采用分层分布式结构，电站控制层设备和现地控制单元设备采用全开放的星型网络结构［7］。
实时数据库服务器、历史数据库服务器、调度服务器、集控通信服务器、操作员工作站、网络交换机、不间断电源（UPS）、GPS时钟等电站控制层设备均采用双重化配置，对计算机监控系统每台实时数据库、历史数据库、调度通信、集控通信、厂内通信、生产信息服务器等配有核心系统防护软件。
现地控制层由4套机组现地控制单元、1套公用设备现地控制单元、1套厂用设备现地控制单元、1套开关站现地控制单元和1套坝区现地控制单元组成。各现地控制单元均采用双CPU双机架热备系统，其中机组控制单元还设置和主PLC相同配置的辅助PLC作为水机保护。
6.3 继电保护
500kV线路、短引线、发电机、主变压器、主变高压侧小区、500kV出线T区、高压厂用变压器、励磁变压器均配置两套具有独立主保护、后备保护及异常运行保护的微机继电保护装置［8］。每套保护装置分别动作被保护单元两个跳闸线圈，两套保护的电源来自不同蓄电池组的直流控制母线，两套保护的交流回路接自不同的电流、电压互感器的二次绕组。
电解制水机6.4 其它二次接线
测量和计量：在发电机组出口、主变高压侧、500kV线路、高压厂变高低压侧、励磁高变压侧分别设置交流采样电力监测仪表，发电机出口、主变高压侧、高压厂变高压侧装设智能电度表，500kV线路和10kV外来线路装设高精度电子式关口电度表。
同期点设置：发电机出口断路器和所有500kV断路器均作为同期点，装设双套智能自动准同期装置。
控制电源：全厂设置2套220V直流控制电源，地下主厂房1套、500kV地面开关站1套，地下厂房事故照明单独设置1套220V直流电源系统成套设备。
闸门控制：所有机组进水口闸门、溢洪道弧形闸门、底孔闸门均可实现现地和远方控制。
6.5 通信
电站至里底水电站和托巴水电站的500kV线路上各架设1条24芯OPGW光缆，电站组织光通道至南网总调和云南省调，提供系统通信、保护和自动化信息传输的主、备用通道。
电站地下厂房副厂房内设置1套调度软交换机，通过厂内电话网络连接分布在电站地下厂房、GIS综合楼、大坝、业主营地等处的调度用户分机，实现调度员与各调度控制点的专用生产调度通信。电站厂房侧配置SDH 622M光端机和PCM 设备1套，接入业主营地已有的SDH 622M光端机和PCM设备，实现业主营地和电站厂房之间的语音、数据和图像信息传输。
6.6 火灾自动报警系统
电站采用火灾集中报警系统，3套火灾报警控制器组网，各火灾报警控制器和消防监控工作站作为网络上的1个节点，各个节点之间可以相互自动联控和监视，并实现对全网消防设备的手动和自动控制，网络中任何一个节点的故障都不会影响其它节点的监控功能。
邱崇俊，占乐军，刘军，张云广 乌弄龙水电站机电金结设计109
消防控制中心设在地面值守楼二层的值守室内，其火灾报警控制器将负责地面及地下全厂整个系统的火情信息显示、报警和消防联动控制操作。在地下厂房、地面开关楼、地面值守楼各设置有1台火灾报警控制器，各火灾自动报警控制器组成网络化系统。由值守室值守人员兼职负责，可通过此系统实现对全厂各区的火情监视和火警联动设备的控制，发生火灾时统一指挥和集中控制。
根据不同的火灾燃烧机理，电站设有智能感烟探测器、智能感温探测器、光纤测温探测器、空气采样感烟探测器、防爆感烟探测器、防爆感温探测器、火焰探测器和红外光束感烟探测器等。
7 金属结构设计
乌弄龙水电站的金属结构设备由电站引水发电系统、表孔、底孔（生态孔）、施工导流系统4部分的闸门、启闭机组成。
引水发电系统的金属结构设备由主拦污栅、机组进水口检修闸门、机组进水口快速闸门、尾水管检修闸门、尾水洞检修闸门及其启闭设备组成。引水发电系统机组进水口前端为连通式拦污栅段，由中墩分隔为16孔，每孔设置1道拦污栅和1道清污导槽。拦污栅段后机组进水口按一机一孔布置，4台机组共设进水口4孔，每孔设1道检修闸门和1道快速闸门。每台机组尾水管出口设置1道检修闸门布置在调压井内。调压井后共布置两条尾水洞，每条尾水洞出口布置1道尾水洞检修闸门。
泄水建筑物由3个表孔和2个底孔（生态孔）组成，均布置在主河床重力坝的中段。表孔每孔设1道检修叠梁闸门、1道弧形工作闸门。底孔（生态孔）位于表孔的两侧，各1孔，共2孔，每孔进口处设有1道事故闸门，出口处设有1道弧形工作闸门。表孔检修闸门和底孔（生态孔）事故闸门均由主河床重力坝上的坝顶门机操作，表孔弧形工作闸门、底孔（生态孔）弧形工作闸门分别由液压启闭机操作［9］。
导流洞2条，位于河床左岸，每条导流洞进口设置1孔封堵闸门，共2扇。孔口尺寸11.5m×15.5m，底槛高程1 813m，设计挡水水头93m，总水压力160 824kN。采用平面焊接钢闸门，滑动支承。该闸门动水下闸，下闸水头8m，在下闸过程中出现事故需动水提门的允许提门水头≤21m。导流洞封堵闸门的启闭设备选用固定卷扬式启闭机，采用一门一机操作。8 油气水系统
8.1 油系统
油系统包括机组透平油系统和主变绝缘油系统。
透平油系统的主要用油设备为机组各轴承及调速器用油。透平油罐室及油处理室布置在机组段端部副厂房（1 812.5m高程）。其中，透平油罐室内设有4个25m3立式油罐，油处理室内设有1台透平油真空滤油机、1台滤芯式滤油机、1台齿轮油泵等设备。
鉴于绝缘油处理机会少、更换周期长、乌弄龙电站为地下厂房位置有限、乌弄龙与澜沧江流域相邻梯级距离较近，梯级电站绝缘油系统设备共用，绝缘油系统设备室及设备不单独设置。
8.2 压缩空气系统
压缩空气系统包括低压压缩空气系统和中压压缩空气系统。
低压压缩空气系统主要用于机组制动、主轴检修密封及维护检修用气；中压压缩空气系统主要用于调速器油压装置用气。
低压空压机室与中压空压机室共置一室，布置在机组段端部副厂房（1 818m高程），空压机室内设有4台低压空压机、2只3m3低压贮气罐、2台中压空压机、2只3m3中压气罐、1台冷冻式干燥机。
8.3 技术供水系统
机组技术供水的主要供水用户包括发电机空气冷却器、上导轴承冷却器、下导轴承冷却器、推力轴承冷却器、水轮机导轴承冷却器、主轴密封、及主变压器冷却器等。
机组技术供水采用自流减压供水方式，技术供水系统主要采用单元供水方式，每台机组从蜗壳进水口取一路水源，经滤水器、减压阀后供至发电机空气冷却器、轴承冷却器和主变冷却器。为了保证技术供水可靠性，主变在空载运行不断水，全厂设一联通总管，管路上设有切换阀门，各台机组之间技术供水互为备用。
每个取水口设置1台全自动滤水器，为满足机组技术供水设备对水压的要求，在技术供水总管滤水器后设置减压阀和安全阀。根据用户对水压的要求，在滤水器后、减压阀前供水总管上引二支路，一支路（DN150）至消防系统，一支路（DN50）至主轴密封作为备用水源。技术供水系
110云南水力发电2021 年第5 期
统的排水管路和滤水器排污管路直接排入机组尾水管内。
电站为技术供水系统设置了反冲洗系统，通过对四通转阀的控制，实现机组技术供水系统的反冲洗，以保证管路畅通和设备用户水质。
清洁水系统供水对象为水轮机主轴密封（主供水）、深井泵润滑等，水源取自厂内生活水管网，可满
足用水对象的水量和水压要求。主轴密封供水的备用水源取自机组技术供水系统，经过细滤水器精滤后供水，可满足主轴密封的用水要求。主供水和备用供水之间的切换由电动阀来实现。8.4 排水系统
厂内渗漏排水、机组检修排水、坝内及消力池渗漏排水等部分。
厂内渗漏排水包括排除水轮机机坑水、发电机冷凝水及主轴密封排水、厂房基础渗漏水、蜗壳、尾水管进人门渗漏水、蜗壳弹性垫层排水、大轴中心孔补气装置排水、供、排水管路上的阀门渗漏水等。主厂房内设有两个相邻渗漏集水井。其中水轮机机坑水、发电机冷凝水、主轴密封排水等处含油的渗漏水通过1根贯通全厂的排水总管排入油污水渗漏集水井，其他渗漏水通过盘形阀操作廊道排水沟排至厂内渗漏集水井，由4台额定流量900m3/h，额定扬程60m的立式长轴深井泵（其中1台主用、1台主备用、1台副备用、1台事故备用）、扬水管排至尾水调压井。
检修排水系统主要是为了机组检修时，及时排除机组流道内不能自流排出的积水和上、下游闸门的漏水。电站机组检修排水采用间接排水方式。厂内设有单独的检修集水井，集水井采用全密封结构、承压式设计。机组检修时，压力钢管、蜗壳及尾水管中积水通过埋在尾水管底板下的排水总管排至位于厂房左侧的检修集水井，由3台额定流量900m3/h，额定扬程60m的立式长轴深井泵、扬水管排至尾水调压井。机组检修初次排水时，3台水泵采用手动启动方式，机组积水排完后留2台泵采用自动排水方式。
坝内渗漏排水系统主要排除1 855m高程以下坝体及坝基渗漏水，渗漏水经坝内廊道汇流至坝基渗漏集水井，通过长轴深井泵排至坝下0+154.20m 下游，最高高程约1 835.5m。选用4台额定流量185m3/h，额定扬程72m的立式长轴深井泵，其中2台主用、1台备用、1台事故备用。
消力池渗漏排水系统主要排除戽式消力池基础面渗漏水，所有漏水通过排水沟引至消力池渗漏集水井，再通过长轴深井泵排至戽式消力池右边墙墙背侧排水沟内，最高高程约1 827m。选用3台额定流量90m3/h，额定扬程60m的立式长轴深井泵，其中1台主用、1台备用、1台事故备用。
9 通风空调系统
9.1 通风系统
由于电站当地冬夏季节通风温度适宜，根据地下围护结构热工计算结果和地下厂房各区域对室内温湿度的要求，地下主厂房（含母线洞）和主变洞拟采用以机械通风为主的通风方式；地面房间采用自然进风、机械排风。
地下主厂房（含母线洞）和主变洞这两大区域通风系统均由水平进风通道直接从洞室外进风，流经通风区域后通过排风机，主变顶拱排风洞排出洞室外，系统相互间气流组织互不干扰。两大系统主要气流组织流向为：
1）洞室外→右岸进风洞→主厂房左端通风机房→主厂房上部顶拱送风道→主厂房各层→母线洞→主变洞上部顶拱排风道→右岸全厂排风洞→排风机房→洞室外。
2）洞室外→右岸进风洞→主厂房左端通风机房→主厂房上部顶拱送风道→主厂房各层→副厂房各层→主副厂房辅助排风道→出线竖井→出线平洞→地面开关站室外。
3）洞室外→右岸主交通洞→主变室搬运道→主变洞各层→主变洞上部顶拱排风道→右岸全厂排风洞→排风机房→洞室外。
4）另外，地面开关站各房间均从室外进风，通过排风机直接排至室外。
地下主厂房两台空气处理机组布置左端地下副厂房顶层，两条主送风管布置在网架上方。地下主厂房顶拱以下通风系统风管均布置在防潮夹墙内，风机布置在上下游侧墙。
地下副厂房排风机均在风机房内落地安装，主风管布置在走道吊顶内。主变洞排风机均布置在顶拱，安装方式采用吊装方式，主风管均布置在上下游防潮夹墙内。全厂四台排风机布置在全厂排风洞内。
9.2 空调系统
地下副厂房中控楼中控室、办公室、通信室、设备室等房间，采用变制冷剂流量多联式分体空
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