摘 要：以青海共和至玉樹公路雁口山隧道供電系統為例，介紹高原地區發電站設備選型及運行管理方面的經驗，對高海拔低溫缺氧地區自供電設備選型配套及使用管理提供了依據。

　　關鍵詞：高原隧道,發電設備選型,使用管理

　　一、工程概況

　　青海省共和至玉樹公路B6合同段雁口山隧道地處青藏高原，我單位承建隧道出口(雙線)約4000米的施工任務。工程所在位置海拔高度4200m，空氣稀薄，含氧量約為平原地區的60%，年平均氣溫3℃，最低氣溫達-27℃。隧道施工采用鉆爆法開挖、無軌運輸、機械化襯砌。現場主要用電設備有：電動空壓機、砼輸送泵、通風設備、砼拌和設備、鋼筋加工設備、電焊機、洞內照明及生活用電等。由于海拔高，施工人員作業效率低，施工主要靠機械化作業，用電量較大。

　　因地震后玉樹當地水電損毀嚴重，地方電網未連通國家電網，災后重建工程眾多，本地用電極其緊缺，施工用電全靠自發電解決，如何可靠安全并經濟地供電成為隧道施工關鍵技術之一。

　　二、發電設備選型

　　1、電站容量確定

　　同時用電系數按0.8計算，實際所需最大供電量為：

　　2554×0.8=2043.2kw。

　　2、柴油發電機組的選擇與匹配

　　(1)高原環境對柴油發動機的影響

　　在高海拔地區，空氣稀薄，大氣壓力低，柴油機的工作特性將發生變化，其變化參數是：海拔每升高1000m，柴油機功率下降8%-13%。依據本地海拔，估算發動機輸出功率為平原地區的70%。

　　(2)柴油機功率補償

　　以往實踐表明，采取增壓技術，可以使柴油機的功率得到一定的補償，但隨著海拔高度的增加，柴油機的功率還是要降低1%-8%，因此在選配柴油機時仍要增加柴油機的功率儲備，通過調整噴油泵供油量來進行功率補償。

　　(3)發電機組的選擇

　　為了便于并聯運行，選用同一型號、同一廠家的設備。為了便于運輸、安裝及負荷調節，選用中小型多臺并聯工作。本隧道選用500kw(在此海拔高度估算最大輸出功率為350kw)的柴油發動機組，所需臺數為：2043.2/350=5.84≈6臺。即6臺500kw發電機組并聯運行(總輸出功率2100kw)可以滿足本隧道施工最大用電(2043kw)的需求。

　　基于以上選型計算，根據本地不同發電機組配置使用情況并考慮使用經濟性，選用沃爾沃TWD1643GE型電噴柴油發動機配無刷發電機，控制系統采用捷克科邁IC-NT 全自動并機系統，設立柴油發電站一座。

　　三、電站經濟分析

　　自發電站投用，對機組油耗進行分析，實際驗證情況如下：

　　1、輸出功率對油耗影響

　　通過數據統計，在選用0#柴油情況下，不同輸出功率下油耗數據如下：通過以上數據分析，可以發現在本地高原工況下，經濟燃油消耗率對應輸出功率為240～270KW左右。

　　查閱沃爾沃TWD1643GE出廠參數中油耗標準值如下：

　　通過實測數據與柴油發動機燃油消耗率標準值對比，可知高原情況下，發動機油耗因氣壓降低及含氧量下降影響升高較明顯。

　　2、單位電量油耗分析

　　通過對每月對下計量分表抄表匯總，結合本月集中供油燃油消耗量的計算，在0#為主、多種標號柴油共用的情況下，2012年7～12月單位油耗如下：從上表可以看出油耗最低0.263L/KWh，此核算數值與機組瞬時輸出功率210KW上下相當。由此可推算在實際使用中，機組平均工況輸出功率為210KW左右。

　　而2012.10～12時段計算油耗偏高，期間因供油不及時臨時使用-20#及-35#柴油占到總油料的約1/6～1/5。由此驗證低標號柴油燃燒值低，造成單位油耗升高。結合油料價格差(價差1000～2000元/噸)，確定在保證機組正常使用的前提下，不考慮氣溫等因素，盡可能采用0#柴油可取得較好的經濟效益。

　　3、溫度對機組工況的影響

　　因電站機組要求室內安裝使用，機房溫度及機組排風散熱對機組工況有較大影響。

　　筆者在實際工作中發現，在室溫20°C時，機組持續總輸出功率1000KW左右(4臺投用，單臺輸出功率約250KW)，冷機狀態開機后投用約2小時，機組冷卻液溫度上升至報警溫度97°C，繼續工作約0.5小時后機組高溫(103°C)自動停機。如增加1臺即初始情況下就投用5臺，機組在工作3小時以后高溫報警，至4小時即自動停機。而在室溫10°C時，單臺機組輸出功率可達250KW，總輸出功率500KW情況下，至報警停機持續工作時間在5小時左右。

　　盡管機組采用增壓中冷(高低壓兩次中冷)發動機，但使用中仍溫升快，分析其原因主要有以下幾點：

　　(1)機房通風散熱不良，通風窗口未相對設置，散熱器背對一側無足夠通風口，空氣對流不暢。

　　(2)室內設備布置不合理，機房內安裝有兩臺300KW水冷空壓機，工作時機組及冷卻水熱量全部釋放到室內，造成室溫升高明顯。

　　(3)機房背山面谷，而高原地區風力較大且風向逆風時造成散熱不良，熱風被反吹進入室內，同時大量揚塵進入散熱器間隙，進一步影響散熱效果。

　　(4)高原環境下，供氧量不足造成轉速下降較平原大，燃油消耗率增加，燃燒不充分造成發動機排溫升高，機組熱效率下降。

　　四、分析結果及對策

　　本電站安裝投用一年多，發動機運轉正常，低溫起動性良好，高原適應性較好。針對使用中總結分析的問題，相應對策如下：

　　1、為提高機組使用經濟性，優先選用0#柴油作為常用燃料以降低油料成本。

　　2、機房散熱采取加開通風窗口，停用水冷空壓機以及散熱器外3m處設置擋風墻并經常清洗散熱器的措施，大大改善機組散熱效果，提高機組使用效率。

　　3、在發電站建設初期應充分考慮自然風向與機組朝向的關系。

　　4、通過更換風扇調整葉片角度也可改善機組散熱。

　　5、人工控制機組投切，以240～270KW為機組工作的目標區間，降低燃油消耗率。

　　6、通過實際使用情況分析，在海拔4200m青藏高原，機組持續輸出功率可達標稱值的50%，即500KW沃爾沃發電機組實際輸出約250KW，相應推算海拔每升高1000m，機組實際可用輸出功率下降12.5%。據此，為滿足用電負荷需要，本電站還需要增加2臺500KW機組。

　　五、總結

　　通過高原發電站的選型、使用分析，在發動機選型、機房規劃建設、機組降容、通風散熱、經濟性控制方面筆者積累了相關經驗，對同類工程施工有一定的參考指導意義。