摘 要：以青海共和至玉树公路雁口山隧道供电系统为例，介绍高原地区发电站设备选型及运行管理方面的经验，对高海拔低温缺氧地区自供电设备选型配套及使用管理提供了依据。

　　关键词：高原隧道,发电设备选型,使用管理

　　一、工程概况

　　青海省共和至玉树公路B6合同段雁口山隧道地处青藏高原，我单位承建隧道出口(双线)约4000米的施工任务。工程所在位置海拔高度4200m，空气稀薄，含氧量约为平原地区的60%，年平均气温3℃，最低气温达-27℃。隧道施工采用钻爆法开挖、无轨运输、机械化衬砌。现场主要用电设备有：电动空压机、砼输送泵、通风设备、砼拌和设备、钢筋加工设备、电焊机、洞内照明及生活用电等。由于海拔高，施工人员作业效率低，施工主要靠机械化作业，用电量较大。

　　因地震后玉树当地水电损毁严重，地方电网未连通国家电网，灾后重建工程众多，本地用电极其紧缺，施工用电全靠自发电解决，如何可靠安全并经济地供电成为隧道施工关键技术之一。

　　二、发电设备选型

　　1、电站容量确定

　　同时用电系数按0.8计算，实际所需最大供电量为：

　　2554×0.8=2043.2kw。

　　2、柴油发电机组的选择与匹配

　　(1)高原环境对柴油发动机的影响

　　在高海拔地区，空气稀薄，大气压力低，柴油机的工作特性将发生变化，其变化参数是：海拔每升高1000m，柴油机功率下降8%-13%。依据本地海拔，估算发动机输出功率为平原地区的70%。

　　(2)柴油机功率补偿

　　以往实践表明，采取增压技术，可以使柴油机的功率得到一定的补偿，但随着海拔高度的增加，柴油机的功率还是要降低1%-8%，因此在选配柴油机时仍要增加柴油机的功率储备，通过调整喷油泵供油量来进行功率补偿。

　　(3)发电机组的选择

　　为了便于并联运行，选用同一型号、同一厂家的设备。为了便于运输、安装及负荷调节，选用中小型多台并联工作。本隧道选用500kw(在此海拔高度估算最大输出功率为350kw)的柴油发动机组，所需台数为：2043.2/350=5.84≈6台。即6台500kw发电机组并联运行(总输出功率2100kw)可以满足本隧道施工最大用电(2043kw)的需求。

　　基于以上选型计算，根据本地不同发电机组配置使用情况并考虑使用经济性，选用沃尔沃TWD1643GE型电喷柴油发动机配无刷发电机，控制系统采用捷克科迈IC-NT 全自动并机系统，设立柴油发电站一座。

　　三、电站经济分析

　　自发电站投用，对机组油耗进行分析，实际验证情况如下：

　　1、输出功率对油耗影响

　　通过数据统计，在选用0#柴油情况下，不同输出功率下油耗数据如下：通过以上数据分析，可以发现在本地高原工况下，经济燃油消耗率对应输出功率为240～270KW左右。

　　查阅沃尔沃TWD1643GE出厂参数中油耗标准值如下：

　　通过实测数据与柴油发动机燃油消耗率标准值对比，可知高原情况下，发动机油耗因气压降低及含氧量下降影响升高较明显。

　　2、单位电量油耗分析

　　通过对每月对下计量分表抄表汇总，结合本月集中供油燃油消耗量的计算，在0#为主、多种标号柴油共用的情况下，2012年7～12月单位油耗如下：从上表可以看出油耗最低0.263L/KWh，此核算数值与机组瞬时输出功率210KW上下相当。由此可推算在实际使用中，机组平均工况输出功率为210KW左右。

　　而2012.10～12时段计算油耗偏高，期间因供油不及时临时使用-20#及-35#柴油占到总油料的约1/6～1/5。由此验证低标号柴油燃烧值低，造成单位油耗升高。结合油料价格差(价差1000～2000元/吨)，确定在保证机组正常使用的前提下，不考虑气温等因素，尽可能采用0#柴油可取得较好的经济效益。

　　3、温度对机组工况的影响

　　因电站机组要求室内安装使用，机房温度及机组排风散热对机组工况有较大影响。

　　笔者在实际工作中发现，在室温20°C时，机组持续总输出功率1000KW左右(4台投用，单台输出功率约250KW)，冷机状态开机后投用约2小时，机组冷却液温度上升至报警温度97°C，继续工作约0.5小时后机组高温(103°C)自动停机。如增加1台即初始情况下就投用5台，机组在工作3小时以后高温报警，至4小时即自动停机。而在室温10°C时，单台机组输出功率可达250KW，总输出功率500KW情况下，至报警停机持续工作时间在5小时左右。

　　尽管机组采用增压中冷(高低压两次中冷)发动机，但使用中仍温升快，分析其原因主要有以下几点：

　　(1)机房通风散热不良，通风窗口未相对设置，散热器背对一侧无足够通风口，空气对流不畅。

　　(2)室内设备布置不合理，机房内安装有两台300KW水冷空压机，工作时机组及冷却水热量全部释放到室内，造成室温升高明显。

　　(3)机房背山面谷，而高原地区风力较大且风向逆风时造成散热不良，热风被反吹进入室内，同时大量扬尘进入散热器间隙，进一步影响散热效果。

　　(4)高原环境下，供氧量不足造成转速下降较平原大，燃油消耗率增加，燃烧不充分造成发动机排温升高，机组热效率下降。

　　四、分析结果及对策

　　本电站安装投用一年多，发动机运转正常，低温起动性良好，高原适应性较好。针对使用中总结分析的问题，相应对策如下：

　　1、为提高机组使用经济性，优先选用0#柴油作为常用燃料以降低油料成本。

　　2、机房散热采取加开通风窗口，停用水冷空压机以及散热器外3m处设置挡风墙并经常清洗散热器的措施，大大改善机组散热效果，提高机组使用效率。

　　3、在发电站建设初期应充分考虑自然风向与机组朝向的关系。

　　4、通过更换风扇调整叶片角度也可改善机组散热。

　　5、人工控制机组投切，以240～270KW为机组工作的目标区间，降低燃油消耗率。

　　6、通过实际使用情况分析，在海拔4200m青藏高原，机组持续输出功率可达标称值的50%，即500KW沃尔沃发电机组实际输出约250KW，相应推算海拔每升高1000m，机组实际可用输出功率下降12.5%。据此，为满足用电负荷需要，本电站还需要增加2台500KW机组。

　　五、总结

　　通过高原发电站的选型、使用分析，在发动机选型、机房规划建设、机组降容、通风散热、经济性控制方面笔者积累了相关经验，对同类工程施工有一定的参考指导意义。