劉 洪,王 梓，程永東,王達(dá)劍

(廣東省水利水電科學(xué)研究院,廣東省水利重點(diǎn)科研基地,廣東 廣州 510635)

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白盆珠水庫(kù)“8.16”事故淺析及防洪應(yīng)急電源設(shè)計(jì)

劉 洪,王 梓，程永東,王達(dá)劍

(廣東省水利水電科學(xué)研究院,廣東省水利重點(diǎn)科研基地,廣東 廣州 510635)

2013年第11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”在廣東沿海地區(qū)登陸,大范圍的強(qiáng)降水,造成白盆珠水庫(kù)下游河道兩岸及上壩公路邊坡塌方、發(fā)電廠房進(jìn)水、主副壩電源中斷、水庫(kù)大壩泄洪閘門(mén)無(wú)法開(kāi)啟的嚴(yán)重事故。通過(guò)總結(jié)事故的教訓(xùn),對(duì)水庫(kù)原防洪應(yīng)急電源進(jìn)行改造設(shè)計(jì),確保新建的防洪應(yīng)急電源符合要求,保障水庫(kù)大壩及電站運(yùn)行人員的安全。

防洪；應(yīng)急電源；設(shè)計(jì)

1 工程概況

白盆珠水庫(kù)位于東江一級(jí)支流西枝江上游的惠東縣境內(nèi),是一座以防洪、供水為主,兼顧灌溉、發(fā)電及改善航運(yùn)、水環(huán)境等綜合利用的水利樞紐工程。電站總裝機(jī)12 MW×2,平均年發(fā)電量8 600萬(wàn)kW·h。調(diào)節(jié)下游航深,枯水期從0.4 m提高至 0.8 m；枯水期調(diào)節(jié)下游供水,保障工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水。

水庫(kù)正常水位76.00 m,1 000年一遇設(shè)計(jì)洪水位85.54 m,5 000年一遇校核洪水位87.03 m,10 000年一遇校核洪水位87.65 m,水庫(kù)總庫(kù)容11.56億m3,屬I(mǎi)等大(1)型工程。

樞紐由攔河主壩(含混凝土壩、溢流壩)、副壩(均質(zhì)土壩)、灌溉涵管、壩后電站、變電站及過(guò)壩運(yùn)輸碼頭等組成,是保護(hù)下游一市一縣二區(qū)(惠州市、惠陽(yáng)區(qū)、惠東縣、惠城區(qū))、惠州機(jī)場(chǎng)、京九鐵路和廣汕公路等的重要工程措施。

2 事故現(xiàn)象及原因分析

2.1 “8.16”特大洪水造成嚴(yán)重事故

2013年8月14日15時(shí)50分,第11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”在廣東省陽(yáng)江市陽(yáng)西縣溪頭鎮(zhèn)沿海地區(qū)登陸。臺(tái)風(fēng)中心區(qū)最大風(fēng)力達(dá)14級(jí),并帶來(lái)大范圍強(qiáng)降雨。據(jù)統(tǒng)計(jì),14日08：00—19日08：00,“尤特”給廣東921個(gè)氣象站帶來(lái)250 mm以上的降水,其中惠東縣高潭鎮(zhèn)錄得全省最大雨量1 145.6 mm。

強(qiáng)降雨造成白盆珠水庫(kù)下游河道兩岸及上壩公路邊坡塌方、電站進(jìn)場(chǎng)公路大門(mén)段坍塌、生產(chǎn)管理用房倒塌、發(fā)電廠房進(jìn)水、水輪發(fā)電機(jī)及部分機(jī)電設(shè)備淹浸、主副壩電源中斷、水庫(kù)大壩泄洪閘門(mén)無(wú)法開(kāi)啟、副壩防汛公路局部淹沒(méi)(水深達(dá)2～3 m)、左岸水工觀測(cè)通道及觀測(cè)點(diǎn)被沖毀等嚴(yán)重事故和經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 事故原因分析

主壩主要用電設(shè)備包括：溢洪道工作閘門(mén)啟閉機(jī)2臺(tái)、底孔事故閘門(mén)啟閉機(jī)2臺(tái)、電站進(jìn)水口事故閘門(mén)啟閉機(jī)2臺(tái)、檢修閘門(mén)啟閉機(jī)1臺(tái)等。壩頂電梯房處設(shè)有大壩動(dòng)力配電房,大壩動(dòng)力電源由雙電源供電,電源均由壩后電站站用電系統(tǒng)引來(lái),其中一回引自站用電I段母線,另一回引自站用電II段母線。站用電系統(tǒng)由2臺(tái)315 kVA站用變壓器分別供給I段母線、II段母線。其中I段母線另外設(shè)有1臺(tái)150 kW柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。

造成水淹廠房及閘門(mén)無(wú)法啟閉的主要原因是站用電系統(tǒng)供電中斷,而造成站用電中斷的原因有兩個(gè):一是2臺(tái)站用變壓器及柴油發(fā)電機(jī)組的布置和高程設(shè)計(jì)不合理,電氣設(shè)備安裝高程太低。8月16日12：00,白盆珠水庫(kù)按三防指令打開(kāi)溢洪閘門(mén)泄洪；17日21：46,打開(kāi)底孔閘門(mén)參與泄洪。在底孔閘門(mén)泄洪時(shí),因下泄洪水受河道邊坡的阻擋反彈,強(qiáng)大的水流通過(guò)路面涌入廠房,使整個(gè)站用電系統(tǒng)供電中斷,導(dǎo)致排水泵站無(wú)法啟動(dòng)排水；同時(shí),泄洪閘門(mén)也因失電無(wú)法操作。二是除柴油發(fā)電機(jī)外,在空間位置上未設(shè)置獨(dú)立的網(wǎng)電。

總之,白盆珠水庫(kù)的站用電在安全性、可靠性和完整性上,存在著嚴(yán)重的問(wèn)題和安全隱患,不能夠應(yīng)對(duì)特大暴雨、水淹廠房等突發(fā)事件。這些事件的發(fā)生,嚴(yán)重地威脅著水庫(kù)大壩及電站運(yùn)行管理人員的安全。

3 防洪應(yīng)急電源建設(shè)與設(shè)計(jì)

3.1 建設(shè)內(nèi)容[1]

在認(rèn)真地總結(jié)事故教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,必須對(duì)原水庫(kù)防洪電源進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)和改造,以確保新建設(shè)的防洪電源符合要求、保障水庫(kù)大壩及電站運(yùn)行人員的安全。因此,白盆珠水庫(kù)大壩防洪應(yīng)急供電工程建設(shè)任務(wù)是：改造現(xiàn)有大壩配電系統(tǒng),增設(shè)一回10 kV線路及一臺(tái)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī),在站用電系統(tǒng)電源全部中斷供電的極端情況下,保證大壩防洪設(shè)施,以及電站廠房?jī)?nèi)重要設(shè)備的正常供電,從而提高供電的安全性和可靠性,保證白盆珠水庫(kù)樞紐的安全可靠運(yùn)行。

白盆珠水庫(kù)大壩防洪應(yīng)急供電工程建設(shè)主要內(nèi)容：

“忽聞教堂鐘聲、工廠汽笛聲，以及廠外歡呼聲與歌唱聲同時(shí)并作，余輩驚向何故？始知休戰(zhàn)條約已簽訂，戰(zhàn)爭(zhēng)從此可以終止矣！此何日也？記之永久不忘之，1918年11月11日也。是日，各種工作各地戰(zhàn)事自11點(diǎn)起一律停止……”

1) 增加一回10 kV輸電線路,T接入壩區(qū)附近的10 kV配電網(wǎng)。線路采用10 kV高壓電纜埋地敷設(shè)引來(lái),距離420 m。

2) 新裝200 kVA美箱式戶外終端型變電站1座。

3) 在主壩左側(cè)壩頂回車(chē)場(chǎng)新建柴油發(fā)電機(jī)房1座,面積26.5 m2；新裝150 kW柴油發(fā)電機(jī)組1套及低壓配電柜1套。

4) 更新改造壩頂動(dòng)力配電柜2面。

5) 新敷設(shè)1回低壓動(dòng)力電纜,由新建壩頂配電房引至壩頂動(dòng)力配電柜；新增設(shè)1回壩腔動(dòng)力電纜,由新建壩頂動(dòng)力配電柜引至壩腔動(dòng)力配電箱。

3.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)[2]

1) 白盆珠水庫(kù)大壩防洪應(yīng)急主要用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1)。

表1 白盆珠水庫(kù)大壩防洪應(yīng)急主要用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì),計(jì)算最大負(fù)荷為242 kW。功率因數(shù)取0.8,設(shè)備效率取0.85,負(fù)荷率0.85,同時(shí)率0.6,因此計(jì)算最大容量為181.5 kVA。擬選擇200 kVA終端型美式箱變1套,150 kW柴油發(fā)電機(jī)組1臺(tái)。

2) 設(shè)備布置

本工程主要電氣設(shè)備及建筑物布置在壩頂回車(chē)場(chǎng),共設(shè)置箱式變電站及柴油發(fā)電機(jī)房,壩頂動(dòng)力配電房按現(xiàn)狀不作改造,僅更換改造兩面壩頂動(dòng)力配電柜。電氣設(shè)備布置緊湊,有利于主要電氣設(shè)備之間的電氣聯(lián)接和安全運(yùn)行,且安裝檢修維護(hù)方便。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件及設(shè)備情況,箱式變電站布置在回車(chē)場(chǎng)上游側(cè)角落,柴油發(fā)電機(jī)組緊靠箱變下游側(cè)布置,為方便設(shè)備搬運(yùn)及運(yùn)行維護(hù),設(shè)備和建筑物之間設(shè)置必要的通道。

3) 3路獨(dú)立電源

白盆珠水庫(kù)屬I(mǎi)等大(1)型工程,供電負(fù)荷級(jí)別為一級(jí)。一級(jí)負(fù)荷的供電要求是：應(yīng)由兩個(gè)電源同時(shí)供電,當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),另一電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞,確保維持繼續(xù)供電。

新建防洪電源,設(shè)計(jì)上采取了3路獨(dú)立電源供電(見(jiàn)圖1)。

①第1路引自站用變電站,作為泄洪閘門(mén)、照明等的常用電源。

②第2路引自主壩下游370 m處的一回10 kV配電網(wǎng),在該線路左岸門(mén)型架處T接入,由1回 10 kV高壓電纜埋地敷設(shè)引入,當(dāng)站用電中斷時(shí),接替站用電供電。

③第3路引自新建柴油發(fā)電機(jī)組。由于10 kV配網(wǎng)地處山區(qū),雷雨天氣時(shí)常出現(xiàn)跳閘停電情況,為提高應(yīng)急供電可靠性,在新建配電房?jī)?nèi)增設(shè)1臺(tái)150 kW柴油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)站用電和10 kV配網(wǎng)中斷時(shí),作為應(yīng)急供電電源,確保樞紐一級(jí)負(fù)荷維持繼續(xù)供電。

圖1 輸電線走向示意

第2、3路電源的引入電均在壩頂以上高程,從工程措施上確保了防洪用電的安全性和可靠性。

4) 注重消防安全[3]

①上壩公路、壩頂回車(chē)場(chǎng),可滿足消防車(chē)的通行和救援行動(dòng)。

②柴油發(fā)電機(jī)房、戶外箱變、高低壓配電室,按消防規(guī)范要求,采用防火墻、防火門(mén)、防火隔離等設(shè)施,設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置、固定和移動(dòng)滅火器、事故照明及疏散指示標(biāo)志等,以確保電氣設(shè)備和人員安全(見(jiàn)圖2)。

圖2 柴油發(fā)電機(jī)房平面布置示意

4 結(jié)語(yǔ)

白盆珠水庫(kù)防洪應(yīng)急供電工程初步設(shè)計(jì)已順利通過(guò)審批。目前,工程正按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工,預(yù)計(jì)在2016年汛期前完工。新建防洪應(yīng)急電源工程設(shè)計(jì)上采取了3路獨(dú)立電源,且2路引自壩頂以上高程,確保了防洪用電的安全性和可靠性,不會(huì)再次發(fā)生水淹廠房等嚴(yán)重事故。

[1] 惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司.白盆珠水庫(kù)防洪應(yīng)急供電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].惠州:惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,2015．

[2] 廣東水科院勘測(cè)設(shè)計(jì)院.白盆珠水庫(kù)防洪應(yīng)急供電工程初步設(shè)計(jì)技術(shù)審查報(bào)告[R].廣州:廣東水科院勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2015．

[3] 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)程：GB 50016—2014[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

(本文責(zé)任編輯 馬克俊)

Analysis of Baipenzhu Reservoir “8.16” Accident and Design of Flood Control and Emergency Power Supply

LIU Hong, WANG Zi，CHENG Yongdong, WANG Dajian

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangdong provincial key scientific research base, Guangzhou 510635,China)

No.11, 2013 super typhoon UTOR in coastal areas of Guangdong landing, a wide range of heavy rainfall, resulting in Baipenzhu reservoir downstream river and dam highway side slope collapse, power plant water, interruption of power supply of main and auxiliary dam, reservoir dam spillway gate cannot open the serious accident. By summarizing the lessons of the accident, the original flood control emergency power supply was transformed and designed to ensure the new flood control emergency power supply to meet the requirements, and ensure the safety of the dam and power station operators.

control flood; emergency power supply; design

2016-01-07;

2016-02-01

劉洪(1987),女,本科,工程師,主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)、安全鑒定及咨詢工作。

TV697.1+3

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1008-0112(2016)01-0049-03