劉鵬龍，張紅方，吳小鋒

（河南國網(wǎng)寶泉抽水蓄能有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453636）

大型抽水蓄能電站中控室獨立緊急按鈕系統(tǒng)的設(shè)計

劉鵬龍，張紅方，吳小鋒

（河南國網(wǎng)寶泉抽水蓄能有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453636）

論述了大型抽水蓄能電站中央控制室獨立于電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的緊急按鈕系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)、設(shè)計原則、典型方案等內(nèi)容。

抽水蓄能；緊急按鈕；安全控制

1 前言

大型抽水蓄能電站一般由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群、地面開關(guān)站等建筑物組成，具有上、下水庫落差大，機組轉(zhuǎn)速高，設(shè)備分布區(qū)域廣泛等特點，為了保障電站主設(shè)備及地下洞室群安全，根據(jù)以下有關(guān)規(guī)程規(guī)范及反措要求，抽水蓄能電站應(yīng)在中控室設(shè)置獨立于計算機監(jiān)控系統(tǒng)的緊急按鈕系統(tǒng)，用于計算機監(jiān)控系統(tǒng)失靈或其他緊急情況下，實現(xiàn)機組的安全控制和事故閘門的緊急落門操作，最大限度的保障主設(shè)備及地下洞室群的安全。

（1）能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 35004-2013《水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》第3.1.1條：“……在中控室和機旁應(yīng)設(shè)置獨立于監(jiān)控系統(tǒng)的事故閘門緊急關(guān)閉按鈕及回路，并以硬接線（包括獨立光纖）的形式接至閘門的控制回路。對于有長尾水洞的抽水蓄能電站，需要遠(yuǎn)方緊急關(guān)閉的事故閘門包括上水庫側(cè)和尾水側(cè)的事故閘門?！?/p>

（2）電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5208-2005《抽水蓄能電站設(shè)計導(dǎo)則》第11.3.7條：應(yīng)在中控室設(shè)置緊急停機和緊急關(guān)閉上、下水庫事故閘門的可靠措施。

（3）國家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》第9.1.8條：機組應(yīng)配備必要的、可靠的、獨立于分散控制系統(tǒng)的硬手操設(shè)備（如緊急停機停爐按鈕），以確保安全停機停爐。第9.5.1.4條：設(shè)置的緊急事故停機按鈕應(yīng)能在現(xiàn)在控制單元失效的情況下完成事故停機功能，必要時可在遠(yuǎn)方設(shè)置緊急事故停機按鈕。

（4）國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《水電廠重大反事故措施》第3.1.1.2條：抽水蓄能電站中控室應(yīng)配置緊急停機和緊急關(guān)閉上、下水庫事故閘門的可靠設(shè)施。

2 設(shè)計原則

本文涉及的緊急按鈕不包括電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)、火災(zāi)等系統(tǒng)或設(shè)備中涉及的緊急按鈕以及在現(xiàn)地設(shè)置的緊急按鈕。

抽水蓄能電站獨立緊急按鈕系統(tǒng)設(shè)計一般按照以下原則：

（1）一般包括各機組緊急停機按鈕，各上庫事故閘門緊急落門按鈕，各尾水事故閘門緊急落門按鈕，水淹廠房按鈕等。

（2）完全獨立于電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，和計算機監(jiān)控系統(tǒng)形成冗余安全控制。

（3）控制回路應(yīng)簡單可靠，宜采用220 V DC強電設(shè)計，無直流電源時應(yīng)采用UPS交流電源。

（4）控制信號傳輸距離較遠(yuǎn)時宜采用光纖傳輸。

（5）上庫事故閘門緊急落門應(yīng)聯(lián)動同一引水道的相應(yīng)機組停機，尾水事故閘門緊急落門應(yīng)聯(lián)動相應(yīng)機組停機，水淹廠房應(yīng)聯(lián)動各上庫事故閘門落門、各尾水事故閘門落門和各機組停機，機組主軸密封供水取自主進水閥上游側(cè)壓力鋼管時，水淹廠房還應(yīng)聯(lián)動關(guān)閉機組主軸密封供水閥門。聯(lián)動邏輯由硬布線或PLC編程實現(xiàn)。

（6）緊急按鈕一般安裝在運行監(jiān)屏人員易于操作的位置，具有自鎖功能并配置防護蓋。

（7）各按鈕信號接入電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)LCU，用于監(jiān)視各緊急按鈕的狀態(tài)并作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)安全控制邏輯的觸發(fā)條件。

3 緊急按鈕功能配置

以一個安裝有4臺機組的大型抽水蓄能電站為例，安裝在中央控制室獨立于電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的緊急按鈕系統(tǒng)的功能配置及聯(lián)動關(guān)系見表1所示。

表1 緊急按鈕系統(tǒng)的功能配置及聯(lián)動關(guān)系

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 方案一

此方案不用PLC設(shè)備，使用硬布線設(shè)計，緊急按鈕信號直接經(jīng)開關(guān)量光端機遠(yuǎn)傳至地下廠房和上庫，進而執(zhí)行相應(yīng)的緊急操作，控制回路簡潔明了，原理示意圖見圖1。

說明：

（2）SB5～SB8：分別為1～4號尾閘緊急落門按鈕

（3）SB11：水淹廠房按鈕

（4）上庫事故閘門緊急落門應(yīng)聯(lián)動同一引水道的相應(yīng)機組停機，尾水事故閘門緊急落門應(yīng)聯(lián)動相應(yīng)機組停機，水淹廠房應(yīng)聯(lián)動各上庫事故閘門落門、各尾水事故閘門落門和各機組停機。聯(lián)動邏輯由硬布線實現(xiàn)。

（5）機組主軸密封供水取自主進水閥上游側(cè)壓力鋼管時，水淹廠房還應(yīng)聯(lián)動關(guān)閉機組主軸密封供水閥門（圖1中未體現(xiàn)此內(nèi)容）。

（6）水淹廠房、尾水閘門和上庫閘門的聯(lián)動邏輯可在緊急按鈕輸入側(cè)搭建，也可在出口回路側(cè)搭建。

（7）落尾閘回路應(yīng)考慮尾閘和主進水閥的安全閉鎖，即主進水閥全關(guān)且工作密封投入才允許落尾閘。

（8）緊急停機出口回路接至相應(yīng)的發(fā)電電動機出口斷路器雙分閘線圈回路、發(fā)電電動機勵磁系統(tǒng)直流磁場斷路器分閘回路、水泵水輪機導(dǎo)葉事故配壓閥回路、機組主進水閥事故配壓閥回路，從電氣和水力上可靠的隔離機組。

又寫作“留幕”。《釋名·釋衣服》：“留幕，冀州所名，大褶下至膝者也?！边@里“留幕”指的是冀州這個地方稱“大褶下至膝”這種服飾為“留幕”。也就是說，衣服的“大褶”覆蓋了膝蓋，蘊含了“覆蓋”這一義項?！恶壯庞?xùn)纂·卷三》：“留幕，大褶衣也。”考其音韻地位：留，屬來母尤韻，“絡(luò)”，屬來母鐸韻?！傲簟薄敖j(luò)”一組詞的韻部聯(lián)系屬“旁對轉(zhuǎn)”，讀音同樣相近，因此可以判斷，二者為一組連綿詞。

（9）機組繼電保護設(shè)置有機組緊急停機安全控制回路時，緊急停機出口回路可接入繼電保護緊急停機回路。

（10）緊急落尾閘出口回路接至相應(yīng)的尾閘控制柜接口端子排。

（11）緊急落上庫事故閘門出口回路接至相應(yīng)的上庫事故閘門控制柜接口端子排。

（12）各按鈕信號接入電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)LCU，用于監(jiān)視各緊急按鈕的狀態(tài)并作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)安全控制邏輯的觸發(fā)條件。

圖1 方案一原理示意圖

圖2 方案二原理示意圖

4.2 方案二

此方案配置PLC設(shè)備，結(jié)合硬布線設(shè)計，緊急按鈕信號直接接入PLC輸入，在PLC內(nèi)進行邏輯編程，PLC輸出經(jīng)開關(guān)量光端機遠(yuǎn)傳至地下廠房和上庫，進而執(zhí)行相應(yīng)的緊急操作，原理示意圖見圖2。

說明：

（1）SB1～SB4：分別為1～4號機組緊急停機按鈕

（2）SB5～SB8：分別為1～4號尾閘緊急落門按鈕

（3）SB11：水淹廠房按鈕

（4）上庫事故閘門緊急落門應(yīng)聯(lián)動同一引水道的相應(yīng)機組停機，尾水事故閘門緊急落門應(yīng)聯(lián)動相應(yīng)機組停機，水淹廠房應(yīng)聯(lián)動各上庫事故閘門落門、各尾水事故閘門落門和各機組停機。聯(lián)動邏輯由PLC編程實現(xiàn)。

（5）機組主軸密封供水取自主進水閥上游側(cè)壓力鋼管時，水淹廠房還應(yīng)聯(lián)動關(guān)閉機組主軸密封供水閥門（圖2中未體現(xiàn)此內(nèi)容）。

（6）落尾閘回路應(yīng)考慮尾閘和主進水閥的安全閉鎖，即主進水閥全關(guān)且工作密封投入才允許落尾閘

（7）緊急停機出口回路接至相應(yīng)的發(fā)電電動機出口斷路器雙分閘線圈回路、發(fā)電電動機勵磁系統(tǒng)直流磁場斷路器分閘回路、水泵水輪機導(dǎo)葉事故配壓閥回路、機組主進水閥事故配壓閥回路，從電氣和水力上可靠的隔離機組。

（8）機組繼電保護設(shè)置有機組緊急停機安全控制回路時，緊急停機出口回路可接入繼電保護緊急停機回路。

（9）緊急落尾閘出口回路接至相應(yīng)的尾閘控制柜接口端子排。

（10）緊急落上庫事故閘門出口回路接至相應(yīng)的上庫事故閘門控制柜接口端子排。

（11）各按鈕信號接入電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)LCU，用于監(jiān)視各緊急按鈕的狀態(tài)并作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)安全控制邏輯的觸發(fā)條件。

5 提高可靠性的措施

緊急按鈕系統(tǒng)作為備用緊急安全控制設(shè)備，其重要性不言而喻，系統(tǒng)的設(shè)計既要保證安全性，也要保證可靠性，做到“不拒動、不誤動”，從以下幾個方面可提高系統(tǒng)的可靠性。

（1）控制電源采用直流強電，提高回路的抗干擾性能。

（2）遠(yuǎn)距離傳輸信號采用光纖介質(zhì)，提高回路的抗干擾性能。

（3）控制出口回路繼電器采用延時大功率繼電器并具有抑制過電壓措施（常為續(xù)流二極管或阻容回路），可有效提高回路的可靠性。

（4）遠(yuǎn)距離傳輸信號使用的光傳輸設(shè)備應(yīng)具有上電/失電抑制功能，防止設(shè)備上電/失電時誤出口動作。

（5）信號傳輸采用獨立的電纜和光纜，不與其他設(shè)備或系統(tǒng)共用或復(fù)用，電纜敷設(shè)和接地應(yīng)規(guī)范。

（6）使用PLC時，PLC及其信號線應(yīng)規(guī)范接地，PLC電源宜采用隔離電源。

（7）緊急按鈕采用動作后自鎖，需用專用鑰匙復(fù)歸的按鈕，并設(shè)置防護罩。

（8）設(shè)備具有良好的運行環(huán)境，溫濕度滿足自動化元件基本技術(shù)條件相關(guān)要求。

TV743

A

1672-5387（2017）01-0022-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.006

2016-03-30

劉鵬龍（1984-），男，高級工程師，從事抽水蓄能監(jiān)控自動化運維工作。