姜泉泉 何明 郭波

摘 要：徑流式電站引水式開發(fā)排水設(shè)施的運(yùn)行工程無法在開展機(jī)組的同時進(jìn)行甩負(fù)荷真實演練，僅能為預(yù)演或人為干預(yù)演練。發(fā)生機(jī)組甩負(fù)荷時可能造成的安全影響非常大，應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制與處置程序也需清晰。為確保徑流式電站引水式開發(fā)無側(cè)向堰體前池水工建筑物的安全運(yùn)行，文章通過分析各個系統(tǒng)當(dāng)前危險性因素及疊加，確定可能發(fā)生的運(yùn)行風(fēng)險，綜合不同系統(tǒng)的功能，進(jìn)行相對應(yīng)的綜合處置方式。按照水電站前池的啟閉機(jī)設(shè)置型式、供電與通訊方式，提出了在不利運(yùn)行方式下各種處置措施，主要在設(shè)備配置和改造提出了部分理解與建議，能夠為整體工程安全運(yùn)行提供改造與運(yùn)行方式的建議。

關(guān)鍵詞：安全運(yùn)行 負(fù)荷 徑流式電站 電源 通訊

徑流式電站引水式開發(fā)通常具備長渠道引水系統(tǒng)，設(shè)置壓力前池，形成集中水頭差發(fā)電。由于大部分渠道為動力渠道引水，且前池基本處于全開放，水電站逐步趨于智能化，發(fā)電出力受區(qū)域分布限制情況不一，各區(qū)域負(fù)荷分配也呈現(xiàn)早晚高峰，也對徑流式電站的各種調(diào)整提出了要求，對其引水量也提出了相應(yīng)變化。引水量在滿足水電站產(chǎn)生效益的同時，渠道超高庫容均不大，也是一個較大的隱患。在發(fā)生全場失電，設(shè)備黑啟動失效，設(shè)備可靠性與人為處理時出現(xiàn)失誤，將可能造成較大事故。

無溢流排水設(shè)施壓力前池，基本建筑物為進(jìn)水閘、沖沙閘、攔污柵、泄水閘門，布置方式基本為側(cè)向引水，正向排沙，泄水。正常運(yùn)行渠道引水應(yīng)通過進(jìn)水閘進(jìn)入發(fā)電機(jī)組，然后由尾水排出。未通過機(jī)組排出的水應(yīng)通過泄水閘排出，泄水閘門動作的可靠性尤為突出。

1.前池泄水排冰閘門可靠運(yùn)行

前池閘門電源及通訊設(shè)置方式：通常情況下為舌瓣閘門、平板閘門、弧形閘門，啟閉機(jī)分為液壓啟閉機(jī)，固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。電源通常情況分為廠用電，外來電源作為備用電源，柴油發(fā)電機(jī)作為事故電源。通訊為控制電纜，光纖通訊為主。根據(jù)建設(shè)方式，基本為一主一備，且分別位于不同區(qū)域，位置條件，安全可靠。由于各類通訊出發(fā)點與源頭均需進(jìn)入機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)或前池監(jiān)控系統(tǒng)，電源系統(tǒng)通常也為廠用電由廠房提供（備用電源也可能從廠房提供），備用電源基本地方電源提供，其進(jìn)入的節(jié)點均為啟閉機(jī)操作電源。即通訊與電源均存在共同進(jìn)入系統(tǒng)的同一點，就可能存在主備用通道與電源通道同時消失的可能。

2.運(yùn)行電站機(jī)組甩負(fù)荷條件分析

所有響應(yīng)時間為渠道及前池安全超水量與可泄流通道水量之間差值與來水所用時間約束。

機(jī)組甩負(fù)荷時相應(yīng)廠用電系統(tǒng)運(yùn)行方式分為分段運(yùn)行方式和聯(lián)絡(luò)運(yùn)行方式兩種。

2.1廠站內(nèi)部運(yùn)行導(dǎo)致

在正常運(yùn)行情況下，所有引取水量均可按照機(jī)組發(fā)電泄流進(jìn)入尾水，以下為幾種運(yùn)行風(fēng)險因素：

（1）單臺機(jī)組或多臺機(jī)組甩負(fù)荷情況

僅為內(nèi)部原因機(jī)組甩負(fù)荷，送出線路完好，廠用電可由機(jī)組或有送出線路返送電供給。前池廠供電未消失，通過監(jiān)控系統(tǒng)自動或手動將前池排水閘門啟動，通過前池閘門泄流情況進(jìn)行開度設(shè)置，作為安全運(yùn)行預(yù)警方式。

（2）單臺機(jī)組或多臺機(jī)組甩負(fù)荷，廠用電系統(tǒng)消失

機(jī)組甩負(fù)荷后，廠用電消失，直流系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)供電，前池應(yīng)設(shè)置10kV或相應(yīng)等級的備自投裝置，啟動備用電源；前池排水閘門啟閉機(jī)監(jiān)控操作系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置直流備用電源。

如外來電源或廠房系統(tǒng)第二回備用電源消失，柴油發(fā)電機(jī)事故電源需要實現(xiàn)自動啟動，自動啟動時間及自動化響應(yīng)時間需要小于渠道漫渠風(fēng)險時間。柴油發(fā)電機(jī)啟動后作為啟動電源，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況與泄流情況進(jìn)行泄流，并同時關(guān)閉樞紐進(jìn)水閘門，如機(jī)組甩負(fù)荷全停后。

（3）引水渠道引水量及大壩或樞紐部位進(jìn)水閘啟閉機(jī)、前池啟閉機(jī)同步操作，操作方式根據(jù)負(fù)荷情況與處理情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2.2廠外因素分析

接入電源消失，送出線路電源消失即機(jī)組全部負(fù)荷無法送出，即廠用電與外來電源同時消失，機(jī)組正常情況下均轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)態(tài)，可持續(xù)機(jī)組可通過空轉(zhuǎn)泄出部分水量。機(jī)組通過黑啟動方式直流向勵磁供電，機(jī)組進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，可恢復(fù)廠房用電。前池柴油發(fā)電機(jī)實現(xiàn)自動啟動，可通過前池監(jiān)控操作系統(tǒng)打開排水閘門，進(jìn)行安全排水。

2.3極端方式

大風(fēng)、暴雨線路甩負(fù)荷，廠用電消失，前池外來電源消失，通訊線路中斷情況。

該方式下柴油發(fā)電機(jī)仍可自啟動，但由于外來通訊設(shè)備也無法提供控制操作信號，閘門無法操作，前池監(jiān)控系統(tǒng)也可通過直流蓄電池供電，具備動作功能。在該方式下設(shè)置一緊急按鈕，設(shè)置于廠房內(nèi)，通過相關(guān)外來信號或在廠站內(nèi)部設(shè)置區(qū)域無線控制系統(tǒng)，再通過監(jiān)控操作系統(tǒng)發(fā)出開啟排水閘功能。

3.探討解決方式

3.1通過工程措施解決

此方式基本為在前池部位設(shè)置溢流堰體，超過引取流量的水量通過溢流堰體匯集到泄水通道中，該方式可避免環(huán)境不可靠因素、設(shè)備不可靠因素與人為不可靠因素。但部分工程已完成建設(shè)，無法進(jìn)行相應(yīng)工程改建，需要通過加強(qiáng)設(shè)備可靠性增強(qiáng)工程整體安全。

3.2通過設(shè)備方式解決

（1）對于前池電源系統(tǒng)基本采用均采用交流電源，前池所有啟閉設(shè)備通常配備交流電動機(jī)，對于關(guān)鍵部位，可能存在柴油發(fā)電機(jī)不不具備失電自動啟動并向前池各交流電動機(jī)供電情況的，可設(shè)置直流蓄電池，并通過將關(guān)鍵排水閘門電機(jī)改變?yōu)橹绷麟姍C(jī)，設(shè)置逆變，可在廠用電交流電、外來交流電與柴油發(fā)電機(jī)均無法正常工作時，依靠外來電源。

（2）對于通訊中斷情況，需要通過GSM、GPRS、北斗及其他方式向前池監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，開啟排水閘門，確保甩負(fù)荷多余水量安全排出。

以上兩項方式適合前池排水閘門為開啟方式采用電動機(jī)開啟，即提升開閘排水。

（3）對于舌瓣門，可通過在啟閉機(jī)抱箍側(cè)增加直流電機(jī)，直流電機(jī)采用直流蓄電池供電，或采用消防用不間斷EPS向啟閉機(jī)抱箍供電。在出現(xiàn)極端危險因素時，通過區(qū)域內(nèi)可用移動信號啟動直流電機(jī)，松開抱箍，閘門自動落下，保證閘門安全落下進(jìn)行排水，通過設(shè)置時間繼電器確定閘門抱箍撬動時間，閘門全開時合上抱箍。

3.3加強(qiáng)人員培訓(xùn)以及設(shè)備巡檢

通過現(xiàn)象對事故預(yù)判，經(jīng)常性開展演練工作，做到應(yīng)急響應(yīng)，做出正確操作。

設(shè)備運(yùn)行中難免存在運(yùn)行方式單一，存在磨損與消耗，需要生產(chǎn)運(yùn)行人員定期檢查，并對電源線路，通訊線路，啟閉機(jī)，監(jiān)控系統(tǒng)端子等部位進(jìn)行檢查，維護(hù)，確保各部位設(shè)備安全可靠。

4.結(jié)束語

綜上所述，規(guī)范提出非自動調(diào)節(jié)渠道電站前池的泄水建筑物，宜采用側(cè)堰式泄水道，其泄流能力應(yīng)滿足電站全部機(jī)組丟棄負(fù)荷時的最大流量要求。對計劃建設(shè)的電站增加溢流設(shè)施、地形等其他因素導(dǎo)致無法建設(shè)的，在設(shè)備可靠性上需加強(qiáng)相對應(yīng)設(shè)備及監(jiān)控操作的可行性，增加電源可靠性評價與實施。已建成徑流式電站若具有壓力前池部位，需通過水量分析前池風(fēng)險因素控制時間，并設(shè)置設(shè)備開啟保證時間與人員分析每一步流程時間，確保設(shè)備判斷啟動時間最少，設(shè)備運(yùn)行邏輯合適，人員預(yù)判到位，確保運(yùn)行中的電站在出現(xiàn)特殊情況下的安全泄水，確保整體工程安全。對于通訊方式，則應(yīng)根據(jù)目前電廠智能水平，逐漸增加通訊的備用通道與接收方式，以最終確保徑流式電站引水式開發(fā)排水設(shè)施安全運(yùn)行。

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