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（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

2009年8月17日，俄羅斯薩楊水電站發(fā)生水淹廠房事故，致使多臺水輪發(fā)電機(jī)組損毀，廠房受損嚴(yán)重，且造成多人傷亡。自此之后，水淹廠房被列為水電站重大安全事故，嚴(yán)重影響水電站的安全運行，危及工作人員的人身安全，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

通過此類事故案例的經(jīng)驗總結(jié)和原因分析，在水電站中設(shè)置一套防水淹廠房控制系統(tǒng)，已成為一項保障水電站安全運行的必要措施。

1 工程概況

AETS水利樞紐工程是葉爾羌河干流山區(qū)河段的控制性工程，包含主電站和生態(tài)電站。主電站裝機(jī)容量為4臺175 MW機(jī)組，為長洞引水式，距離壩區(qū)約20 km；生態(tài)電站裝機(jī)容量為2臺27.5 MW機(jī)組，為壩后式，距離壩區(qū)直線距離約1.5 km。發(fā)電洞分為1號發(fā)電洞和2號發(fā)電洞，其中1號發(fā)電洞為一管兩機(jī)式，引水至主電站1號機(jī)、2號機(jī)；2號發(fā)電洞引水至主電站3號機(jī)、4號機(jī)，同時在中途依靠岔洞引水至生態(tài)電站1號機(jī)、2號機(jī)。

2 設(shè)計依據(jù)

在NB/T 35004-2013《水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》中，要求“應(yīng)在廠房最底層安設(shè)不少于3套水位信號器，當(dāng)水位達(dá)到第一上限時信號器發(fā)報警信號，當(dāng)同時有2套水位信號器第二上限信號動作時，啟動水淹廠房控制系統(tǒng)，并設(shè)置能夠遠(yuǎn)方緊急關(guān)閉上游側(cè)事故閘門的按鈕”。

3 結(jié)構(gòu)配置

防水淹廠房控制系統(tǒng)應(yīng)能在第一時間發(fā)現(xiàn)水位異常，然后在最快時間內(nèi)緊急關(guān)閉上游側(cè)事故閘門，切斷水源，同時緊急停機(jī)。

（1）主電站

本工程廠房的排水通道設(shè)計的較為完善，無論是從機(jī)組、進(jìn)水閥或其它位置流出的水都會迅速流向集水井，但集水井的作用本身就是收集廠房內(nèi)不明原因產(chǎn)生的水，且從蝸殼層往上才布置有設(shè)備，所以在本工程中廠房最低點按蝸殼層考慮。因此從蝸殼層地面向集水井內(nèi)（貫穿蝸殼層樓板）設(shè)置3套連桿浮球式液位開關(guān)，每套液位開關(guān)設(shè)置2組報警液位，第一組液位在集水井頂板處所發(fā)信號僅用做報警，第二組動作液位在蝸殼層地面處，所發(fā)信號用于動作停機(jī)。

在機(jī)旁設(shè)置一面防水淹廠房控制屏，屏內(nèi)包含1套PLC、1套光端接收機(jī)、1套光端發(fā)射機(jī)、1套SOE輸入模塊、1套DO輸出模塊、中間繼電器若干個、按鈕及其保護(hù)罩1套（水淹廠房用）。

在中控室設(shè)置一面緊急關(guān)閉按鈕箱，箱內(nèi)包含光端發(fā)射機(jī)2個、按鈕及其保護(hù)罩6套（分別用作停1號機(jī)、停2號機(jī)、停3號機(jī)、停4號機(jī)、關(guān)1號發(fā)電洞事故門、關(guān)2號發(fā)電洞事故門）。

（2）生態(tài)電站

與主電站一樣，從蝸殼層地面向集水井內(nèi)（貫穿蝸殼層樓板）設(shè)置3套連桿浮球式液位開關(guān)，每套液位開關(guān)設(shè)置2組報警液位，第一組報警液位在集水井頂板處，第二組動作液位在蝸殼層地面處。

在機(jī)旁設(shè)置一面防水淹廠房控制屏，屏內(nèi)包含1套PLC、1套光端接收機(jī)、1套光端發(fā)射機(jī)、1套SOE輸入模塊、1套DO輸出模塊、中間繼電器若干個、按鈕及其保護(hù)罩1套（水淹廠房用）。

在中控室設(shè)置一面緊急關(guān)閉按鈕箱，箱內(nèi)包含光端發(fā)射機(jī)2個、按鈕及其保護(hù)罩3套（分別用作停1號機(jī)、停2號機(jī)、關(guān)2號發(fā)電洞事故門）。

在初中數(shù)學(xué)過程中有一類知識讓學(xué)生們倍感頭疼，通常學(xué)生在解答過程中錯誤百出，甚至根本無從下手，例如函數(shù)的學(xué)習(xí)。所以老師在對這類知識進(jìn)行講解時，一定要注意數(shù)形結(jié)合方法的運用，通過這種方法方才能提高老師的教學(xué)質(zhì)量。對于函數(shù)題目的解答時，如果只是按照傳統(tǒng)的解答方法進(jìn)行解題，往往難度很大、難以解出。但是運用數(shù)形結(jié)合這種方法，就可以降低解題的難度，這是因為在函數(shù)題目的解題過程中，函數(shù)圖像起著非常重要的作用，所以采用數(shù)形結(jié)合的方法必然事半功倍。

（3）發(fā)電洞

在發(fā)電洞事故門閘房內(nèi)設(shè)置一面事故門緊急關(guān)閉箱，箱內(nèi)包含4套光端接收機(jī)。

因上述設(shè)備相距較遠(yuǎn)，無法用電信號傳輸，所以信號傳輸主要依托于本工程通信系統(tǒng)中架設(shè)的光纖通道，少數(shù)距離較近的采用硬接線形式見圖1。

圖1 AETS水利樞紐工程防水淹廠房控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4 控制系統(tǒng)

（1）主電站控制回路

3套液位開關(guān)的信號送至機(jī)旁防水淹廠房控制屏內(nèi)，第一液位為報警液位，第二液位為動作液位，動作液位由獨立PLC做三選二判斷，滿足三選二條件時，確認(rèn)發(fā)生水淹廠房事故，觸發(fā)以下命令：發(fā)信號至1～4號機(jī)組LCU屏，啟動緊急停機(jī)回路；發(fā)信號至事故門緊急關(guān)閉箱，再由事故門緊急關(guān)閉箱發(fā)命令至1、2號發(fā)電洞事故門電控柜關(guān)閉1、2號發(fā)電洞事故閘門；發(fā)送報警信號上送至監(jiān)控系統(tǒng)。

值班員發(fā)現(xiàn)異常情況時，可在中控室按下緊急關(guān)閉按鈕箱上的停機(jī)按鈕，將停機(jī)信號發(fā)至防水淹廠房控制屏，再由屏內(nèi)的中間繼電器將停機(jī)信號擴(kuò)展送至1～4號機(jī)組LCU屏，啟動緊急停機(jī)流程，同時由防水淹廠房控制屏發(fā)送水淹廠房信號至電站層監(jiān)控系統(tǒng)；也可按下緊急關(guān)閉按鈕箱上的下閘按鈕，將下閘信號發(fā)至事故門緊急關(guān)閉箱，再由事故門緊急關(guān)閉箱發(fā)命令至1、2號發(fā)電洞事故門電控柜關(guān)閉1、2號發(fā)電洞事故閘門。

（2）生態(tài)電站控制回路

值班員發(fā)現(xiàn)異常情況時，可在中控室按下緊急關(guān)閉按鈕箱上的停機(jī)按鈕，將停機(jī)信號發(fā)至防水淹廠房控制屏，再由屏內(nèi)的中間繼電器將停機(jī)信號擴(kuò)展送至1、2號機(jī)組LCU屏，啟動緊急停機(jī)流程，同時由防水淹廠房控制屏發(fā)送水淹廠房信號至電站層監(jiān)控系統(tǒng)；也可按下緊急關(guān)閉按鈕箱上的下閘按鈕，將下閘信號發(fā)至事故門緊急關(guān)閉箱，再由事故門緊急關(guān)閉箱發(fā)命令至2號發(fā)電洞事故門電控柜關(guān)閉2號發(fā)電洞事故閘門。

（3）主電站與生態(tài)電站的聯(lián)動

本工程生態(tài)電站監(jiān)控系統(tǒng)與主電站監(jiān)控系統(tǒng)均為雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且兩個電站之間的監(jiān)控系統(tǒng)交換機(jī)采用專用光纜相連，兩個電站所有數(shù)據(jù)均可在后臺監(jiān)測到。同時考慮到主電站與生態(tài)電站實際為兩個單獨運行的電站，運行班組也不同，為保持良好的獨立性，并未采用將水淹廠房信號發(fā)至另一電站機(jī)組LCU屏內(nèi)從而直接緊急停機(jī)的方法，而是在監(jiān)控系統(tǒng)后臺將另一電站水淹廠房信號作為告警信號，由人工確認(rèn)后再開啟本側(cè)電站緊急停機(jī)流程。

（4）電源

為避免全廠停電對水淹廠房控制系統(tǒng)的影響，應(yīng)保證全時供電不間斷。因此防水淹廠房控制屏、緊急關(guān)閉按鈕箱均由電站UPS不間斷電源系統(tǒng)供電，發(fā)電洞緊急關(guān)閉轉(zhuǎn)接箱電源取自閘房UPS不間斷電源系統(tǒng)。

5 結(jié)語

通過這套防水淹廠房緊急關(guān)閉系統(tǒng)，實現(xiàn)了在主電站或生態(tài)電站中任一電站發(fā)生水淹廠房事故時，能夠緊急關(guān)閉機(jī)組、快速關(guān)閉上游側(cè)發(fā)電洞事故閘門、及時通知另一電站做好停機(jī)準(zhǔn)備等應(yīng)急措施，防止事故擴(kuò)大化。

在此基礎(chǔ)上，建設(shè)單位及業(yè)主單位也應(yīng)做好貫穿于工程建設(shè)到運行維護(hù)全過程的安全隱患排查和應(yīng)急預(yù)案演練，提高安全風(fēng)險管控能力，從而防范水淹廠房引發(fā)的事故風(fēng)險，為企業(yè)安全生產(chǎn)提供重要支撐。