提高水电站防范水淹厂房事故能力的措施

2012-09-19蒋志照

电力安全技术 2012年11期

关键词：浮球水淹控制室

蒋志照

(浙江华电乌溪江水力发电厂，浙江衢州 324000)

提高水电站防范水淹厂房事故能力的措施

蒋志照

(浙江华电乌溪江水力发电厂，浙江衢州 324000)

针对水电站因设备老化、环境变化而增大的事故隐患，从4个方面提出了厂房的改进措施，包括：确保闸门控制电源的可靠，装设厂房溢水系统报警系统，实现闸门远方快降功能以及提高水泵排水的可靠性，从而实现水电站的运行安全监督管理，提高水电站安全管理的水平。

水电站；水淹厂房；防范措施

1 概述

某水电厂有3座厂房，其中甲站的装机容量为1×120 MW、4×50 MW，总容量为320 MW，二级乙站的装机容量为2×26 MW。甲站1～4 号机房于1978年开始发电，引水遂洞总长1 400 m，设计额定水头90 m；另外2座厂房的引水管道长约100 m。

防范水淹厂房是设计水电站时必须考虑的项目，但随着水电站运行时间的增加，设备逐渐老化或运行环境不断改变，仍可能产生事故隐患，危及水电站的安全。2009-08-17，俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站发生特别重大安全事故，水淹厂房，造成大量人员死亡和严重的财产损失；2011-11-17，福建万安溪公司在检修1号机主阀接力器时，主阀活门动作，出现间隙，造成主阀大量漏水，水淹厂房至水轮机层，导致运行中的2号、3号机组停运。因此，一定要认真吸取事故教训，积极开展对照检查和整改工作，全面完善防止水淹厂房的措施，坚决杜绝此类事故的发生。

2 防止水淹厂房的措施

2.1 确保闸门控制电源可靠

对进水口闸门、尾水闸门的电源配置进行完善。当厂用电中断时，要确保进水口闸门、尾水闸门备用电源的可靠性；当厂用电消失后，要通过柴油机直接进行供电，确保水电站的安全风险始终处于可控、在控的状态。

2.2 装设厂房溢水报警系统

在各厂房的最低处设置浮球液位开关，当厂房发生少量溢水时，可及时发出防范厂房溢水的报警信号，并将该信号发送至机组计算机监控系统，提醒运行值班人员，防止水淹厂房事故的发生。

2.2.1 基本组成

防范厂房溢水报警系统的组成如图1所示。

图1 防范厂房溢水报警系统的组成

2.2.2 工作原理

用LS-L连杆式浮球液位开关，检测厂房内最低处的少量溢水，并发出开关量信号，通过机组计算机监控系统将该信号送梯调监控上位机报警。

LS-L连杆式浮球液位开关的工作原理：在不锈钢导管内，对应各控制液位点装有磁感应真空开关。浮球内装有特殊磁铁组，只有在一个层面产生强磁力。当没有浮力作用时，浮球接点保持常态；当有浮力作用时，浮球上移，接点状态改变。浮球上、下不锈钢环起接点保持作用，控制浮球移动范围，具体结构如图2所示。

图2 LS-L连杆式浮球液位开关结构

LS-L连杆式浮球液位开关的特点是：液位信号只与浮球位置有关，动作可靠，不怕潮湿，抗干扰能力强。

2.2.3 可靠性措施

(1) 双浮球设计。一个限位在15 cm，另一个限位在30 cm处，两者报警信号相“或”输出，以增强可靠性。

(2) 为防止溢水较深导致接线端子短路，不能输出报警信号，需要将不锈钢导管沿长至1.5 m，信号引线与连接到LCU的导线直接相接，不经过接线端子，再将不锈钢导管两端密封，保证电气回路可靠工作。

(3) 在正常情况下，浮球处无液体。为避免碰触浮球，设置了不锈钢浮球控制器保护装置，既方便浮球的安装，又隔绝了外围的影响，保证不会误发信号。

技术管理人员制定安装试验方案，确定安装位置。检修和运行人员负责安装和试验，在相关LCU、甲站站调、乙站梯调的计算机监控的上、下位机上逐一核对，确保信号动作可靠。

2.3 实现闸门远方快降功能

机组引水管道一旦出现问题，就可能导致大量水涌入厂房，发生水淹厂房的事故。闸门快降功能就是为了防止此类事故的发生而设计的。当机组引水管道或机组发生故障时，现地和远方采取进水口的闸门快降操作是防止水淹厂房事故发生的最有效措施。

在俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站发生水淹厂房重大安全事故后，我国电监安全[2010] 2号文件明确规定：水电站设计有快速事故闸门的，应当在中控室能够进行人工紧急关闭。其控制方式如下。

(1) 闸门现地操作。闸门控制装置中除了控制快降功能的直流操作电源保持在投状态外，平时闸门的控制装置电源保持在断开状态，当需要操作时，才可投电进行操作。

(2) 闸门远方操作。只有当需要闸门快降时，才在控制室投入直流220 V电源开关和闸门远方快降按钮操作回路隔离开关，以防止设备误操作。在闸门现地快降操作时，回路直流一直处于220 V电源状态，以防机组过速，确保闸门快降操作。

2.3.1 远程闸门快降控制设备

以甲站装机1×120 MW机组的快速闸门为例。通过操作安装在控制室反馈屏上的快降闸门按钮，控制安装在该机组旁的继电器(两者相距约2 000 m)，再将接点送至快速闸门控制柜内的延时继电器(相距约500 m)，驱动抱闸线圈松抱闸。

因控制室距大坝快门约2 500 m，为确保安全，控制室在常规操作时设计了隔离措施。现采用如下的隔离方法。

(1) 选用带塑料盖板的按钮开关，控制直流220 V高阻值继电器的隔离。

(2) 继电器接点延时1 s输出，防止长线分布电容耦合或雷电等干扰。

(3) 选用继电器型号：JTX-3C，线包电阻20 kΩ、工作电压直流220 V。从控制室到该机组的导线长度约2 000 m，其电阻实测为213 Ω，为了克服长导线引起的电压降落和电抗干扰，必须选择线包电压高和线包电阻很大的继电器，以抵消长导线的影响。这样，使得长导线引起的相对压降较小。

从控制室到闸门控制柜约2 500 m都设有电缆沟，屏蔽接地较好，在此基础上应做好电缆本身的屏蔽接地，远程闸门快降控制设备如图3所示。

2.3.2 闸门快降软件流程

闸门快降控制流程如图4所示。

2.4 提高水泵排水可靠性

在该水电站的3座厂房内，均设有检修集水井和渗漏集水井，在集水井之间设有联通阀。在各集水井中分别设有2台水泵，相互冗余，具有自动启动和报警功能，2台大泵需定期轮换工作、定期检修，防止厂房溢水事故的发生。

图3 远程闸门快降控制设备

图4 远程闸门快降控制流程

集水井水位信号器是正确控制排水泵启停的关键装置。根据多年的运行经验，在控制回路上采用了可以保证水泵可靠工作的技术措施，并选用较优质的元件。同时，在集水井内装设红外摄像探头，用工业电视远方监视集水井内的水位情况。

2.5 提高水轮发电机组运行的可靠性

机组过速保护的转速信号器，采用电气过速保护和机械过速保护的冗余配置。电气测控装置采用可编程控制器控制，4通道并行冗余的测量方式，2路霍尔开关和2路PT信号，以测频率和测周期2种方式工作，此控制器具有硬件看门狗，软件差分抗干扰等功能。机械过速保护采用轴与轴相连接的离心力开关，具有抗干扰能力强的特点。多年的运行实践证明：过速保护系统十分可靠，从未发生误动或拒动现象，确保了水轮发电机组的运行安全。

结合机组大修，检查机组转动部分、基础紧固件、导水机构、密封件以及过水流道等各部件，消除缺陷和隐患，按照工艺要求完成检修项目并严格验收。认真做好机组过速、事故低油压等紧急停机联锁动作试验，确保自动和保护装置正常，满足安全运行要求。

为了实现远控，除用计算机进行监控外，还需要在不同地点安装工业电视探头，以方便日常巡检和远方监视，确保万无一失。