田庄水电站溢流闸门备用电源改造

耿岳维 苏 磊 马 洁

（河北省石津灌区管理局 河北 石家庄 050051）

1 田庄水电站简介

田庄水电站(以下简称电站)位于石家庄市西北，座落在石津总干渠上，是一座渠道引水式电站，电站水源来自滹沱河系的两座大型水库。电站装机容量为2×2 500 kw，计水头为6.1 m，设计流量为107 m3/s，设计年利用小时数为2 874 h，设计年发电量为1 437 kw·h。发电机出口电压为6 kv，经一台主变电压器升压至35 kv，通过250米输电线路到市供电局杜北变电所并入电力系统。电站于1980年4月破土动工，1983年5月13日通过试运转正式交付使用。

2 田庄电站溢流闸简介

田庄电站溢流闸(以下称溢流闸)，安装在石津总干渠上，用以开放或切断总干渠的输水通道。溢流闸门共有两扇，全部为平面钢闸门，通过2台卷扬式启闭机实现升降，每扇闸门通流能力为50 m3/s。机组正常运行时，溢流闸关闭，总干渠水流通过前池进入蜗壳，驱动水轮机发电；一旦发生事故，蜗壳关闭阻止水流进入机组，同时溢流闸提起，水流通过溢流闸下泄，防止水淹公路(或村庄)的事故发生。非运行期间溢流闸门一律提起，防止上游来水，造成渠道水位上升。

溢流闸采用系统电源供电方式，没有后备电源。运行中一旦系统电源消失，靠人力投入手摇式离合器，手动提起溢流闸门。

2008年为满足南水北调临时输水的要求，对溢流闸进行了改造，更换了闸板和启闭装置，以加强溢流闸的水密性，减少输水过程中的漏水损失。改造后的溢流闸取消了手动离合装置，只保留电动离合系统。

3 溢流闸备用电源改造

溢流闸改造完成后，电站对其安全性进行了评估。经过评估我们认为在启闭装置只有电动的情况下，溢流闸现有运行方式存在严重安全隐患。一旦系统故障导致电源消失，溢流闸将无法升起，必将产生水淹公路的事故。为解决这个安全隐患电站提出了两种解决方案：

3.1 方案一。系统发生故障导致电源消失后，发电机与系统解列，单机运行。以机组空载时的带负荷能力提供厂用电，代替系统电源，为溢流闸提供动力。此方案的优点是只需更新运行规程、对运行人员进行相关技能的训练，不需增加任何投资。但在随后的实施过程中我们发现，当系统发生故障时，杜北变电站(电站并网输电的变电站)的保护可能会发令驱动电站机组事故解列。此种情况下保护信号无法复位，机组不能启动运行。方案一可靠性不够，只能放弃。

3.2 方案二。为溢流闸配置后备电源。采用一台K41000型30kW高速柴油发电机作为溢流闸后备电源。正常运行时，由系统提供溢流闸电源；系统电源消失时由柴油机负载提供溢流闸动力。对原有供电系统进行改造，增加闭锁装置，防止两套电源切换过程中出现撞车问题。

溢流闸电源改造分为一次动力部分改造和二次控制部分改造两部分。

一次动力部分作用主要是将柴油发电机的输出电流送至溢流闸门启闭机电机，驱动闸门启闭。在改造过程中为了节约投资，我们将备用电源的输出端与主用电源的输出端并联，利用原有动力电缆实现了备用电源的传输。

二次控制部分的作用是保护柴油发电机。假设备用电源投入的情况下，系统忽然来电，电网电源通过溢流闸门主用电源接线反送至柴油发电机，由于两个系统的电能在幅值、频率、相位上存在偏差，极易发生撞车现象，造成柴油发电机损坏。因此，二次控制系统必须在备用电源投入的同时切断主用电源的通路，也就是我们常说的主备用电源的互锁功能。溢流闸门主、备用电源均采用DZ-100型空气开关控制一次线路的通断，利用此设备自带的跳闸线圈和常开、常闭辅助接点实现了闭锁功能。工作原理：当系统发生故障，机组停机主用电源消失的情况下投入备用电源。备用电源空气开关闭合，其常开辅助接点闭合，此时主用电源空气开关(以下简称主用开关)尚未断开，其常开辅助接点仍在闭合状态，导致主用开关跳闸线圈通电，主用开关跳开，其常开辅助接点断开，跳闸线圈断电，自锁功能实现。

备用电源改造完成后，彻底解决了系统故障造成溢流闸电源消失的安全隐患，保证了发电运行的安全。