AETS水利樞紐工程防水淹廠房控制設計

於文匯

（新疆水利水電勘測設計研究院，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)電機組損毀，廠房受損嚴重，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)造成巨大的經濟損失。

通過此類事故案例的經驗總結和原因分析，在水電站中設置一套防水淹廠房控制系統，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。主電站裝機容量為4臺175 MW機組，為長洞引水式，距離壩區(qū)約20 km；生態(tài)電站裝機容量為2臺27.5 MW機組，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)電洞為一管兩機式，引水至主電站1號機、2號機；2號發(fā)電洞引水至主電站3號機、4號機，同時在中途依靠岔洞引水至生態(tài)電站1號機、2號機。

2 設計依據

在NB/T 35004-2013《水力發(fā)電廠自動化設計技術規(guī)范》中，要求“應在廠房最底層安設不少于3套水位信號器，當水位達到第一上限時信號器發(fā)報警信號，當同時有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，并設置能夠遠方緊急關閉上游側事故閘門的按鈕”。

3 結構配置

防水淹廠房控制系統應能在第一時間發(fā)現水位異常，然后在最快時間內緊急關閉上游側事故閘門，切斷水源，同時緊急停機。

（1）主電站

本工程廠房的排水通道設計的較為完善，無論是從機組、進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不明原因產生的水，且從蝸殼層往上才布置有設備，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（貫穿蝸殼層樓板）設置3套連桿浮球式液位開關，每套液位開關設置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。

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

在中控室設置一面緊急關閉按鈕箱，箱內包含光端發(fā)射機2個、按鈕及其保護罩6套（分別用作停1號機、停2號機、停3號機、停4號機、關1號發(fā)電洞事故門、關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（貫穿蝸殼層樓板）設置3套連桿浮球式液位開關，每套液位開關設置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。

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

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

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

（3）發(fā)電洞

在發(fā)電洞事故門閘房內設置一面事故門緊急關閉箱，箱內包含4套光端接收機。

因上述設備相距較遠，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中架設的光纖通道，少數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結構示意圖

4 控制系統

（1）主電站控制回路

3套液位開關的信號送至機旁防水淹廠房控制屏內，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號機組LCU屏，啟動緊急停機回路；發(fā)信號至事故門緊急關閉箱，再由事故門緊急關閉箱發(fā)命令至1、2號發(fā)電洞事故門電控柜關閉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。

值班員發(fā)現異常情況時，可在中控室按下緊急關閉按鈕箱上的停機按鈕，將停機信號發(fā)至防水淹廠房控制屏，再由屏內的中間繼電器將停機信號擴展送至1～4號機組LCU屏，啟動緊急停機流程，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；也可按下緊急關閉按鈕箱上的下閘按鈕，將下閘信號發(fā)至事故門緊急關閉箱，再由事故門緊急關閉箱發(fā)命令至1、2號發(fā)電洞事故門電控柜關閉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)現異常情況時，可在中控室按下緊急關閉按鈕箱上的停機按鈕，將停機信號發(fā)至防水淹廠房控制屏，再由屏內的中間繼電器將停機信號擴展送至1、2號機組LCU屏，啟動緊急停機流程，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；也可按下緊急關閉按鈕箱上的下閘按鈕，將下閘信號發(fā)至事故門緊急關閉箱，再由事故門緊急關閉箱發(fā)命令至2號發(fā)電洞事故門電控柜關閉2號發(fā)電洞事故閘門。

（3）主電站與生態(tài)電站的聯動

本工程生態(tài)電站監(jiān)控系統與主電站監(jiān)控系統均為雙網結構，且兩個電站之間的監(jiān)控系統交換機采用專用光纜相連，兩個電站所有數據均可在后臺監(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)至另一電站機組LCU屏內從而直接緊急停機的方法，而是在監(jiān)控系統后臺將另一電站水淹廠房信號作為告警信號，由人工確認后再開啟本側電站緊急停機流程。

（4）電源

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

5 結語

通過這套防水淹廠房緊急關閉系統，實現了在主電站或生態(tài)電站中任一電站發(fā)生水淹廠房事故時，能夠緊急關閉機組、快速關閉上游側發(fā)電洞事故閘門、及時通知另一電站做好停機準備等應急措施，防止事故擴大化。

在此基礎上，建設單位及業(yè)主單位也應做好貫穿于工程建設到運行維護全過程的安全隱患排查和應急預案演練，提高安全風險管控能力，從而防范水淹廠房引發(fā)的事故風險，為企業(yè)安全生產提供重要支撐。