官地水电站动水落门试验探讨及应用

刘林 向炳

摘 要：水轮发电机组进水口快速闸门是水轮发电机组的生命线，其能否快速落下并有效截断水流将直接关系着水轮发电机组在事故情况下能否安全停机。文章针对进水口工作闸门的动水落门试验方法及实际应用进行探讨，为机组遇事故情况需动水落门停机提供试验依据。

关键词：动水落门；试验；探讨；应用；官地水电站

1 概述

进水口快速闸门作用为在机组事故时快速落下，截断水流，防止机组发生飞逸导致事故扩大。官地水电站共装4台60万千万混流式水轮发电机组，额定水头115m，额定过机流量586m3/s。进水口快速闸门本体采用平板钢闸门。液压系统采用武汉力地QKPY-3200/4500-14.5型液压启闭机，液压启闭机液压回路上设计有事故快关手动阀门，在电气控制部分快速落门功能失效后可通过开启该阀门实现快速关闭闸门。控制系统采用四川中鼎设计的快速闸门控制系统。设计有闸门开启及快关功能，可实现液压启闭机正常情况下的起落门以及事故情况下的快速落门功能。闸门关闭时靠自重落门，由全开落至全关时间约为3分钟，闸门由全关开启至全开时间约为18分钟。

2 动水落门试验目的及条件

2.1 试验目的

为机组在事故情况下需要动水落门停机时提供试验依据和积累实际操作经验。

2.2 试验条件

进水口快速闸门控制系统上静水起落门试验已完成；CCS上远方落门试验已完成；进水口快速闸门液压启闭机事故快关阀快速落闸门试验已完成；调速器电调、机调柜上紧急停机按钮能正确动作；水机保护、计算机监控系统、中控室紧急停机屏上紧急停机按钮能正确动作并启动相应停机流程；水轮发电机组各保护系统试验已完成。

3 动水落门试验方法

机组并网带600MW负荷，并退出安控装置上相应机组切机功能；将进水口快速闸门控制方式切至切除，开启进水口液压启闭机事故快关手动阀，并监视进水口工作闸门全关；监视机组负荷降至100MW时，拉开发电机出口开关将发电机解列灭磁，手动帮助机组停机；试验完毕检查无异常后，对压力管道进行充水，并将进水口工作闸门提至全开，将进水口闸门恢复至正常运行方式，机组正常备用。

#2机在首次检修完毕后完成了在600MW负荷下动水落门试验，此次试验中机组负荷由600MW降至100MW用时2分钟，同时压力钢管压力由1.20MPa降至0.5MPa，压力钢管内的积水被迅速的排出。试验结果表明：进水口液压启闭机，启闭机门槽，压力管道，土建工程均能满足机组在满负荷情况下动水落门条件，机组压力钢管内的积水能迅速的排出，为机组在紧急情况下需要动水落门时提供了试验依据。

4 动水落门试验过程存在的风险及预控

在进水口闸门快速关闭的过程中应密切监视机组负荷，在机组负荷降至30～50MW时及时将机组解列灭磁，防止机组未及时解列导致机组逆功率运行对水轮发电机组造成二次损坏，必要时可直接启动机组事故停机流程将机组紧急停机。

在进水口闸门快关过程中，若发生进水口闸门在下落过程中停止在中间某开度时，应暂停试验，并不得在机组未停机的情况下开启进水口工作闸门。此时应及时将机组停机后再开启进水口工作闸门，必要时落进水口检修闸门后对进水口工作闸门进行检查处理。

5 动水落门停机的应用

引水隧道发生事故时；导叶剪断销多个剪断；调速器供油管路跑油导致机组导叶不能关闭；水轮机调速器接力器与控制环之间的连接件断裂，例如：接力器活塞杆经长时间运行后疲劳断裂。为尽快排出流道内的积水和最大程度上的保护设备均需要进行动水落门停机。

当发生事故需要落门停机时，机组的负荷可在0～600MW间的任意一个负荷值，在需要动水落门停机时，须提前与调度联系并得到其许可。并申请调度同意退出安控装置上相应机组的切机功能，防止安控装置动作切除相应机组时导叶迅速动作，对机组调速器系统或过流部件带来二次损坏。

当发生事故需要动水落门停机时，落进水口闸门可采用在CCS上远方落门；进水口闸门现地控制柜上快速落门；开启液压启闭机上事故快关手动阀进行落门。可根据事故时设备状况进行选择，一般优先按照CCS上远方落门、现地控制柜上快速落门、开启事故快关手动阀顺序进行。

流道、蜗壳进人门或尾水管进人门发生事故跑水，可直接采用关闭导叶的方法停机，落下进水口工作闸门后，当机组负荷降至30～50MW时可直接启动事故停机流程，启动事故停机流程可在电调柜、机调柜、水机保护屏、中控室紧急停机屏、CCS上启动事故停机流程。此时应尽可能使负荷在降至较低时再启动事故停机流程，此种方法能尽快的将压力管道内的积水排出，减少流道内的积水流入厂房。

导叶剪断销多个剪断时，此时多个导叶因剪断销剪断无法关闭；水轮机调速器接力器与控制环间的连接件断裂时，为防止调速器接力器连接件受力不均，不能采用关闭导叶的方法停机。该两种情况采用解除事故停机流程至主配和事故配压阀间的接线，退出发电机保护柜上启动监控停机流程和水机保护停机流程压板，拉开电调柜、机调柜电源开关，防止事故停机流程启动关闭导叶，损坏机组过流部件。在进水口工作闸门全关后，监视机组负荷下降至30MW～50MW时，CCS或现地手动拉开发电机出口开关、灭磁，手动帮助将机组停机。

在发生机组流道破坏需要紧急将流道中的水排出时，需尽可能多的将流道内的积水排出，此时在动水落门后，机组负荷越小解列机组，流道中所剩余的积水越少，对此类的事故处理越有利。

在发生导叶剪断销剪断和调速器接力器与控制环间连接件断裂时，事故前导叶开度越大则机组尽量在小负荷时解列，防止机组过速。机组负荷越小的情况下解列机组，越能迅速的将流道内积水排出，同时也能有效控制机组在解列后转速的上升。

在事故情况下动水落门停机后，通常需要将机组流道中的积水全部排出，因此在进水口工作闸门全关后，须做好防止进水口工作闸门误动措施，确保机组安全。此时应对进水口工作闸门及机组相应部件进行全面检查。

6 结束语

水轮发电机组进水口工作闸门动水落门试验不仅检验了闸门的土建和机电设备在动水情况下落门的工作性能，同时也为机组在紧急情况下需要动水落门停机时提供了试验依据。在实际情况中需要动水落门停机时，需要根据当时机组的具体情况制定出符合当时实际情况的动水落门停机方案，以最大限度的减小动水落门停机过程中的风险，防止机组事故的进一步扩大。

参考文献

[1]田涛，张萍，冀梅仿.葛洲坝电站机组进水口工作门动水落门方案编写及探讨[J].华中电力，2010，2.

[2]曾文英，刘万平.万安水电厂进水口事故闸门滑块改造[J].西北水电，2012，增刊1.

作者简介：刘林（1986-），男，本科，雅砻江流域水电开发有限公司，主要从事水电站运行工作。