尾水事故闸门闭门分析

娄彦芳，方书博，常东亮，倪 冉

（河南国网宝泉抽水蓄能有限公司，河南省新乡市 453636）

尾水事故闸门闭门分析

娄彦芳，方书博，常东亮，倪 冉

（河南国网宝泉抽水蓄能有限公司，河南省新乡市 453636）

本文对宝泉电站尾水事故闸门闭门逻辑进行介绍，对运行过程中发现的问题进行分析处理。

尾水事故闸门；锁定；闭门；逻辑

0 前言

宝泉抽水蓄能电站位于河南省辉县市薄壁镇大王庙以上2.4km的峪河上，距新乡市45km，距焦作市约30km，与郑州市直线距离约80km，是一座日调节纯抽水蓄能电站。电站装机容量1200MW，装设4台单机容量为300MW的立轴单级混流可逆式水泵水轮机—发电电动机组。由于抽水蓄能电站布置上的特殊性，机组安装高程很低，其尾水远高于厂房，尾水事故闸门的主要功能就是及时阻断下水库的水流，以便于机组的检修，在紧急情况下可动水关闭，防止下水库水流淹没厂房。

1 尾水事故闸门系统介绍

4台机组共装设四面尾水事故闸门，每台机组设置一台尾水事故闸门（尾闸），共四台尾闸， 四台尾闸共用一套液压系统。液压系统由一面现地控制柜控制，每台尾闸由一面现地控制柜控制。 闸门为闸阀式平面滑动闸门， 主支撑采用滑道形式，能承受下库单向水压，在尾水管排空或水淹厂房时起到截断下库水源的作用。

尾水事故闸门正常情况下为全开状态，以保证机组的过水流道通畅。在紧急事故情况下，闸门自动闭门，5min内即可全关切断水源，第一时间防止事故扩大化，缩小事故损失。尾水闸门也是全厂切断下库水源的唯一事故闸门，在电站地下厂房的安全稳定运行起着至关重要的作用。

尾闸的启闭由液压启闭机操作（见图1）， 一门一机配置， 由各自的 PLC （ PLC1 ～ PLC4 ）控制，四套液压启闭机共用一个泵站，该泵站由 PLC 控制。

2 尾水事故闸门闭门液压回路分析

2.1 启动液压泵

收到共用油站启动命令，电磁阀YV1励磁，空载启动液压油泵，经延时，YV1断电，油泵转负载运行。

2.2 退液压锁定

油站启动，建立油压后，电磁阀YV5励磁，液压锁定有杆腔接无压油，无杆腔接有压油，液压锁定向左移动，脱锁到位SQ4，液压锁定确认退出，电磁阀YV5失磁。

2.3 尾水事故闸门落门

收到液压锁定退出信号后，电磁阀YV3励磁，液控单向阀17导通，有杆腔油通过节流阀15调节阀门速度后经阀门19、液控单向阀17、阀门34进入液压无杆腔，同时油站通过顺序阀16、阀门34向无杆腔注油。

3 尾水事故闸门闭门方式

3.1 现地手动闭门

分别在泵站控制柜上选择“手动”和在闸门控制柜上选择“现地”“手动”后，“手动启1号泵”或“手动启2号泵”后，油泵电动机开始运行，等待延时10s后，在闸门控制柜上进行闸门“脱锁”，直至锁定缸限位开关到位；再进行“手动闭门”，直至闸门全关；然后“停止”泵站控制柜上电动机；最后在闸门控制柜上手动“关闭”充水阀到位。在闭门时，选择“切除”手动启闭门，可以停止相应的闸门运行；要求等待闸门全关后，再关闭充水阀。

3.2 现地自动闭门

分别在泵站控制柜上选择“自动/远方”和在闸门控制柜上选择“现地”“自动”后，再在泵站控制柜油泵上选择“1号泵”或“2号泵”，此时，自动闭门工作已经准备完毕。当在闸门控制柜上按“闭门”按钮时，油泵电动机自动开始运行并延时10s后，系统会自动进行闸门脱锁直至到位，然后闸门自动下降至全关，最后系统会自动关闭充水阀直至限位开关到位。闸门关闭，触摸屏显示实时开度。在闭门时，按“停门”按钮，可以停止相应的闸门运行。

3.3 远方自动闭门

分别在泵站控制柜上选择“自动/远方”和在闸门控制柜上选择“远方”后，后续操作与上述“现地自动闭门”相关步骤相同。

4 尾水事故闸门闭门控制回路

4.1 尾水事故闸门闭门闭锁

如图2所示：监控将球阀全关位和工作密封投入信号送至尾闸控制柜，分别使继电器*K22、*K23励磁。

4.2 尾水事故闸门液压锁定脱锁

4.2.1 现地手动时退液压锁定

如图3所示，当无投液压锁定且锁定不在脱锁位时，按下“脱锁”按钮，*KA14励磁（如图4所示），电磁阀YV5通电，开始退液压锁定，直至锁定缸限位开关到位SQ4动作，*KA14失磁，电磁阀YV5断电，完成手动退液压锁定。

4.2.2 自动闭门时退液压锁定

尾闸PLC收到退液压锁定命令后，PLC发令使*KA24励磁，电磁阀YV5通电，开始退液压锁定，直至锁定缸限位开关到位SQ4动作，监控收到SQ4动作信号后，发令使*KA24失磁，电磁阀YV5断电，完成自动退液压锁定。

4.3 闭门

4.3.1 现地手动闭门

按下“闭门”按钮，此时无启门令（*KA15不励磁），尾闸不在下限（*K15不励磁），则继电器KA16（现地发令）励磁；此时尾闸PLC收到球阀全关位和工作密封投入信号，分别使继电器*K22、*K23励磁，电磁阀YV3通电，闸门开始关闭，直至闸门全关，闸门下限位置开关SQ2动作，*KA16失磁，YV3断电，完成现地手动闭门。

4.3.2 自动闭门

操作员工作站或现地自动发闭门令后，尾闸PLC收到球阀全关位和工作密封投入信号，PLC发令使继电器KA26励磁，电磁阀YV3通电，闸门开始关闭，直至闸门全关，闸门下限位置开关SQ2动作，PLC收到闸门下限信号后，发令使*KA16失磁，YV3断电，完成现地自动闭门。

5 尾水事故闸门闭门时存在的问题及改进建议

正常情况，尾闸正确闭门需满足以下条件：

（1）收到监控传递的球阀全关位和工作密封投入信号。

（2）尾闸油站正确启动。

（3）尾闸锁定脱锁液压阀YV5和避免液压阀YV3正确通电。

5.1 存在的问题

（1）因球阀所处位置较低，若发生水淹厂房很容易导致球阀控制系统失电，造成监控和尾闸无法收到球阀全关位和工作密封投入信号，导致尾闸无法闭门。

（2）尾闸油站一般在尾闸附近，若尾闸靠近机组侧管路破裂需紧急落尾闸时，因破裂处距尾闸油站控制柜较近，可能导致尾闸油站失电，导致尾闸无法闭门。

（3）若尾闸锁定脱锁液压阀YV5和液压阀YV3放置位置较低，很容易因潮湿、漏水导致液压阀无法通电，导致尾闸无法脱锁和闭门。

5.2 解决方法

（1）球阀向监控和尾闸传递的信号改为无源节点，避免紧急情况下闭锁闭门。

（2）将尾闸控制柜安装于位置较高地方，避免因水管破裂导致尾闸油站失电，避免紧急闭门失败。

（3）油站增加蓄能器，即便尾闸油站因漏水无法启动，可通过蓄能器油压将尾水事故闸门闭门。

（4）将尾闸锁定脱锁液压阀YV5和避免液压阀YV3放置位置较高、干燥位置，防止因电磁阀故障导致闭门失败。

（5）在尾闸控制室内增加除湿机，降低尾闸控制柜内湿度，提高液压阀动作可靠性。

6 结束语

尾水事故闸门平时很少使用，但却是电厂重要组成部分，对电站正常运行起着重要作用，它的设计方案是否合理、日常维护是否到位直接影响电站运行安全。

为防止尾水事故闸门闭门失败，在日常运维中对尾水事故闸门的不足应进一步完善，消除安全隐患，进一步减小发生尾水事故闸门故障的可能性，在保证尾水事故闸门安全稳定运行的同时也保证了厂房安全。

[1]刘细龙，刘福荣．闸门与启闭设备[M]．北京：中国水利水电出版社，2003．LIU Xilong，LIU furong． Gate and Hoist[M]．China water &Power Press，2003．

[2]刘鹏龙，张旭，张红方．抽水蓄能机组主进水阀与尾水事故闸门的安全联锁控制[J]．水电站机电技术．2016，10．LIU penglong，ZHANG xu，ZHANG hongfang．The safety interlock control of pumped storage power station tailwater Emergency Gate and main inlet valve[J]．mechanical&Electical Technique of Hydropower Station ．2016，10．

[3]阙剑生．抽水蓄能电站尾水事故闸门设计探讨．浙江抽水蓄能电站建设管理技术研讨会论文集，2005．QUE jiansheng．the discussion of Tailwater Emergency Gate design． Proceedings of Symposium on construction management of Zhejiang pumped storage power station．2005．

[4]陶云冬．清远抽水蓄能电站尾水事故闸门设计特点[J]．吉林水利．2016年07期．TAO yundong ．The design features of qingyuan pumped storage power station[J]．Jilin Water Resources．2016，07．

2017-04-15

2017-06-05

娄彦芳（1986—），女，工程师，研究方向：尾闸系统、监控系统技术研究。E-mail ：yanfang-lou@sgxy．sgcc．com．cn

方书博（1989—），男，工程师，研究方向：尾闸系统、监控系统、保护系统技术研究。E-mail ：shubo-fang@sgxy．sgcc．com．cn

常东亮（1984—），男，工程师，研究方向：抽水蓄能电站技术管理。E-mail ：dongliang-chang@sgxy．sgcc．com．cn

倪 冉（1984—），女，工程师，研究方向：尾闸系统、监控系统技术研究。E-mail ：ran-ni@sgxy．sgcc．com．cn

Closing Logic Analysis of Tailrace Emergency Gate

LOU Yanfang，FANG Shubo， CHANG Dongliang， NI Ran
（State Grid Henan Baoquan Pumped Storage Co. Ltd.，Xinxiang 453636，China）

This Article provides introduction on tailrace emergency gate closing logic of Baoquan pumped storage power station and makes analysis and handling for the problems found during operation.

tailwater emergency gate；locking；closing；logic

TK71

A学科代码：470．30

10．3969/j．issn．2096-093X．2017．05．022