AETS水利枢纽工程防水淹厂房控制设计

於文汇

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

2009年8月17日，俄罗斯萨杨水电站发生水淹厂房事故，致使多台水轮发电机组损毁，厂房受损严重，且造成多人伤亡。自此之后，水淹厂房被列为水电站重大安全事故，严重影响水电站的安全运行，危及工作人员的人身安全，给企业造成巨大的经济损失。

通过此类事故案例的经验总结和原因分析，在水电站中设置一套防水淹厂房控制系统，已成为一项保障水电站安全运行的必要措施。

1 工程概况

AETS水利枢纽工程是叶尔羌河干流山区河段的控制性工程，包含主电站和生态电站。主电站装机容量为4台175 MW机组，为长洞引水式，距离坝区约20 km；生态电站装机容量为2台27.5 MW机组，为坝后式，距离坝区直线距离约1.5 km。发电洞分为1号发电洞和2号发电洞，其中1号发电洞为一管两机式，引水至主电站1号机、2号机；2号发电洞引水至主电站3号机、4号机，同时在中途依靠岔洞引水至生态电站1号机、2号机。

2 设计依据

在NB/T 35004-2013《水力发电厂自动化设计技术规范》中，要求“应在厂房最底层安设不少于3套水位信号器，当水位达到第一上限时信号器发报警信号，当同时有2套水位信号器第二上限信号动作时，启动水淹厂房控制系统，并设置能够远方紧急关闭上游侧事故闸门的按钮”。

3 结构配置

防水淹厂房控制系统应能在第一时间发现水位异常，然后在最快时间内紧急关闭上游侧事故闸门，切断水源，同时紧急停机。

（1）主电站

本工程厂房的排水通道设计的较为完善，无论是从机组、进水阀或其它位置流出的水都会迅速流向集水井，但集水井的作用本身就是收集厂房内不明原因产生的水，且从蜗壳层往上才布置有设备，所以在本工程中厂房最低点按蜗壳层考虑。因此从蜗壳层地面向集水井内（贯穿蜗壳层楼板）设置3套连杆浮球式液位开关，每套液位开关设置2组报警液位，第一组液位在集水井顶板处所发信号仅用做报警，第二组动作液位在蜗壳层地面处，所发信号用于动作停机。

在机旁设置一面防水淹厂房控制屏，屏内包含1套PLC、1套光端接收机、1套光端发射机、1套SOE输入模块、1套DO输出模块、中间继电器若干个、按钮及其保护罩1套（水淹厂房用）。

在中控室设置一面紧急关闭按钮箱，箱内包含光端发射机2个、按钮及其保护罩6套（分别用作停1号机、停2号机、停3号机、停4号机、关1号发电洞事故门、关2号发电洞事故门）。

（2）生态电站

与主电站一样，从蜗壳层地面向集水井内（贯穿蜗壳层楼板）设置3套连杆浮球式液位开关，每套液位开关设置2组报警液位，第一组报警液位在集水井顶板处，第二组动作液位在蜗壳层地面处。

在机旁设置一面防水淹厂房控制屏，屏内包含1套PLC、1套光端接收机、1套光端发射机、1套SOE输入模块、1套DO输出模块、中间继电器若干个、按钮及其保护罩1套（水淹厂房用）。

在中控室设置一面紧急关闭按钮箱，箱内包含光端发射机2个、按钮及其保护罩3套（分别用作停1号机、停2号机、关2号发电洞事故门）。

在初中数学过程中有一类知识让学生们倍感头疼，通常学生在解答过程中错误百出，甚至根本无从下手，例如函数的学习。所以老师在对这类知识进行讲解时，一定要注意数形结合方法的运用，通过这种方法方才能提高老师的教学质量。对于函数题目的解答时，如果只是按照传统的解答方法进行解题，往往难度很大、难以解出。但是运用数形结合这种方法，就可以降低解题的难度，这是因为在函数题目的解题过程中，函数图像起着非常重要的作用，所以采用数形结合的方法必然事半功倍。

（3）发电洞

在发电洞事故门闸房内设置一面事故门紧急关闭箱，箱内包含4套光端接收机。

因上述设备相距较远，无法用电信号传输，所以信号传输主要依托于本工程通信系统中架设的光纤通道，少数距离较近的采用硬接线形式见图1。

图1 AETS水利枢纽工程防水淹厂房控制系统结构示意图

4 控制系统

（1）主电站控制回路

3套液位开关的信号送至机旁防水淹厂房控制屏内，第一液位为报警液位，第二液位为动作液位，动作液位由独立PLC做三选二判断，满足三选二条件时，确认发生水淹厂房事故，触发以下命令：发信号至1～4号机组LCU屏，启动紧急停机回路；发信号至事故门紧急关闭箱，再由事故门紧急关闭箱发命令至1、2号发电洞事故门电控柜关闭1、2号发电洞事故闸门；发送报警信号上送至监控系统。

值班员发现异常情况时，可在中控室按下紧急关闭按钮箱上的停机按钮，将停机信号发至防水淹厂房控制屏，再由屏内的中间继电器将停机信号扩展送至1～4号机组LCU屏，启动紧急停机流程，同时由防水淹厂房控制屏发送水淹厂房信号至电站层监控系统；也可按下紧急关闭按钮箱上的下闸按钮，将下闸信号发至事故门紧急关闭箱，再由事故门紧急关闭箱发命令至1、2号发电洞事故门电控柜关闭1、2号发电洞事故闸门。

（2）生态电站控制回路

值班员发现异常情况时，可在中控室按下紧急关闭按钮箱上的停机按钮，将停机信号发至防水淹厂房控制屏，再由屏内的中间继电器将停机信号扩展送至1、2号机组LCU屏，启动紧急停机流程，同时由防水淹厂房控制屏发送水淹厂房信号至电站层监控系统；也可按下紧急关闭按钮箱上的下闸按钮，将下闸信号发至事故门紧急关闭箱，再由事故门紧急关闭箱发命令至2号发电洞事故门电控柜关闭2号发电洞事故闸门。

（3）主电站与生态电站的联动

本工程生态电站监控系统与主电站监控系统均为双网结构，且两个电站之间的监控系统交换机采用专用光缆相连，两个电站所有数据均可在后台监测到。同时考虑到主电站与生态电站实际为两个单独运行的电站，运行班组也不同，为保持良好的独立性，并未采用将水淹厂房信号发至另一电站机组LCU屏内从而直接紧急停机的方法，而是在监控系统后台将另一电站水淹厂房信号作为告警信号，由人工确认后再开启本侧电站紧急停机流程。

（4）电源

为避免全厂停电对水淹厂房控制系统的影响，应保证全时供电不间断。因此防水淹厂房控制屏、紧急关闭按钮箱均由电站UPS不间断电源系统供电，发电洞紧急关闭转接箱电源取自闸房UPS不间断电源系统。

5 结语

通过这套防水淹厂房紧急关闭系统，实现了在主电站或生态电站中任一电站发生水淹厂房事故时，能够紧急关闭机组、快速关闭上游侧发电洞事故闸门、及时通知另一电站做好停机准备等应急措施，防止事故扩大化。

在此基础上，建设单位及业主单位也应做好贯穿于工程建设到运行维护全过程的安全隐患排查和应急预案演练，提高安全风险管控能力，从而防范水淹厂房引发的事故风险，为企业安全生产提供重要支撑。