水电站水淹厂房风险要素分析及处理方案

黄赟轲

（广东粤电新丰江发电有限责任公司，广东 河源 517000）

在水电站运行过程中水淹厂房危害极大，易造成装置浸水、设备短路或线路停运，其停电时间长、故障损失大，严重时甚至造成人员伤亡。尤其是我国东南部沿海地区，其梅雨季节降雨量较多，山洪、泥石流灾害频发。一旦冲击水电站，可引起突发性水患，造成水淹厂房事故。基于此，应针对水电站的地理空间信息，设计水淹厂房监测预警系统，进行风险防控和应急处置，以提升水电站运行的安全效益和经济效益。

1 水电站概况

新丰江水电站位于广东省河源市，于1960年10月建成并投入使用，共装有4台混流式水轮发电机组，总装机容量达355 MW。

新丰江水电站是广东省最大的常规水力发电站，其中，发电机层高程为44.75 m，水轮机层高程为39.00 m，伸缩节廊道高程为31.00 m，集水井高程为25.50 m；水泵最大排水能力为1 177 m3/h。

2 水电站水淹厂房风险要素分析

新丰江水电站投入运行时间较长，排水管路老化情况较为严重，在恶劣天气或管道锈蚀后，很容易引发水淹厂房事故。梳理近5年来的水电站事故台账，发现水电站重大事故灾害中水淹厂房概率达到5.8%，远超水电站其他事故类别。上述事故中约70%为暴雨导致，30%为管路漏水造成。新丰江水电站水淹厂房风险要素具体情况如表1所示。

表1 新丰江水电站水淹厂房风险要素

环境要素。暴雨天气容易导致新丰江水电站上下游水位上涨，超过安全水位后可能导致水淹厂房。同时，暴雨天气还容易造成山体滑坡、泥石流等，使新丰江水电站排水沟阻塞，导致水电站水位暴涨，致使水淹厂房。

设备要素。新丰江水电站已投入使用达64年，水路管道及排水装置检修更换中存在诸多隐蔽风险，在检修过程中须全面重视。

人员要素。人员操作不当时可能导致管道破裂、孔隙漏水等，进而导致水淹厂房。这类事故在同类水电站中屡次发生，须进一步加强检修培训，保证操作的科学性和规范性。

3 水电站水淹厂房监测处理方案

3.1 在线监测

新丰江水电站在线监测系统结合供水管道和排水管道情况，设置8类水源监测点。然后再利用智能监测系统，进行水位的实时监测，及时判断水淹厂房的风险系数[1-2]。

明确水源监测点。在线监测系统主要监测集水井水位；伸缩节廊道水位；水车室顶盖水位；水电站旁通阀廊道供水管道，90 m高程处的平台供水管道，大坝左右岸供水管道水位；厂房排水沟水位；厂房尾水水位；伸缩节钢管或供水管路水位；钢管人孔或尾水人孔水位[3]。

构建在线监测站。监测站由信号采集、通信传输和应用系统3部分组成。在线监测时将水位传感器分别置于8类水源监测点，用于采集实时水位数据[4]。前端信号经无线传输模块上传到ARM处理器，由专家诊断系统评估，诊断是否存在水淹厂房的风险，如图1所示。

图1 在线监测系统

采集模块主要包括水位传感单元、模数转换单元和信号放大器。在水位传感器获取水位信息后，须进行信号放大并降噪处理，最大限度降低由环境引起的信号干扰[5]。该操作过程中应根据信号处理流程选择对应接口，同时设置client/server通信服务模式实现内外通信传输，利用ACSI标准与变电站在线监测系统连接，从而形成完整的信号采集通道，以提升水位监测的可靠性和准确性。同时，在信号采集过程中还采集地理信息系统中关键数据，结合环境参数、空间参数等，为水淹厂房诊断提供全面参考依据。

通信单元主要包括UART接口、ZigBee无线接口、USB接口、Wi-Fi接口等。水电站中采用有线通信施工难度大、成本高，故本次水淹厂房在线监测系统设计时采用ZigBee和Wi-Fi网络，通过无线信号发射器和接收器，实现信息的可靠传输。同时，为保证接收效果，在信号传输过程中对模拟量进行转换，通过ARM处理器将传输到的模拟量转变为数字量，并通过技术指标进行8类监测点水位数据整理和打包[6]。

应用单元主要包括ARM处理器、存储模块、电源模块和用户终端。在数据传输到ARM处理器后直接预处理，进行数据归集和分类。然后再传输到用户终端中，通过专家诊断模型和水淹厂房历史数据，进行智能诊断，确定监测点风险指标及水淹厂房特征值，判断是否存在水淹厂房的可能性，展开风险预警和事故处置[7]。

3.2 防控处理

3.2.1 事前防控

建立水淹厂房风险预警机制，对水电站运行情况进行日常性检查和阶段性检修，消除水电站供水系统和排水系统的漏水隐患；形成水淹厂房后勤抢险小组，由3级管理人员参与，选取经验丰富的检修人员为主力，就历年来的水淹厂房事故进行演习，对应急演练情况进行打分，增强人员风险意识和事故处理能力，最大限度避免同类事故发生。

如2023年新丰江水电站针对“1号机钢管排水阀法兰爆裂，大量喷水，水泵室大量进水，集水井水位快速上升并很快淹没水泵室地面”的险情展开应急演练，按照“判断—汇报—紧急处理—指挥组织—人员安排—事故处理—人员疏散—现场管制—应急预案”流程进行评价，确定各项完成情况，指出应急演练中的不足之处，从而提升水淹厂房事故的防控效果。

3.2.2 事中管控

水电站运行过程中若出现排水不畅、渗水冒水等问题时，应针对具体情况及时展开现场管控，如：

排水沟阻塞时，抢险人员应第一时间关闭发电机层安装间上游侧卷闸门和下游2个侧门，对厂房及外部水沟进行疏通，加快排水速度。

尾水水位过高时，抢险人员应及时用木头、沙包等对水轮机层排水口进行封堵，将蓄电池室门前至尾水门侧、蓄电池室下尾水门严密封堵，避免出现漏水和冒水现象。

集水井淹没时，运行当值人员应将LCU7柜上的1、2、3、4号排水泵操作条件开关放“切”位，启动伸缩节廊道的紧急备用泵排水；若排水效果欠佳，则须进一步人工排水。

伸缩节钢管或供水管路、钢管人孔或尾水人孔爆裂大量漏水时，运行当值迅速判断是哪台机组钢管或尾水人孔破裂，立即手按中央控制室或LCU柜的“紧急停机下闸”按钮，进行紧急停机和下闸门，并关闭水系统和伸缩节钢管处供水阀，启动排水泵和紧急备用泵。

尾水人孔或钢管人孔大量漏水时，应逐一检查工作闸门和旁通阀是否就位，然后启用排水泵和紧急备用泵。若漏水量太大，须切断来水并停机，直至检修完毕后重新投入运行。

水轮机室大量冒水、水从水轮机室溢出时，运行当值人员应立即在中央控制室或LCU柜远方落下该台机组进水口工作闸门至底部，切开机组漏油泵动力电源开关；然后再安装临时抽水泵，直至积水全部排走后，进行水轮机组检修。

在旁通阀廊道供水管道、90 m高程处的平台供水管道、大坝左、右岸供水管道爆裂大量漏水时，应先确定供水管道破裂区域，然后到现场检查积水情况，有针对性地停机检修。

3.2.3 事后处理

水淹厂房事故发生后应建立专项台账，对本次事故情况、风险要素、管控措施等进行详细记录，以便于同类型事故再次发生时有效应对，最大限度降低由该类事故造成的水淹损失。此外，在事故处理完毕后，还须进行事故反思，就水淹厂房处置方式进行交流和总结，不断优化和完善风险防控预案，为水电站运维管理提供有效参考依据。

4 结束语

水电站运维管理过程中应全面重视水淹厂房事故，构建水淹厂房在线监测系统，就水电站水源监测点的水位变化情况，分析是否存在水淹厂房的风险并及时应对。针对水淹厂房事故，不断规范和完善应急处置程序，建立快速、有效的应急救援机制，形成科学、高效的应急处置预案，这样才能够确保电网稳定运行，预防和减少突发事件造成的人身伤害、财产损失和社会影响。