姜泉泉 何明 郭波

摘 要：径流式电站引水式开发排水设施的运行工程无法在开展机组的同时进行甩负荷真实演练，仅能为预演或人为干预演练。发生机组甩负荷时可能造成的安全影响非常大，应急响应机制与处置程序也需清晰。为确保径流式电站引水式开发无侧向堰体前池水工建筑物的安全运行，文章通过分析各个系统当前危险性因素及叠加，确定可能发生的运行风险，综合不同系统的功能，进行相对应的综合处置方式。按照水电站前池的启闭机设置型式、供电与通讯方式，提出了在不利运行方式下各种处置措施，主要在设备配置和改造提出了部分理解与建议，能够为整体工程安全运行提供改造与运行方式的建议。

关键词：安全运行 负荷 径流式电站 电源 通讯

径流式电站引水式开发通常具备长渠道引水系统，设置压力前池，形成集中水头差发电。由于大部分渠道为动力渠道引水，且前池基本处于全开放，水电站逐步趋于智能化，发电出力受区域分布限制情况不一，各区域负荷分配也呈现早晚高峰，也对径流式电站的各种调整提出了要求，对其引水量也提出了相应变化。引水量在满足水电站产生效益的同时，渠道超高库容均不大，也是一个较大的隐患。在发生全场失电，设备黑启动失效，设备可靠性与人为处理时出现失误，将可能造成较大事故。

无溢流排水设施压力前池，基本建筑物为进水闸、冲沙闸、拦污栅、泄水闸门，布置方式基本为侧向引水，正向排沙，泄水。正常运行渠道引水应通过进水闸进入发电机组，然后由尾水排出。未通过机组排出的水应通过泄水闸排出，泄水闸门动作的可靠性尤为突出。

1.前池泄水排冰闸门可靠运行

前池闸门电源及通讯设置方式：通常情况下为舌瓣闸门、平板闸门、弧形闸门，启闭机分为液压启闭机，固定卷扬式启闭机。电源通常情况分为厂用电，外来电源作为备用电源，柴油发电机作为事故电源。通讯为控制电缆，光纤通讯为主。根据建设方式，基本为一主一备，且分别位于不同区域，位置条件，安全可靠。由于各類通讯出发点与源头均需进入机组监控系统或前池监控系统，电源系统通常也为厂用电由厂房提供（备用电源也可能从厂房提供），备用电源基本地方电源提供，其进入的节点均为启闭机操作电源。即通讯与电源均存在共同进入系统的同一点，就可能存在主备用通道与电源通道同时消失的可能。

2.运行电站机组甩负荷条件分析

所有响应时间为渠道及前池安全超水量与可泄流通道水量之间差值与来水所用时间约束。

机组甩负荷时相应厂用电系统运行方式分为分段运行方式和联络运行方式两种。

2.1厂站内部运行导致

在正常运行情况下，所有引取水量均可按照机组发电泄流进入尾水，以下为几种运行风险因素：

（1）单台机组或多台机组甩负荷情况

仅为内部原因机组甩负荷，送出线路完好，厂用电可由机组或有送出线路返送电供给。前池厂供电未消失，通过监控系统自动或手动将前池排水闸门启动，通过前池闸门泄流情况进行开度设置，作为安全运行预警方式。

（2）单台机组或多台机组甩负荷，厂用电系统消失

机组甩负荷后，厂用电消失，直流系统为监控系统供电，前池应设置10kV或相应等级的备自投装置，启动备用电源；前池排水闸门启闭机监控操作系统应设置直流备用电源。

如外来电源或厂房系统第二回备用电源消失，柴油发电机事故电源需要实现自动启动，自动启动时间及自动化响应时间需要小于渠道漫渠风险时间。柴油发电机启动后作为启动电源，根据机组运行情况与泄流情况进行泄流，并同时关闭枢纽进水闸门，如机组甩负荷全停后。

（3）引水渠道引水量及大坝或枢纽部位进水闸启闭机、前池启闭机同步操作，操作方式根据负荷情况与处理情况进行相应调整。

2.2厂外因素分析

接入电源消失，送出线路电源消失即机组全部负荷无法送出，即厂用电与外来电源同时消失，机组正常情况下均转入空转态，可持续机组可通过空转泄出部分水量。机组通过黑启动方式直流向励磁供电，机组进入发电状态，可恢复厂房用电。前池柴油发电机实现自动启动，可通过前池监控操作系统打开排水闸门，进行安全排水。

2.3极端方式

大风、暴雨线路甩负荷，厂用电消失，前池外来电源消失，通讯线路中断情况。

该方式下柴油发电机仍可自启动，但由于外来通讯设备也无法提供控制操作信号，闸门无法操作，前池监控系统也可通过直流蓄电池供电，具备动作功能。在该方式下设置一紧急按钮，设置于厂房内，通过相关外来信号或在厂站内部设置区域无线控制系统，再通过监控操作系统发出开启排水闸功能。

3.探讨解决方式

3.1通过工程措施解决

此方式基本为在前池部位设置溢流堰体，超过引取流量的水量通过溢流堰体汇集到泄水通道中，该方式可避免环境不可靠因素、设备不可靠因素与人为不可靠因素。但部分工程已完成建设，无法进行相应工程改建，需要通过加强设备可靠性增强工程整体安全。

3.2通过设备方式解决

（1）对于前池电源系统基本采用均采用交流电源，前池所有启闭设备通常配备交流电动机，对于关键部位，可能存在柴油发电机不不具备失电自动启动并向前池各交流电动机供电情况的，可设置直流蓄电池，并通过将关键排水闸门电机改变为直流电机，设置逆变，可在厂用电交流电、外来交流电与柴油发电机均无法正常工作时，依靠外来电源。

（2）对于通讯中断情况，需要通过GSM、GPRS、北斗及其他方式向前池监控系统发出指令，开启排水闸门，确保甩负荷多余水量安全排出。

以上两项方式适合前池排水闸门为开启方式采用电动机开启，即提升开闸排水。

（3）对于舌瓣门，可通过在启闭机抱箍侧增加直流电机，直流电机采用直流蓄电池供电，或采用消防用不间断EPS向启闭机抱箍供电。在出现极端危险因素时，通过区域内可用移动信号启动直流电机，松开抱箍，闸门自动落下，保证闸门安全落下进行排水，通过设置时间继电器确定闸门抱箍撬动时间，闸门全开时合上抱箍。

3.3加强人员培训以及设备巡检

通过现象对事故预判，经常性开展演练工作，做到应急响应，做出正确操作。

设备运行中难免存在运行方式单一，存在磨损与消耗，需要生产运行人员定期检查，并对电源线路，通讯线路，启闭机，监控系统端子等部位进行检查，维护，确保各部位设备安全可靠。

4.结束语

综上所述，规范提出非自动调节渠道电站前池的泄水建筑物，宜采用侧堰式泄水道，其泄流能力应满足电站全部机组丢弃负荷时的最大流量要求。对计划建设的电站增加溢流设施、地形等其他因素导致无法建设的，在设备可靠性上需加强相对应设备及监控操作的可行性，增加电源可靠性评价与实施。已建成径流式电站若具有压力前池部位，需通过水量分析前池风险因素控制时间，并设置设备开启保证时间与人员分析每一步流程时间，确保设备判断启动时间最少，设备运行逻辑合适，人员预判到位，确保运行中的电站在出现特殊情况下的安全泄水，确保整体工程安全。对于通讯方式，则应根据目前电厂智能水平，逐渐增加通讯的备用通道与接收方式，以最终确保径流式电站引水式开发排水设施安全运行。

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