水电站防水淹厂房系统设计与分析

水电站防水淹厂房系统设计与分析

唐文利 王考考 鲁加童 石先红

安徽响水涧抽水蓄能有限公司 安徽 芜湖 241000

摘要：水电站由于厂房布局特点，长时间以来使得水淹厂房为水电站核心风险，常常会带来较大的后果。设计健全的防水淹厂房系统，可以及时找到异常，短时间内切断事故水源，有效降低损失与伤亡，现如今，伴随着无人值班深入落实，推动系统设计更加完善。本文以某一水电站为例，进行了以下方面的探究，以期能为有关人员提供参考。

关键词：水电站；控制策略；防水淹系统；事故水源

引言：水电站工作中可能因为厂房管道渗漏，雨水流入，设备出现异常，造成厂房内严重积水，引起水淹厂房事故。对此，就防水淹厂房系统而言，它为一项行之有效的技术举措，能够确保水电站工作的安全与可靠，当运行区域出现漏水等不良现象时，系统需要及时收集报警信号，助于有关工作者短时间内实行应对举措，尤其是主厂房与设备区，一旦出现该事故，系统应该能按照已设置的动作对策，智能把机组停机，以便能够截断水流，确保设备、厂房等的安全。

1.事故水源分析

系统是否健全与可靠，很大程度上取决于事故水源分析。对此在综合分析的基础上，得知该水电站按照厂房设计结构，一般有着下述事故水源，也就是交通洞和洞口、中间层、水轮机层、水轮机室、蜗壳进人门区域，对此，本文将从这些方面进行分析，旨在能为相关人员提供参考。（1）交通洞和洞口。以这两个区域来分析，容易引起事故水源为滑坡致使雨水倒灌、管道破裂^[1]。在出现倒灌以及管道爆裂的情况下，容易导致设备被坏、厂房被淹等。（2）中间层。在主厂房中间层存在着多个设备，比如用电系统、供水管道，在副厂房中设置有消防水管路，在借助楼梯作用之下，母线洞能够通向主变洞区。根据这一层来分析，容易引起的事故水源较多，尤其是雨水倒灌、水管以及管路爆裂。（3）水轮机层。在这一层之上是中间层，之下是廊道层，设置有排水管路以及滤水器等，在一号机组段，还设置有排水泵与管路。在管路爆裂以及渗漏的情况下，都容易引起水淹厂房。（4）水轮机室。这一处容易引起的事故水源为顶盖。在其出现爆裂时，压力水源短时间内涌进机室里面，有的时候还会淹满机坑，所带来的后果是相当严重的。（5）蜗壳进人门区域。在发生法兰密封不到位、进人门爆裂等现象时，水会流到廊道层，容易造成水淹厂房事故，这个时候，紧急停机可以降低影响。另一方面，由于这一处正对楼梯，不易产生高水位，所以布置了挡水坎，其高度大概有0.1米，通过设置排水口，避免严重漏水，将水淹厂房事故扩大化。

2.事故水源监测以及控制对策

在无人值班方面，该系统为不可缺少的技术条件，一旦发生水淹事故，应当立刻报警、实行有关的动作策略，甚至可以实现紧急停机。所以，系统设置需要确保可靠与健全，避免出现信号误报。设备选型要合理；液位开关设置要科学，并且要保证系统的可靠。当选取监测设备时，针对液位开关，需要考虑起码两种原理不一样的设备，进一步来开展识别，保证信号的精准以及可靠。（1）系统总体设计。系统设置有控制器一二号柜，把有关的报警信号送至控制柜之后，通过其作用，把开关信号送到LCU柜内，全部液位信号由系统进行逻辑判断，在此基础上，用在报警方面。为易于对系统进行检修，设计出口硬压板，并且也设计软压板。所有控制柜都通过双电源供电，选择400伏特供用电系统，以便能够保证正常供电。

（2）液位开关选取。在水位测量方面，一般有两种方式，也就是接触式以及非接触式，前者又包括电极式与浮子式等，这些被采用的几率较大。非接触式测量通过融入多项技术，进而达到信号收集的目标，像超声波技术。在发生水淹事故的情况下，水往往发生于较为宽阔的场地，从初期状况来分析，水位并不稳定，所以就浮子式液位计来说，其适用性较差。而对于电容式液位计，在介电常数方面，因为水和空气存在差异，在接触探头的时候，促使继电器动作，探头材质有着系列突出的优势，被氧化的可能性不大，抗污染效果理想，信号相对可靠；对于电极式液位开关来讲，其根据液体导电性，对液位实行测量，运行原理不复杂，但是也存在不足，长时间浸泡探头，可能会造成其被氧化，影响信号的精准，然而运用在该系统时，电极一般不与水接触，易于对设备进行维护。所以，该水电站选择以上两种液位开关，进一步来开展水位监测^[2]。

（3）布置和控制对策。结合事故水源来设置液位开关，都设计1、2级报警，在完成逻辑判断之后，信号应用于报警，并且按照信号等级，向相关人员实行信息报送，保证及时获取报警信息，有效开展检查处理。第一，交通洞设置1只液位开关，将其布置于交叉位置，和洞口之间有着一定的距离，难以短时间内监测水情，所以配置防洪门。在这一位置设计驼峰，以避免雨水倒灌，并且布置1只液位开关，信号仅仅应用于报警。如果出现水管爆裂，水将流到集油池，一旦超过合理高度，会促使信号器动作，在水溢出来之后，会流到母线层，所以只要应用于报警，在释放信号后，停止阀门能短时间内切断事故水源。第二，针对中间层而言，其事故水源一般源于以下两点，一是管路渗漏，二是主变洞来水，因此针对电缆廊道，在其内配置1只液位开关，以便能够更好检测水情，信号仅应用于报警。第三，在供水区设置1只液位计，排水区设置1只液位开关，报警信号通过逻辑判断之后，送到机组LCU。第四，对于水轮机室来讲，其事故水源一般源于顶盖，在其出现爆裂时，水会流到机坑里，所以在其中配置液位开关，信号动作于逻辑判断。为促使更加可靠，在机坑内设置2只液位开关，在信号都动作的情况下，LCU应用于跳机。第五，在蜗壳进人门位置，配置1只液位开关。由于这一处正对楼梯，在存在严重漏水的情况下，事故水源不易在这一区域产生高水位，所以设计了水泥围堰，其高度大概有五厘米，避免严重漏水时，造成信号拒动。信号应用于报警，并且在经过逻辑判断后，应用于跳机。

结论：总而言之，该水电站从投产发电以来，按照现场具体运行状况，对现有系统开展了相关改造以及测试，基于对事故水源的深入分析，完善液位开关设置处，健全系统控制策略，把系统每一项报警及跳机功能投入，对该系统设计起到一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]吕惠青,张甜,蔡智勇.杨房沟水电站防水淹厂房控制保护回路设计[J].四川水利,2021,42(04):83-85.

[2]张春锐.水电站防水淹厂房系统设计与分析[J].自动化应用,2020(01):110-112.