官地水電站動水落門試驗探討及應用

劉林 向炳

摘 要：水輪發電機組進水口快速閘門是水輪發電機組的生命線，其能否快速落下并有效截斷水流將直接關系著水輪發電機組在事故情況下能否安全停機。文章針對進水口工作閘門的動水落門試驗方法及實際應用進行探討，為機組遇事故情況需動水落門停機提供試驗依據。

關鍵詞：動水落門；試驗；探討；應用；官地水電站

1 概述

進水口快速閘門作用為在機組事故時快速落下，截斷水流，防止機組發生飛逸導致事故擴大。官地水電站共裝4臺60萬千萬混流式水輪發電機組，額定水頭115m，額定過機流量586m3/s。進水口快速閘門本體采用平板鋼閘門。液壓系統采用武漢力地QKPY-3200/4500-14.5型液壓啟閉機，液壓啟閉機液壓回路上設計有事故快關手動閥門，在電氣控制部分快速落門功能失效后可通過開啟該閥門實現快速關閉閘門。控制系統采用四川中鼎設計的快速閘門控制系統。設計有閘門開啟及快關功能，可實現液壓啟閉機正常情況下的起落門以及事故情況下的快速落門功能。閘門關閉時靠自重落門，由全開落至全關時間約為3分鐘，閘門由全關開啟至全開時間約為18分鐘。

2 動水落門試驗目的及條件

2.1 試驗目的

為機組在事故情況下需要動水落門停機時提供試驗依據和積累實際操作經驗。

2.2 試驗條件

進水口快速閘門控制系統上靜水起落門試驗已完成；CCS上遠方落門試驗已完成；進水口快速閘門液壓啟閉機事故快關閥快速落閘門試驗已完成；調速器電調、機調柜上緊急停機按鈕能正確動作；水機保護、計算機監控系統、中控室緊急停機屏上緊急停機按鈕能正確動作并啟動相應停機流程；水輪發電機組各保護系統試驗已完成。

3 動水落門試驗方法

機組并網帶600MW負荷，并退出安控裝置上相應機組切機功能；將進水口快速閘門控制方式切至切除，開啟進水口液壓啟閉機事故快關手動閥，并監視進水口工作閘門全關；監視機組負荷降至100MW時，拉開發電機出口開關將發電機解列滅磁，手動幫助機組停機；試驗完畢檢查無異常后，對壓力管道進行充水，并將進水口工作閘門提至全開，將進水口閘門恢復至正常運行方式，機組正常備用。

#2機在首次檢修完畢后完成了在600MW負荷下動水落門試驗，此次試驗中機組負荷由600MW降至100MW用時2分鐘，同時壓力鋼管壓力由1.20MPa降至0.5MPa，壓力鋼管內的積水被迅速的排出。試驗結果表明：進水口液壓啟閉機，啟閉機門槽，壓力管道，土建工程均能滿足機組在滿負荷情況下動水落門條件，機組壓力鋼管內的積水能迅速的排出，為機組在緊急情況下需要動水落門時提供了試驗依據。

4 動水落門試驗過程存在的風險及預控

在進水口閘門快速關閉的過程中應密切監視機組負荷，在機組負荷降至30～50MW時及時將機組解列滅磁，防止機組未及時解列導致機組逆功率運行對水輪發電機組造成二次損壞，必要時可直接啟動機組事故停機流程將機組緊急停機。

在進水口閘門快關過程中，若發生進水口閘門在下落過程中停止在中間某開度時，應暫停試驗，并不得在機組未停機的情況下開啟進水口工作閘門。此時應及時將機組停機后再開啟進水口工作閘門，必要時落進水口檢修閘門后對進水口工作閘門進行檢查處理。

5 動水落門停機的應用

引水隧道發生事故時；導葉剪斷銷多個剪斷；調速器供油管路跑油導致機組導葉不能關閉；水輪機調速器接力器與控制環之間的連接件斷裂，例如：接力器活塞桿經長時間運行后疲勞斷裂。為盡快排出流道內的積水和最大程度上的保護設備均需要進行動水落門停機。

當發生事故需要落門停機時，機組的負荷可在0～600MW間的任意一個負荷值，在需要動水落門停機時，須提前與調度聯系并得到其許可。并申請調度同意退出安控裝置上相應機組的切機功能，防止安控裝置動作切除相應機組時導葉迅速動作，對機組調速器系統或過流部件帶來二次損壞。

當發生事故需要動水落門停機時，落進水口閘門可采用在CCS上遠方落門；進水口閘門現地控制柜上快速落門；開啟液壓啟閉機上事故快關手動閥進行落門。可根據事故時設備狀況進行選擇，一般優先按照CCS上遠方落門、現地控制柜上快速落門、開啟事故快關手動閥順序進行。

流道、蝸殼進人門或尾水管進人門發生事故跑水，可直接采用關閉導葉的方法停機，落下進水口工作閘門后，當機組負荷降至30～50MW時可直接啟動事故停機流程，啟動事故停機流程可在電調柜、機調柜、水機保護屏、中控室緊急停機屏、CCS上啟動事故停機流程。此時應盡可能使負荷在降至較低時再啟動事故停機流程，此種方法能盡快的將壓力管道內的積水排出，減少流道內的積水流入廠房。

導葉剪斷銷多個剪斷時，此時多個導葉因剪斷銷剪斷無法關閉；水輪機調速器接力器與控制環間的連接件斷裂時，為防止調速器接力器連接件受力不均，不能采用關閉導葉的方法停機。該兩種情況采用解除事故停機流程至主配和事故配壓閥間的接線，退出發電機保護柜上啟動監控停機流程和水機保護停機流程壓板，拉開電調柜、機調柜電源開關，防止事故停機流程啟動關閉導葉，損壞機組過流部件。在進水口工作閘門全關后，監視機組負荷下降至30MW～50MW時，CCS或現地手動拉開發電機出口開關、滅磁，手動幫助將機組停機。

在發生機組流道破壞需要緊急將流道中的水排出時，需盡可能多的將流道內的積水排出，此時在動水落門后，機組負荷越小解列機組，流道中所剩余的積水越少，對此類的事故處理越有利。

在發生導葉剪斷銷剪斷和調速器接力器與控制環間連接件斷裂時，事故前導葉開度越大則機組盡量在小負荷時解列，防止機組過速。機組負荷越小的情況下解列機組，越能迅速的將流道內積水排出，同時也能有效控制機組在解列后轉速的上升。

在事故情況下動水落門停機后，通常需要將機組流道中的積水全部排出，因此在進水口工作閘門全關后，須做好防止進水口工作閘門誤動措施，確保機組安全。此時應對進水口工作閘門及機組相應部件進行全面檢查。

6 結束語

水輪發電機組進水口工作閘門動水落門試驗不僅檢驗了閘門的土建和機電設備在動水情況下落門的工作性能，同時也為機組在緊急情況下需要動水落門停機時提供了試驗依據。在實際情況中需要動水落門停機時，需要根據當時機組的具體情況制定出符合當時實際情況的動水落門停機方案，以最大限度的減小動水落門停機過程中的風險，防止機組事故的進一步擴大。

參考文獻

[1]田濤，張萍，冀梅仿.葛洲壩電站機組進水口工作門動水落門方案編寫及探討[J].華中電力，2010，2.

[2]曾文英，劉萬平.萬安水電廠進水口事故閘門滑塊改造[J].西北水電，2012，增刊1.

作者簡介：劉林（1986-），男，本科，雅礱江流域水電開發有限公司，主要從事水電站運行工作。