白盆珠水庫“8.16”事故淺析及防洪應急電源設計

劉 洪,王 梓，程永東,王達劍

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水利重點科研基地,廣東 廣州 510635)

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白盆珠水庫“8.16”事故淺析及防洪應急電源設計

劉 洪,王 梓，程永東,王達劍

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水利重點科研基地,廣東 廣州 510635)

2013年第11號超強臺風“尤特”在廣東沿海地區登陸,大范圍的強降水,造成白盆珠水庫下游河道兩岸及上壩公路邊坡塌方、發電廠房進水、主副壩電源中斷、水庫大壩泄洪閘門無法開啟的嚴重事故。通過總結事故的教訓,對水庫原防洪應急電源進行改造設計,確保新建的防洪應急電源符合要求,保障水庫大壩及電站運行人員的安全。

防洪；應急電源；設計

1 工程概況

白盆珠水庫位于東江一級支流西枝江上游的惠東縣境內,是一座以防洪、供水為主,兼顧灌溉、發電及改善航運、水環境等綜合利用的水利樞紐工程。電站總裝機12 MW×2,平均年發電量8 600萬kW·h。調節下游航深,枯水期從0.4 m提高至 0.8 m；枯水期調節下游供水,保障工農業生產和居民生活用水。

水庫正常水位76.00 m,1 000年一遇設計洪水位85.54 m,5 000年一遇校核洪水位87.03 m,10 000年一遇校核洪水位87.65 m,水庫總庫容11.56億m3,屬I等大(1)型工程。

樞紐由攔河主壩(含混凝土壩、溢流壩)、副壩(均質土壩)、灌溉涵管、壩后電站、變電站及過壩運輸碼頭等組成,是保護下游一市一縣二區(惠州市、惠陽區、惠東縣、惠城區)、惠州機場、京九鐵路和廣汕公路等的重要工程措施。

2 事故現象及原因分析

2.1 “8.16”特大洪水造成嚴重事故

2013年8月14日15時50分,第11號超強臺風“尤特”在廣東省陽江市陽西縣溪頭鎮沿海地區登陸。臺風中心區最大風力達14級,并帶來大范圍強降雨。據統計,14日08：00—19日08：00,“尤特”給廣東921個氣象站帶來250 mm以上的降水,其中惠東縣高潭鎮錄得全省最大雨量1 145.6 mm。

強降雨造成白盆珠水庫下游河道兩岸及上壩公路邊坡塌方、電站進場公路大門段坍塌、生產管理用房倒塌、發電廠房進水、水輪發電機及部分機電設備淹浸、主副壩電源中斷、水庫大壩泄洪閘門無法開啟、副壩防汛公路局部淹沒(水深達2～3 m)、左岸水工觀測通道及觀測點被沖毀等嚴重事故和經濟損失。

2.2 事故原因分析

主壩主要用電設備包括：溢洪道工作閘門啟閉機2臺、底孔事故閘門啟閉機2臺、電站進水口事故閘門啟閉機2臺、檢修閘門啟閉機1臺等。壩頂電梯房處設有大壩動力配電房,大壩動力電源由雙電源供電,電源均由壩后電站站用電系統引來,其中一回引自站用電I段母線,另一回引自站用電II段母線。站用電系統由2臺315 kVA站用變壓器分別供給I段母線、II段母線。其中I段母線另外設有1臺150 kW柴油發電機組作為應急電源。

造成水淹廠房及閘門無法啟閉的主要原因是站用電系統供電中斷,而造成站用電中斷的原因有兩個:一是2臺站用變壓器及柴油發電機組的布置和高程設計不合理,電氣設備安裝高程太低。8月16日12：00,白盆珠水庫按三防指令打開溢洪閘門泄洪；17日21：46,打開底孔閘門參與泄洪。在底孔閘門泄洪時,因下泄洪水受河道邊坡的阻擋反彈,強大的水流通過路面涌入廠房,使整個站用電系統供電中斷,導致排水泵站無法啟動排水；同時,泄洪閘門也因失電無法操作。二是除柴油發電機外,在空間位置上未設置獨立的網電。

總之,白盆珠水庫的站用電在安全性、可靠性和完整性上,存在著嚴重的問題和安全隱患,不能夠應對特大暴雨、水淹廠房等突發事件。這些事件的發生,嚴重地威脅著水庫大壩及電站運行管理人員的安全。

3 防洪應急電源建設與設計

3.1 建設內容[1]

在認真地總結事故教訓的基礎上,必須對原水庫防洪電源進行科學規劃、合理設計和改造,以確保新建設的防洪電源符合要求、保障水庫大壩及電站運行人員的安全。因此,白盆珠水庫大壩防洪應急供電工程建設任務是：改造現有大壩配電系統,增設一回10 kV線路及一臺應急柴油發電機,在站用電系統電源全部中斷供電的極端情況下,保證大壩防洪設施,以及電站廠房內重要設備的正常供電,從而提高供電的安全性和可靠性,保證白盆珠水庫樞紐的安全可靠運行。

白盆珠水庫大壩防洪應急供電工程建設主要內容：

“忽聞教堂鐘聲、工廠汽笛聲，以及廠外歡呼聲與歌唱聲同時并作，余輩驚向何故？始知休戰條約已簽訂，戰爭從此可以終止矣！此何日也？記之永久不忘之，1918年11月11日也。是日，各種工作各地戰事自11點起一律停止……”

1) 增加一回10 kV輸電線路,T接入壩區附近的10 kV配電網。線路采用10 kV高壓電纜埋地敷設引來,距離420 m。

2) 新裝200 kVA美箱式戶外終端型變電站1座。

3) 在主壩左側壩頂回車場新建柴油發電機房1座,面積26.5 m2；新裝150 kW柴油發電機組1套及低壓配電柜1套。

4) 更新改造壩頂動力配電柜2面。

5) 新敷設1回低壓動力電纜,由新建壩頂配電房引至壩頂動力配電柜；新增設1回壩腔動力電纜,由新建壩頂動力配電柜引至壩腔動力配電箱。

3.2 設計特點[2]

1) 白盆珠水庫大壩防洪應急主要用電負荷統計(見表1)。

表1 白盆珠水庫大壩防洪應急主要用電負荷統計

根據負荷統計,計算最大負荷為242 kW。功率因數取0.8,設備效率取0.85,負荷率0.85,同時率0.6,因此計算最大容量為181.5 kVA。擬選擇200 kVA終端型美式箱變1套,150 kW柴油發電機組1臺。

2) 設備布置

本工程主要電氣設備及建筑物布置在壩頂回車場,共設置箱式變電站及柴油發電機房,壩頂動力配電房按現狀不作改造,僅更換改造兩面壩頂動力配電柜。電氣設備布置緊湊,有利于主要電氣設備之間的電氣聯接和安全運行,且安裝檢修維護方便。

根據現場地形條件及設備情況,箱式變電站布置在回車場上游側角落,柴油發電機組緊靠箱變下游側布置,為方便設備搬運及運行維護,設備和建筑物之間設置必要的通道。

3) 3路獨立電源

白盆珠水庫屬I等大(1)型工程,供電負荷級別為一級。一級負荷的供電要求是：應由兩個電源同時供電,當一個電源發生故障時,另一電源應不致同時受到損壞,確保維持繼續供電。

新建防洪電源,設計上采取了3路獨立電源供電(見圖1)。

①第1路引自站用變電站,作為泄洪閘門、照明等的常用電源。

②第2路引自主壩下游370 m處的一回10 kV配電網,在該線路左岸門型架處T接入,由1回 10 kV高壓電纜埋地敷設引入,當站用電中斷時,接替站用電供電。

③第3路引自新建柴油發電機組。由于10 kV配網地處山區,雷雨天氣時常出現跳閘停電情況,為提高應急供電可靠性,在新建配電房內增設1臺150 kW柴油發電機組。當站用電和10 kV配網中斷時,作為應急供電電源,確保樞紐一級負荷維持繼續供電。

圖1 輸電線走向示意

第2、3路電源的引入電均在壩頂以上高程,從工程措施上確保了防洪用電的安全性和可靠性。

4) 注重消防安全[3]

①上壩公路、壩頂回車場,可滿足消防車的通行和救援行動。

②柴油發電機房、戶外箱變、高低壓配電室,按消防規范要求,采用防火墻、防火門、防火隔離等設施,設置火災自動報警裝置、固定和移動滅火器、事故照明及疏散指示標志等,以確保電氣設備和人員安全(見圖2)。

圖2 柴油發電機房平面布置示意

4 結語

白盆珠水庫防洪應急供電工程初步設計已順利通過審批。目前,工程正按照批準的設計方案進行施工,預計在2016年汛期前完工。新建防洪應急電源工程設計上采取了3路獨立電源,且2路引自壩頂以上高程,確保了防洪用電的安全性和可靠性,不會再次發生水淹廠房等嚴重事故。

[1] 惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司.白盆珠水庫防洪應急供電工程初步設計報告[R].惠州:惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司,2015．

[2] 廣東水科院勘測設計院.白盆珠水庫防洪應急供電工程初步設計技術審查報告[R].廣州:廣東水科院勘測設計院,2015．

[3] 建筑設計防火規程：GB 50016—2014[S]．北京：中國計劃出版社，2014.

(本文責任編輯 馬克俊)

Analysis of Baipenzhu Reservoir “8.16” Accident and Design of Flood Control and Emergency Power Supply

LIU Hong, WANG Zi，CHENG Yongdong, WANG Dajian

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangdong provincial key scientific research base, Guangzhou 510635,China)

No.11, 2013 super typhoon UTOR in coastal areas of Guangdong landing, a wide range of heavy rainfall, resulting in Baipenzhu reservoir downstream river and dam highway side slope collapse, power plant water, interruption of power supply of main and auxiliary dam, reservoir dam spillway gate cannot open the serious accident. By summarizing the lessons of the accident, the original flood control emergency power supply was transformed and designed to ensure the new flood control emergency power supply to meet the requirements, and ensure the safety of the dam and power station operators.

control flood; emergency power supply; design

2016-01-07;

2016-02-01

劉洪(1987),女,本科,工程師,主要從事水利水電工程設計、安全鑒定及咨詢工作。

TV697.1+3

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1008-0112(2016)01-0049-03