水電站水淹廠房風險要素分析及處理方案

黃赟軻

（廣東粵電新豐江發電有限責任公司，廣東 河源 517000）

在水電站運行過程中水淹廠房危害極大，易造成裝置浸水、設備短路或線路停運，其停電時間長、故障損失大，嚴重時甚至造成人員傷亡。尤其是我國東南部沿海地區，其梅雨季節降雨量較多，山洪、泥石流災害頻發。一旦沖擊水電站，可引起突發性水患，造成水淹廠房事故。基于此，應針對水電站的地理空間信息，設計水淹廠房監測預警系統，進行風險防控和應急處置，以提升水電站運行的安全效益和經濟效益。

1 水電站概況

新豐江水電站位于廣東省河源市，于1960年10月建成并投入使用，共裝有4臺混流式水輪發電機組，總裝機容量達355 MW。

新豐江水電站是廣東省最大的常規水力發電站，其中，發電機層高程為44.75 m，水輪機層高程為39.00 m，伸縮節廊道高程為31.00 m，集水井高程為25.50 m；水泵最大排水能力為1 177 m3/h。

2 水電站水淹廠房風險要素分析

新豐江水電站投入運行時間較長，排水管路老化情況較為嚴重，在惡劣天氣或管道銹蝕后，很容易引發水淹廠房事故。梳理近5年來的水電站事故臺賬，發現水電站重大事故災害中水淹廠房概率達到5.8%，遠超水電站其他事故類別。上述事故中約70%為暴雨導致，30%為管路漏水造成。新豐江水電站水淹廠房風險要素具體情況如表1所示。

表1 新豐江水電站水淹廠房風險要素

環境要素。暴雨天氣容易導致新豐江水電站上下游水位上漲，超過安全水位后可能導致水淹廠房。同時，暴雨天氣還容易造成山體滑坡、泥石流等，使新豐江水電站排水溝阻塞，導致水電站水位暴漲，致使水淹廠房。

設備要素。新豐江水電站已投入使用達64年，水路管道及排水裝置檢修更換中存在諸多隱蔽風險，在檢修過程中須全面重視。

人員要素。人員操作不當時可能導致管道破裂、孔隙漏水等，進而導致水淹廠房。這類事故在同類水電站中屢次發生，須進一步加強檢修培訓，保證操作的科學性和規范性。

3 水電站水淹廠房監測處理方案

3.1 在線監測

新豐江水電站在線監測系統結合供水管道和排水管道情況，設置8類水源監測點。然后再利用智能監測系統，進行水位的實時監測，及時判斷水淹廠房的風險系數[1-2]。

明確水源監測點。在線監測系統主要監測集水井水位；伸縮節廊道水位；水車室頂蓋水位；水電站旁通閥廊道供水管道，90 m高程處的平臺供水管道，大壩左右岸供水管道水位；廠房排水溝水位；廠房尾水水位；伸縮節鋼管或供水管路水位；鋼管人孔或尾水人孔水位[3]。

構建在線監測站。監測站由信號采集、通信傳輸和應用系統3部分組成。在線監測時將水位傳感器分別置于8類水源監測點，用于采集實時水位數據[4]。前端信號經無線傳輸模塊上傳到ARM處理器，由專家診斷系統評估，診斷是否存在水淹廠房的風險，如圖1所示。

圖1 在線監測系統

采集模塊主要包括水位傳感單元、模數轉換單元和信號放大器。在水位傳感器獲取水位信息后，須進行信號放大并降噪處理，最大限度降低由環境引起的信號干擾[5]。該操作過程中應根據信號處理流程選擇對應接口，同時設置client/server通信服務模式實現內外通信傳輸，利用ACSI標準與變電站在線監測系統連接，從而形成完整的信號采集通道，以提升水位監測的可靠性和準確性。同時，在信號采集過程中還采集地理信息系統中關鍵數據，結合環境參數、空間參數等，為水淹廠房診斷提供全面參考依據。

通信單元主要包括UART接口、ZigBee無線接口、USB接口、Wi-Fi接口等。水電站中采用有線通信施工難度大、成本高，故本次水淹廠房在線監測系統設計時采用ZigBee和Wi-Fi網絡，通過無線信號發射器和接收器，實現信息的可靠傳輸。同時，為保證接收效果，在信號傳輸過程中對模擬量進行轉換，通過ARM處理器將傳輸到的模擬量轉變為數字量，并通過技術指標進行8類監測點水位數據整理和打包[6]。

應用單元主要包括ARM處理器、存儲模塊、電源模塊和用戶終端。在數據傳輸到ARM處理器后直接預處理，進行數據歸集和分類。然后再傳輸到用戶終端中，通過專家診斷模型和水淹廠房歷史數據，進行智能診斷，確定監測點風險指標及水淹廠房特征值，判斷是否存在水淹廠房的可能性，展開風險預警和事故處置[7]。

3.2 防控處理

3.2.1 事前防控

建立水淹廠房風險預警機制，對水電站運行情況進行日常性檢查和階段性檢修，消除水電站供水系統和排水系統的漏水隱患；形成水淹廠房后勤搶險小組，由3級管理人員參與，選取經驗豐富的檢修人員為主力，就歷年來的水淹廠房事故進行演習，對應急演練情況進行打分，增強人員風險意識和事故處理能力，最大限度避免同類事故發生。

如2023年新豐江水電站針對“1號機鋼管排水閥法蘭爆裂，大量噴水，水泵室大量進水，集水井水位快速上升并很快淹沒水泵室地面”的險情展開應急演練，按照“判斷—匯報—緊急處理—指揮組織—人員安排—事故處理—人員疏散—現場管制—應急預案”流程進行評價，確定各項完成情況，指出應急演練中的不足之處，從而提升水淹廠房事故的防控效果。

3.2.2 事中管控

水電站運行過程中若出現排水不暢、滲水冒水等問題時，應針對具體情況及時展開現場管控，如：

排水溝阻塞時，搶險人員應第一時間關閉發電機層安裝間上游側卷閘門和下游2個側門，對廠房及外部水溝進行疏通，加快排水速度。

尾水水位過高時，搶險人員應及時用木頭、沙包等對水輪機層排水口進行封堵，將蓄電池室門前至尾水門側、蓄電池室下尾水門嚴密封堵，避免出現漏水和冒水現象。

集水井淹沒時，運行當值人員應將LCU7柜上的1、2、3、4號排水泵操作條件開關放“切”位，啟動伸縮節廊道的緊急備用泵排水；若排水效果欠佳，則須進一步人工排水。

伸縮節鋼管或供水管路、鋼管人孔或尾水人孔爆裂大量漏水時，運行當值迅速判斷是哪臺機組鋼管或尾水人孔破裂，立即手按中央控制室或LCU柜的“緊急停機下閘”按鈕，進行緊急停機和下閘門，并關閉水系統和伸縮節鋼管處供水閥，啟動排水泵和緊急備用泵。

尾水人孔或鋼管人孔大量漏水時，應逐一檢查工作閘門和旁通閥是否就位，然后啟用排水泵和緊急備用泵。若漏水量太大，須切斷來水并停機，直至檢修完畢后重新投入運行。

水輪機室大量冒水、水從水輪機室溢出時，運行當值人員應立即在中央控制室或LCU柜遠方落下該臺機組進水口工作閘門至底部，切開機組漏油泵動力電源開關；然后再安裝臨時抽水泵，直至積水全部排走后，進行水輪機組檢修。

在旁通閥廊道供水管道、90 m高程處的平臺供水管道、大壩左、右岸供水管道爆裂大量漏水時，應先確定供水管道破裂區域，然后到現場檢查積水情況，有針對性地停機檢修。

3.2.3 事后處理

水淹廠房事故發生后應建立專項臺賬，對本次事故情況、風險要素、管控措施等進行詳細記錄，以便于同類型事故再次發生時有效應對，最大限度降低由該類事故造成的水淹損失。此外，在事故處理完畢后，還須進行事故反思，就水淹廠房處置方式進行交流和總結，不斷優化和完善風險防控預案，為水電站運維管理提供有效參考依據。

4 結束語

水電站運維管理過程中應全面重視水淹廠房事故，構建水淹廠房在線監測系統，就水電站水源監測點的水位變化情況，分析是否存在水淹廠房的風險并及時應對。針對水淹廠房事故，不斷規范和完善應急處置程序，建立快速、有效的應急救援機制，形成科學、高效的應急處置預案，這樣才能夠確保電網穩定運行，預防和減少突發事件造成的人身傷害、財產損失和社會影響。