劉 洪,王 梓，程永東,王達劍

(廣東省水利水電科學(xué)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(yīng)急電源設(shè)計

劉 洪,王 梓，程永東,王達劍

(廣東省水利水電科學(xué)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(qū)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(fā)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(jié)事故的教訓(xùn),對水庫原防洪應(yīng)急電源進行改造設(shè)計,確保新建的防洪應(yīng)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(yīng)急電源；設(shè)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(nèi),是一座以防洪、供水為主,兼顧灌溉、發(fā)電及改善航運、水環(huán)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(fā)電量8 600萬kW·h。調(diào)節(jié)下游航深,枯水期從0.4 m提高至 0.8 m；枯水期調(diào)節(jié)下游供水,保障工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水。

水庫正常水位76.00 m,1 000年一遇設(shè)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(zhì)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(qū)(惠州市、惠陽區(qū)、惠東縣、惠城區(qū))、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(xiàn)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(zhèn)沿海地區(qū)登陸。臺風中心區(qū)最大風力達14級,并帶來大范圍強降雨。據(jù)統(tǒng)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(zhèn)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(chǎn)管理用房倒塌、發(fā)電廠房進水、水輪發(fā)電機及部分機電設(shè)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(jīng)濟損失。

2.2 事故原因分析

主壩主要用電設(shè)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(shè)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(tǒng)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(tǒng)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(shè)有1臺150 kW柴油發(fā)電機組作為應(yīng)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(tǒng)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(fā)電機組的布置和高程設(shè)計不合理,電氣設(shè)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(tǒng)供電中斷,導(dǎo)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(fā)電機外,在空間位置上未設(shè)置獨立的網(wǎng)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(yīng)對特大暴雨、水淹廠房等突發(fā)事件。這些事件的發(fā)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(yīng)急電源建設(shè)與設(shè)計

3.1 建設(shè)內(nèi)容[1]

在認真地總結(jié)事故教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,必須對原水庫防洪電源進行科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)計和改造,以確保新建設(shè)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(yīng)急供電工程建設(shè)任務(wù)是：改造現(xiàn)有大壩配電系統(tǒng),增設(shè)一回10 kV線路及一臺應(yīng)急柴油發(fā)電機,在站用電系統(tǒng)電源全部中斷供電的極端情況下,保證大壩防洪設(shè)施,以及電站廠房內(nèi)重要設(shè)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(yīng)急供電工程建設(shè)主要內(nèi)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(zhàn)條約已簽訂，戰(zhàn)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(zhàn)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(qū)附近的10 kV配電網(wǎng)。線路采用10 kV高壓電纜埋地敷設(shè)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(cè)壩頂回車場新建柴油發(fā)電機房1座,面積26.5 m2；新裝150 kW柴油發(fā)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(shè)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(shè)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(shè)計特點[2]

1) 白盆珠水庫大壩防洪應(yīng)急主要用電負荷統(tǒng)計(見表1)。

表1 白盆珠水庫大壩防洪應(yīng)急主要用電負荷統(tǒng)計

根據(jù)負荷統(tǒng)計,計算最大負荷為242 kW。功率因數(shù)取0.8,設(shè)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(fā)電機組1臺。

2) 設(shè)備布置

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

根據(jù)現(xiàn)場地形條件及設(shè)備情況,箱式變電站布置在回車場上游側(cè)角落,柴油發(fā)電機組緊靠箱變下游側(cè)布置,為方便設(shè)備搬運及運行維護,設(shè)備和建筑物之間設(shè)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(yīng)由兩個電源同時供電,當一個電源發(fā)生故障時,另一電源應(yīng)不致同時受到損壞,確保維持繼續(xù)供電。

新建防洪電源,設(shè)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(wǎng),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(shè)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(fā)電機組。由于10 kV配網(wǎng)地處山區(qū),雷雨天氣時常出現(xiàn)跳閘停電情況,為提高應(yīng)急供電可靠性,在新建配電房內(nèi)增設(shè)1臺150 kW柴油發(fā)電機組。當站用電和10 kV配網(wǎng)中斷時,作為應(yīng)急供電電源,確保樞紐一級負荷維持繼續(xù)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(fā)電機房、戶外箱變、高低壓配電室,按消防規(guī)范要求,采用防火墻、防火門、防火隔離等設(shè)施,設(shè)置火災(zāi)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(shè)備和人員安全(見圖2)。

圖2 柴油發(fā)電機房平面布置示意

4 結(jié)語

白盆珠水庫防洪應(yīng)急供電工程初步設(shè)計已順利通過審批。目前,工程正按照批準的設(shè)計方案進行施工,預(yù)計在2016年汛期前完工。新建防洪應(yīng)急電源工程設(shè)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(fā)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(shè)計有限公司.白盆珠水庫防洪應(yīng)急供電工程初步設(shè)計報告[R].惠州:惠州市華禹水利水電工程勘測設(shè)計有限公司,2015．

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

[3] 建筑設(shè)計防火規(guī)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(shè)計、安全鑒定及咨詢工作。

TV697.1+3

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1008-0112(2016)01-0049-03