水電廠電氣設備系統的改造技術

劉渝

（紅河廣源水電開發有限公司云南省紅河哈尼族彝族自治州　661100）

水電廠電氣設備系統的改造技術

劉渝

（紅河廣源水電開發有限公司云南省紅河哈尼族彝族自治州661100）

當前很多水電廠都存在控制系統安全系數低、控制系統老化等問題，為了滿足水電廠的使用要求，保證電氣設備運行的安全性需要對原有的電氣設備系統進行改造。基于此對水電廠電氣設備系統的改造技術進行探討。

水電廠；電氣設備系統；改造技術

引言

在我國經濟建設過程中，電力能源發揮著重要的作用，在保證國民經濟發展方面發揮著重要的作用。電能的產生、配送和使用均是在一瞬間完成的，對功率平衡的要求比較高。合理的電氣設備系統設計對水電廠的安全性有比較大的影響，所以需要充分做好水電廠電氣設備系統的升級改造。

1　案例介紹

某水電廠總設計庫容為3412m3，總裝機容量為2伊10MW，年平均發電量為5129萬kW/h，電廠使用二回35kV出線，然后將電能輸送到距離電廠8.2km和19km的A、B兩個變電所。水電廠投運至今所使用的設備已經不能滿足使用要求，對電廠也造成了比較大的經濟損失。為了提高設備運行的穩定性和安全性需要對設備系統進行改造。

2　水電廠關于電氣設備的升級改造

公司技術人員與設計單位相關人員對趙山渡發電廠現場情況作了仔細勘察并進行詳細的探討后，根據目前該電廠電氣設備領域控制系統性能不高，設備老舊，安全系數低及技術落后等現狀，重點對電氣綜合保護系統、計算機監測與控制系統、供排水控制系統及高低壓開關設備等方面提出了升級改造方案。

2.1計算機監測與控制系統改造

該發電廠綜合自動化監測與控制系統的改造在滿足無人值守或少人值守的要求下，拆除包括計算機主機、現地控制單元等設備在內的原有計算機監控系統，包括變送器屏、集中控制臺、中央音響屏和機旁自動屏等設備在內的常規監控設備，改造成以計算機控制作為主要監控方式，常規設備控制為輔助監控方式的監控系統。改造完成后，該發電廠的日常運行全部由計算機監控系統來完成，操作員工作站按照雙重化標準進行設置[1]。改造完成后的計算機監控系統具備現地控制層和發電廠控制層兩項功能。發電廠控制層成為電廠的實時監測與控制中心，擔負整個發電廠的自動化功能，采集和處理來自現地控制層的數據，制作重要設備的運行檔案、各類運行參數和各類運行報表等。同時對全站的人機對話，設備的運行監視，事故及故障報警，人工干預運行設備、監控系統采集過來的各類參數的設置與修改、現地控制層和發電廠區調管理系統、水情測報系統進行通信。現地控制層按照被控對象性質配置三套現地控制單元（LCU），包括機組LCU兩套，升壓站及公用設備LCU一套。在主廠房發電機層機組旁配置機組LCU；在中控室配置升壓站及公用設備LCU。改造完成后在中央控制室配置計算機監控系統主站（包括網絡柜）、公用LCU屏（雙屏）、在升壓站及主廠房運行層機旁配置裝備有測量發電機電壓、電流、電能等參數變化的變送器和多種功能電測儀表的機組LCU屏。

2.2電氣綜合保護系統改造

根據發電廠電氣綜合保護系統實現全微機保護的改造要求，將采用繼電器保護裝置的設備全部更換，包括主變保護屏、原發電機保護屏以及廠用變保護回路等設備；同時配備有本世界90年代早期微機保護裝置的35kV線路保護，會導致通信接口不一致以及備品備件采購困難等一系列問題，所以也需要對其進行改造。微機元件保護裝置作為改造后的發電廠元件保護裝置具有與計算機監控系統通信接口的功能，技術先進，可靠性高。發電廠電氣設備微機保護系統由35kV主變壓器保護、發電機保護、6kV廠用變壓器保護、35kV線路保護組成。根據電力系統的配置要求，35kV線路微機保護裝置推薦采用南京南瑞最新的RCS系列線路微機保護裝置.布置于中央控制室的四面保護屏是發電廠微機保護系統的主要組成部分[2]。每臺發電機配備一面裝備有發電機全套微機保護裝置和斷路器操作的繼電器箱保護屏，主變壓器配備斷路器操作的繼電器箱保護屏和一面裝備有一套完整的35kV雙圈變壓器微機保護裝置；二回35kV線路保護配備保護屏一面；由于6kV廠用變微機保護裝置安裝在主變保護屏上，所以不需要單獨配備保護屏。

2.3供排水控制系統改造

滲漏排水泵，檢修排水泵以及消防供水泵在改造完成后均采用獨立PLC和軟啟動裝置控制，安裝水井（或水池）變送器獨立組一面屏，通過現場總線與升壓站和公用設備現地控制單元進行連接，完成數據交換和上位機操作指令的傳送任務；包含三臺油泵（兩大一小）的調速器控制系統采用PLC控制，將其集成于一面控制屏內。將機組冷除濕器、機組卻風機、加熱器控制系統，高壓頂起油泵、漏油泵控制系統，機組軸承潤滑油泵和供水閥控制系統分別集成在一面控制屏內。水泵PLC控制柜和空壓機PLC控制柜在改造完成后分別放置于水泵房與空壓機室相對應的位置，其余輔機控制柜可根據實際情況進行放置，允許進行適當的調整從而實現整臺設備的安全及最大使用效率。

2.4高低壓開關柜等設備的改造

將發電廠原有的8臺GBC-35型35kV高壓開關柜拆除，更新為現階段技術更為先進、安全性能更為可靠的KYN系列柜型，對于兩種柜型在設備配置和外形尺寸等方面存在的差異，改造以后啟用11臺35kV高壓開關柜；由于存在樓板開孔的問題，在進行改造時開關柜底部出線孔應盡可能利用原有的樓板開孔。

綜上所述，進行下一步施工圖設計時要對開關柜的布置方式進行專門設計，5kV開關柜建議選用KYN-40.5柜型，這種柜型的開關柜具有如下特點：淤該柜型柜體采用抗腐蝕高強度的敷鋁鋅板雙重折彎成型，由螺栓和拉鉚螺母進行連接，整個柜體沒有焊接；于該柜型結構采用復合絕緣或空氣絕緣形式，結合最優化的電場設計，柜體結構緊湊、柜體寬度僅為1.2m，占地面積小；盂該柜型采用查詢式“五防”連鎖機構，配備有性能安全可靠的閉鎖裝置，能夠有效防止一些操作失誤，保證設備與人身的安全，使運行更穩定可靠，操作更方便靈活；榆該柜型開關柜具有手車室、繼電器儀表室、電纜室、母線室四部分，各部分通過接地的金屬隔板實現完全隔離，可以有效阻止電弧延伸，確保在內部發生故障時相鄰隔室不會受到影響，將故障影響范圍控制在最小。柜體與柜體間的母線室通過母線套管和分隔板實現相互隔離，從而控制相鄰柜體之間內部故障電弧產生的影響；虞該柜型柜體內配備有手車進出操作靈活方便的新型全絕緣真空斷路器；愚該柜型開關柜殼體的防護等級為IPX4，發電廠原機組配套的自動化元件，包括位置開關、壓力開關、電磁閥、示流信號器等，存在性能不完善或安全運行可靠性不足等問題，不能達到計算機監控系統精確的要求標準，需要進行增減、補充或者更換。

發電廠原有的氣、油、水系統非電量監測變送器，配置不健全或根本沒有進行配置，所以需要重新進行配置。關于自動化元件推薦采用合資或者進口品牌的優質產品。此外，發電廠還需配備一套弱電防雷系統以防止發電廠計算機監控系統和電氣保護系統遭受雷電的損害。該防雷系統由通信線路防雷、電源線路防雷、等電位接地和信號線路防雷這四個部分組成，保證發電廠的弱電系統在強雷電環境下正常穩定的工作。另外，在對部分二次電纜進行更換或者調整時，根據計算機監控和微機保護裝置系統的要求，應采用計算機系統專用的屏蔽電纜。同時，電纜和設備改造后須根據消防要求，使用防火包或防火堵燃材料對通道和電纜孔洞采取必要的阻斷措施，實現設備的安全運行。

3　結論

通過對水電廠電氣設備進行升級改造，有效提高了設備運行的可靠性以及設備運行的自動化水平，保證了設備的高效率運行，具有顯著的經濟效益，值得類似工程借鑒引用。

[1]《水力發電廠自動化設計技術規范》（DL/T5081-2007）[M].北京：中國電力出版社，2007：34.

[2]薛勤榮.淺談小型水電站設計及設備配置[J].機電信息，2011（24）：173～ 174.

TV734

A

1673-0038（2015）49-0285-02

2015-11-2

劉渝（1986-），男，云南建水人，助理工程師，本科，研究方向為水利電氣技術。