水電站電氣自動化應用實踐與問題研究

李俊楠

(遼寧省葠窩水庫管理局，遼寧 遼陽 111000)

水電站電氣自動化應用實踐與問題研究

李俊楠

(遼寧省葠窩水庫管理局，遼寧 遼陽 111000)

文章首先對水電站應用電氣自動化的意義及現存的問題進行簡要分析，在此基礎上依托工程實例，對水電站電氣自動化的應用實踐進行論述。期望通過研究能夠對水電站運行安全性和可靠性的提升有所幫助。

水電站；電氣自動化；存在問題；應用實踐

1 水電站應用電氣自動化的意義及現存的問題

1.1 應用意義

水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施，各種電氣設備是水電站正常生產的基礎保障。水電站主要的電氣設備如圖1所示。

近年來，隨著水電站規模的不斷擴大，電氣設備日益增多，水電站的自動化程度也較之以往有了顯著提升，具體體現在利用計算機系統對水電站生產過程進行監控，并借助自動化設備對水輪發電機組和輔機的運行狀況進行自動監測。對于水電站而言，電氣自動化的應用能夠使站內主要設備的運行更加穩定、可靠，有助于電能質量的進一步提升，同時還能減輕工作人員的勞動強度，對于水電站經濟效益的提高具有重要的現實意義。

1.2 現存的主要問題

通過對國內一些水電站進行調查后發現，其中很大一部分水電站都開始應用電氣自動化技術對生產過程進行監測和控制。然而，從應用的整體情況上看，電氣自動化程度并不是很高，具體體現在如下幾個方面：未能真正意義上實現無人操作的目標；電氣自動化系統的先進性不夠，無法滿足水電站的實際生產需要，制約了生產效率的提升，影響了水電站的經濟效益。

2 水電站電氣自動化的應用實踐

下面以某水電站工程實例為依托，對電氣自動化在該水電站中的應用實踐進行分析。

2.1 工程概況

2.1.1 水電站簡介

某水電站位于XX省境內，是一座以發電為主、防洪灌溉為輔的水電站，其主要由輸水洞和灌溉洞兩個電站組合而成，前者由3臺1.4MW的機組，3臺機組全部經由機端斷路器與6.3kV單母線相連接，并通過分段開關與后者灌溉洞電站6.3kV單母線相連。輸水洞電站6.3kV單母線向下掛一個廠用變，向上經主變壓器接入到10.5kV上網線路當中；后者由2臺3.6MW的機組和1臺0.8MW的機組構成。

2.1.2 工程主要內容

電氣自動化工程的主要建設項目包括以下內容：①灌溉洞電站。在現有的基礎上，增設工控系統，并對水輪機組LCU進行更換，同時更換勵磁及直流系統，并對兩者之間的電纜進行連接。②輸水洞電站。與灌溉洞電站的建設項目相同，在此不進行復述。③集中控制中心。增設UPS、計算機監控系統等電氣自動化設備。

2.2 關鍵項目的技術方案

2.2.1 盤柜

1)型鋼基礎。盤柜基礎采用型鋼，按圖紙要求，以切割機進行下料，加工制作完畢后應當及時涂刷防腐漆?；A型鋼的允許偏差應當符合表1的規定要求。

表1 基礎型鋼安裝的允許偏差

2)開箱驗貨。當設備抵達水電站施工現場后，應當拆除外包裝，進行外觀質量檢查，看有無明顯的撞擊痕跡，盤柜有無變形，銘牌上的數據是否與設計要求相符，合格證及檢測報告是否齊全。

3)裝卸倒運?？墒褂闷鹬貦C械對設備進行吊裝就位，若是工程現場不具備使用起重設備的條件時，則可利用液壓搬運車將盤柜運至安裝現場就位。當盤柜開箱后就位前，應將設備上的精密模塊、儀表等器件先拆卸下來，在組裝完畢后再重新安回相應位置，以免就位過程中造成精密器件損壞。

4)組裝。依據設計圖給出的位置對盤柜進行組裝，就位后應進行調整，從而使其垂直度、水平偏差、柜間接縫等指標符合相關規范的規定要求，隨后按要求對盤柜進行焊接或螺栓連接，從而使盤柜與基礎牢靠固定；盤柜安裝定位后，應當嚴格按照設計圖紙的要求進行屏蔽接地線的敷設。

2.2.2 二次配線

盤柜安裝完畢后，便可進行二次配線，可從電纜夾層或是電纜橋架垂直引入盤柜內，并在盤柜底部用管卡對線纜進行固定；對于帶有屏蔽層的二次電纜應當施作屏蔽接地；在對芯線外層保護套進行剝除時，不可損傷芯線絕緣，應按照垂直或水平有規律地對芯線進行編扎，不得與盤內端子交叉，備用芯線應預留出足夠的長度，捆扎后應做好相應的標記，并將之埋入到里層，這樣便于查找；應嚴格按照施工圖紙及相關技術規程的要求進行配線，除了要確保接線正確之外，與端子的接觸應當可靠；可在配導線的端部施作統一標準的白頭標志，并在其上標明回路號；強電與弱電回路應當分別綁扎成束，并分開排列，切不可出現小端子配大截面導線的情況；工程中如果使用的是插接式端子，截面積不同的兩根導線不可接于同一個端子上，螺接式端子連接兩根導線時，應在中間加裝平墊片。當二次配線完成之后，應當對其進行檢查，具體項目如下：檢查接線與圖紙是否一致，接線原理是否正確；檢查導線與電氣元件的連接，看是否牢固可靠；檢查盤柜內的導線，看有無接頭，導線的芯線有無損傷。

2.2.3 直流系統

在本工程中，蓄電池組按浮充電的方式運行，在定期對大電流放電進行核對后，以均衡充電的方式對蓄電池進行充電。為了對蓄電池與直流系統的運行狀況及絕緣水平的進行實時監測，決定在每組蓄電池上加裝直流電壓表、變送器及檢測裝置，并在每段母線上加裝絕緣監測報警裝置。在蓄電池進行安裝時，應保證平穩，排列方式應當與設計要求相符，間距則應滿足產品制造廠家給出的規定要求；結合設計圖紙，對配電的正確性進行檢查，并對螺栓進行緊固，同時檢查蓄電池組的極性及充電裝置的連接極性，看是否正確，二次回路絕緣的電阻值應當大于1MΩ。

2.3 電氣調試與試驗

2.3.1 盤柜通電測試

對外部連接線的正確性進行測試，并依據設計圖紙進行盤內查線，確認正確無誤后，用1000V搖表對電流、電壓及直流回路的對地絕緣電阻進行測量，電阻值應當大于1MΩ，同時用1000V搖表對各回路進行耐壓試驗，確認絕緣合格后方可通電。

2.3.2 二次電氣試驗

二次電氣設備安裝就位后，以按照國家現行規范標準的規定要求，對盤柜內的電氣自動化元件及保護裝置進行電氣調試，具體做法如下：

1)試驗正式開始前，應當編制合理可行的試驗計劃，并制定安全技術措施，確保試驗安全、有序進行。

2)試驗過程中，應對相關數據進行詳細記錄，并與各項試驗的性能、設計值、技術特性進行對比分析，判斷是否合格，并給出結論。電氣安裝單位應配合試驗單位進行。當二次回路完成之后，應當進行交流耐壓試驗，并對回路的絕緣電阻值進行測定，阻值應當與相關規范標準的規定要求相符。需要注意的是，在試驗階段，應當需要隔離的元器件進行有效隔離，避免造成損壞。

2.4 勵磁系統安裝

2.4.1 設備檢查

勵磁系統運至工程系現場后，應當進行開箱檢查，設備整體應當明顯的外觀質量缺陷，螺栓應緊固無松動跡象，所有附件應完整、排列整齊固定牢固；所有電器元件的質量和性能應當良好，規格、型號應當與設計要求相符；鐵芯應當無變形和銹蝕跡象，絕緣應當良好。

2.4.2 安裝

在對勵磁系統進行吊裝的過程中，應當避免磕碰損傷，就位后應當確保垂直度、水平度符合規定要求，并對勵磁變壓器和電流互感器進行可靠接地，同時還應采取防塵、防潮及防火等保護措施。

2.5 監控系統安裝

2.5.1 檢查驗收

監控系統到場后，應當由專人負責對其進行檢查驗收，看設備外觀有無明顯的損壞情況，電氣元件的固定是否牢靠；檢查設備的型號、規格、備件等是否與設計要求相符。

2.5.2 系統安裝

1)根據設計圖紙對現場調試設備的配線情況開展檢查工作，查看電纜連接是否正確，查看與主控級監控設備連接的電纜或光纜敷設是否無誤，檢測二次回路的絕緣電阻值，要求≥1MΩ。

2)檢查監控系統中的設備安裝是否正確，包括電源、計算機設備以及I/O遠程接口，檢查現地控制單元中的設備連接是否正確，保證其與主接地網連接可靠。

3)接通電源，啟動設備的自診斷程序，對設備運行情況進行檢查。一般設備具備在線診斷功能，既可以及時發現故障，發出報警，也可以快速排除故障，并自動記錄故障排除過程。

4)根據電氣運行情況，對監控測量設備進行調整，利用控制單元的數據采集功能和自檢功能，通過校核數據庫中的信息，檢查輸出端電信號與輸入端電信號的匹配情況。

5)安裝繼電保護裝置、調速器、勵磁裝置、機械制動設備，對各個設備裝置之間的信息傳遞是否暢通進行測試，并對各個設備裝置的聯動情況進行檢查。

3 結 論

綜上所述，為大幅度提升水電站電氣機組設備的運行安全性和穩定性，應當對電氣自動化控制系統進行合理應用。對于已經應用電氣自動化的水電站，應結合實際情況，找出電氣自動化中存在的不足，并加以完善，從而使電氣自動化的作用能夠在水電站中得以充分發揮，由此除了能夠減少各類電氣設備的故障發生幾率之外，還能為水電站帶來巨大的經濟效益，對于推動水電站的持續發展具有重要意義。

[1]劉利群.電氣自動化技術在水電站中的應用研究措施[J].建材與裝飾,2016(12):123-124.

[2]劉沫然.電氣自動化在水利水電工程中的應用分析[J].低碳世界,2016(02):43-45.

[3]梁羨軍.電氣自動化技術在水利工程中的應用[J].中國新技術新產品,2016(07):67-69.

[4]方燕.電氣自動化對電氣工程的作用及應用要點探析[J].科技與創新,2014(11):54-56.

[5]李健芹,羅志明.探究水電廠電氣自動化控制設備的可靠性[J].通訊世界,2015(10):165-167.

[6]譚劍波,馮家濤,甘雪峰,等.一級水電站增效擴容改造電氣設計[J].企業技術開發,2015(07):86-88.

1007-7596(2017)10-0155-03

TV736

A

2017-09-14

李俊楠(1988-)，男，河南平頂山人，助理工程師，從事水利水電工程、水電站、電氣自動化方面研究工作。