江新聯圍除險加固工程大洞口水閘電氣施工探討

林麗華

（廣東省水利電力勘測設計研究院，廣東 廣州 510635）

水閘是水利工程常見的水工建筑物，綜合性較強，涉及到土建、金屬結構、機電安裝等專業。設備安裝技術復雜，對水閘正常運行、社會效益地發揮起著關鍵作用。水閘設備安裝可分為一次設備安裝和二次設備調試。一次設備是指生產和分配電能的設備；二次設備是指對一次設備進行測量、控制、監視和保護的設備。本文結合廣東省江新聯圍除險加固達標工程對水閘電氣施工展開探討。

1 工程背景

廣東省江新聯圍除險加固達標工程大洞口水閘主要任務是以擋潮為主，兼顧排澇、泄洪、通航。通過新建大洞口水閘，與江新聯圍干堤及其他閉口閘一起作用，形成完整的防洪（潮）、排澇體系。按照江新聯圍防洪、防潮總體布局，大洞口水閘是江新聯圍的閉口閘之一，其軸線位于江門水道大洞橋下游約1000 m 處，垂直于河道。大洞口水閘主要由8 孔常規水閘、2 孔55 m 通航孔、兩岸連接段、空箱擋墻和上、下游翼墻等組成。

2 電氣一次

2.1 接入電力系統

工程水閘電源分別由距此約4 km 處的三江110 kV 變電站及4 km 處的會城110 kV 變電站2 電源提供，擬各采用一回10 kV 架空線從兩電源點接入。

廣東省江新聯圍除險加固達標工程大洞口水閘電氣設備輸電線路分布多且復雜。導線安裝是電氣設備正常運轉的保障。安裝導線過程中，要加強安裝工藝管理，特別針對容易出現導線斷路、局部破損、接觸不良等現象，注意檢查線路的安全性能。

2.2 變壓器安裝

本工程擬設2 臺10/0.4 kV 變壓器，分別以變壓器- 線路組接2 電源10 kV 進線，2 臺變壓器互為備用，0.4 kV 母線采用單母線分段結線。

變壓器在安裝過程必須做好防護措施：①搬運過程必須防止發生碰撞甚至傾倒；②變壓器是精密設備，必須做好防潮工作；③絕緣不得破損；④防止綁扎松動；⑤防止滲油漏油。

2.3 柴油發電機安裝

本工程采用1 臺0.4 kV、250 kW 柴油發電機作為其備用電源。在柴油發電機運行前，必須做好細致全面的檢查工作：

（1）檢查飛輪螺釘、地腳螺帽和其它機件螺帽是否牢固；

（2）檢查油箱是否有漏油現象，重點關注機油管和管接頭處，可用量油尺檢查油底殼的機油量，確認是否符合規范要求；

（3）檢查起動系統，必須將起動蓄電池的電液比重控制在1.240～1.280 這一范圍內[1]；

（4）檢查通風是否順暢，保證新鮮空氣順利進入發電機，避免廢氣二次進入發電機；

（5）檢查線路是否連接正確，絕緣性能是否正常。

2.4 防雷設備安裝

本工程在10kV 線路進線側各選用1 組Y5C1-17/50 型避雷器作為防雷設備。

防雷設備對水閘電氣設備起到重要的安全防護作用，特別是珠三角地區，雷雨天氣經常發生，需對防雷設施安裝工作給予高度重視。

（1）避雷器的安裝要做到牢固、排列整齊，引線相間距離及對地距離應符合規定要求；

（2）避雷器的引流線要連接緊密、短而直，禁止中間有接頭，引流線使用10 kV 絕緣線，其截面積不小于50 mm2；

（3）避雷器引下線使用截面積不小于50 mm2的鋁線或截面積不小于35 mm2的銅絞線。

2.5 啟閉機電機控制及安裝

本工程的通航工作閘門采用可升臥式翻板閘門，采用QHHY2×2000 kN 液壓啟閉機；常規工作閘門采用弧形鋼閘門，QHHY2×800 kN 弧形閘門液壓啟閉機。啟閉機電機采用三相交流異步電機，電機是水閘正常運轉的核心電氣設備。電機通過正轉、反轉等方式控制閘門的開啟關閉，電氣控制的一、二次回路功能主要分為三方面：實現電機控制（正反轉）；保護電機（非正常工況，電機容易出現過載、短路、斷相等極端現象）；實現閘門啟閉控制。電動機在安裝過程中，要做好電動機檢查和固定工作。

（1）在安裝前做好開箱檢查及抽芯檢查，并做好電動機的干燥工作；

（2）為防止電動機振動值超過規定（見表1），安裝時在基礎面與電動機間設置墊片，可采用質地堅硬的木板或硬塑膠，一般不超過三塊，接觸面緊密，安裝完畢后，在電機底座進行二次灌漿；

（3）電動機的地腳螺栓上要套用彈簧墊圈，擰緊螺母時要按對角交錯次序擰緊；

（4）一般用水平儀進行測量電動機水平度，根據規定進行調整；

（5）電動機接線，根據電動機額定電壓及電源電壓的不同，三相定子繞組可接成三角形（△)或星形（丫）兩種形式。

表1 電動機設備的允許振動值

電動機在運行過程中，要注意保證散熱，啟閉機的電機功率一般較大，要保持隨時散熱，做到外殼清潔且無厚重物覆蓋；保證線路安全，連接電動機的線路較多，防止因線路故障引發電動機的運行問題；定期檢測，定期組織專業技術人員對電動機進行維護保養，發現故障，及時處理。

3 電氣二次

根據管理工作需要，本工程設置工程管理信息系統，包括計算機監控系統、圖像監控系統、水情信息采集系統、水閘安全監測系統、計算機網絡通信及辦公自動化子系統等。

3.1 監控系統

本工程的閘門監控系統采用現場無人值班，遠程操作的模式。在管理樓的中控室設置1 套監控主機/工作站和1 臺100 M以太網交換機；在閘室設置4 套以PLC 為核心的LCU（現地控制單元）設備，其中2 套LCU 分別負責對1#～5#、8#～12#閘門的監控，另2 套LCU 分別負責對6#、7#通航孔閘門的監控。各LCU 通過網絡接口模塊與中控室的以太網交換機連接，與工作站等設備共同構成閘門監控的星形光纖以太網局域網絡，從而實現數據的上傳下達。根據工程所在處江面的尺寸大小，圖像監控系統擬在內、外江側各設置4 套外場攝像機，共8 套。各攝像機經過畫面分割切換器連至圖像工作站，圖像工作站設在中控室。考慮到夜間閘門關閉容易引發航行事故，在通航閘孔頂設置4 套投光燈，當夜間閘門關閉時，將投光燈投射在閘門上，警示過往船只。整個監控系統具有非常全面的監控功能。

（1）通過計算機和可編程邏輯控制器（PLC）聯合工作，實現對閘門啟閉升降自動化；

（2）實現水閘運行管理的動態監控，具備良好的人機界面，方便運行管理人員隨時隨地掌握變化情況；

（3）起到預警、智能化保護作用，當出現預定設置預警場景，一方面可通過PLC 程序實現自動關閘，另一方面借助于蜂鳴器，及時通知運行管理人員，啟用應急處置方案。

3.2 監測系統

本工程安全監測系統項目主要包括在每個閘墩上各設置1 個位移、沉降測點，水閘上下游各設置自動水位計1臺。據此本工程設置3 套監測數據測量控制單元（MCU），進行對所有自動監測項目進行自動采集，每套MCU 負責約100 m 閘寬的監測。系統設置1 套工作站，MCU 通過網絡接口模塊直接與工作站連接，非自動監測項目可手動錄入工作站。

傳統測量水位工具是水準尺，隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術的發展，目前測量水位采用基于電氣控制的自動水位計，其由水位傳感器和水位顯示儀組成，兩者通過信號傳輸線進行聯系。水位傳感器分為碼盤式和壓力式兩種：碼盤式傳感器工作時，將柔性繩一端系在浮筒上，另一端系在重錘上并繞在傳感器的輪盤上，通過重錘的平衡作用帶動輪盤轉動，進而測出水位的高低；壓力式傳感器是利用半導體單晶硅在外力作用下其阻值發生變化的原理制成[2]。水位測量顯示儀一般會將上下游水位測量數據集合在一起，同時還可以對上下游水位進行比較，當兩者差值小于設定的數值時，發出報警信號，適用沿海的擋潮水閘。

4 結語

沿海擋潮水閘電氣技術隨著科技技術進步顯現出信息化、智能化、自動化等趨勢，相信在不久的將來，電氣技術會在水利工程中發揮更高的經濟、社會效益。