美麗機電工藝在白鶴灘電廠監控盤柜中的設計與實現

楊 晉，袁平路，李 萌

（北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

0 引言

隨著經濟的不斷發展，水力發電作為一種清潔能源，在我國日常發電過程中起到了很大的作用。水電站監控系統對于水電站的運行非常重要，監控系統一般包含多個控制柜和服務器柜。控制盤柜的布線質量對于監控系統的穩定運行非常重要。一般控制柜的布線大部分注重達到設計功能，對美觀程度相對要求不高，對于布線工藝要求較高的電站，普通工藝不能達到其要求。

白鶴灘水電站機組是目前世界上首個單機百萬千瓦巨型水輪發電機組。在建設白鶴灘水電站時，三峽集團提出將白鶴灘水電站建設成為美麗機電精品工程（以下簡稱美麗機電）的倡議，并提出了多項三峽企業標準。其中，對控制柜內部布線提出要橫平豎直，弧度一致，導線布置嚴密，美觀等要求。為了達到《美麗機電》控制柜內部布線要求，本文在現有的成套工藝基礎上，對整個成套配線的工序流程重新梳理。提出了分塊進行成套布線的方法，滿足了《美麗機電》的要求，提高了布線質量及美觀程度，并保障了安全可靠，已經在白鶴灘水電廠得到了成功的應用，效果良好。

1 布線原則

水電站監控系統一般由多個控制柜組成，在控制柜成套裝配過程中一般只注重成套的正確性及時效性，對控制柜內部布線的美觀程度未做過高要求。因此導致柜體內部行線槽中，線纜交叉嚴重，線束綁扎凌亂，線纜轉彎不規范等問題，給運行維護人員查找線纜增加了難度，也對設備正常運行帶來了一定的風險。而監控系統控制柜中線纜的種類繁多，線徑各不相同，以多芯軟線為主。細小軟線的可塑性較差，處理不好會影響美觀程度。成套配線前，應先充分熟悉接線圖紙，對每個設備的出線量及走向有個初步判斷。在此基礎上將線纜分層、分組布置，最底層布置線徑較小、較軟的信號線，上層放置線徑較大較硬的信號線。強弱電線纜需要分開固定、成束。

在電氣設備布置設計時，需要電氣設計人員充分考慮盤內設備間走線的合理性。一般應遵循以下原則：

（1）節省線材、布局合理美觀、節省配線時間、便于維護。

（2）線槽內線纜分散進入線槽、以免線槽內線纜集中。

（3）在配置PLC模塊槽位和布置PLC接線端子時，PLC槽位與所接終端節點的位置，避免線纜在行線槽中交叉，以減輕配線難度。

（4）在布置門上設備和門上設備終端節點位置時，要考慮將接線終端放置在門軸側，避免線纜橫跨盤柜。

（5）在設計跨控制線纜時，在裕量允許的情況，盡量減少線纜長度。

（6）盡量將接線終端布置在靠近接線側。如：A柜和B柜并柜，A柜在前視左側，兩柜端子均在柜體后面兩側，兩側端子間需要跨盤線。這時，盡量將A柜跨接端子布置在后視左側，B柜跨接端子布置在后視右側，這樣可以有效減少跨盤線的長度，降低成本的同時也降低行線槽內線纜數量。

2 分塊布線的分類與設計

控制柜成套配線是個系統工程。設備的接線點多，成套工作所需要的工作量大。因此，將電氣原理圖歸類分塊成套配線有助于提高配線質量、減少漏線錯線情況，也有助于提高配線工人自檢時效性。一般情況下，可將電氣原理圖紙分解為：供電部分、設備間走線部分、PLC線組部分3大類。

2.1 供電電源部分走線設計

低壓控制柜內部電纜多采用BVR多芯軟線，根據設備的功率選取線徑。一般銅芯導線可參考4～5 A/mm2選取。

在確定電源設備位置后，從空氣開關側開始接線，壓接相應的冷壓端頭（一般為針型端頭或片型端頭），調整線纜與空氣開關之間的線纜弧度一致后，將線纜綁扎至空氣開關的行線槽豎齒上。線槽內同類別空氣開關線纜結組綁扎。綁扎時扎帶間隔應均勻，松緊適度。在線束轉換方向時，應按90°圓弧轉彎去往接線終端所在的行線槽位置。線纜到達接線終端所在的行線槽后，應貼近行線槽（遠離接線終端）側綁扎，綁扎要求同前。

供電部分線纜裕量的留取是根據設備線纜的根數多少來決定。一般情況下，用電設備不超過20個或相同種類的用電設備不超過3組時，此時線纜量相對較少，易于區分，可以在節點終端行線槽內不設線纜裕量。

若超出上述要求，用電設備復雜，種類繁多時，宜設置線纜裕量。裕量應控制在線纜所在的行線槽寬度為直徑的圓周長的1/2～3/4范圍內，且長度宜在200 mm以內。如圖1示。

圖1 線槽內線纜裕量示意圖

線纜裕量的綁扎與固定。由于線纜為軟線，在行線槽內部不易成型，可將線纜裕量梳理整齊后，統一綁扎在靠近終端側行線槽的豎齒上。線束在行線槽內的高度，由到達最遠側終端節點線纜長度決定，其他線纜可依次由遠及近排列綁扎。在接入各自節點前將多余線纜裁切掉。線束外側線纜應為終端節點最遠側線纜。綁扎要求同前。

2.2 設備間走線部分設計

設備間走線應從A設備到B設備綁線。綁線及走線部分與電源部分走線設計類似但需要注意以下兩點：

（1）過門線是控制柜門上設備的成套配線，應從門上設備開始綁扎接線，依次向控制柜內接線。門上設備接線采用直接綁扎，吸盤固定的方式。吸盤間距應均勻分布，同一水平線上的吸盤高度應保持一致，萬轉開關宜左右走線，指示燈及按鈕宜上下走線。過門處線纜應增加纏繞管或者穿尼絨軟管作為保護。在過門處，線束可取門上加強筋孔和控制柜框架孔作為線束固定點。

線纜在過門處的U型線束裕量的留取方法。可將門開啟至最大角度，取門加強筋固定點到框架固定點之間長度的5倍作為過門線的U型裕量。綁扎時應使過門線自然下垂（U口向上），線束內線纜整齊，開關門時U型裕量沒有擠壓、變形等情形。若前門上設備較多，可將門上設備分為上、中、下3個部分，分路走線。分路線束的U型裕量的弧度應保持一致。

（2）穿孔線是當控制柜內部線束有穿孔時的配線，所穿孔需做防護處理，宜選取與孔相應的護齒，線束要增加纏繞管或者尼絨軟管。所穿孔的直徑至少是整組線束直徑的1.2倍。

2.3 PLC線組部分走線設計

PLC線組可分為：非自帶線和自帶線兩類。

（1）非PLC自帶線的配線應從PLC模塊接線器端開始接線，每個接線器為一線束組，將接線器端線號統一綁扎在接線器外。線束從PLC接線器出來后，將線束的弧度調整一致后，綁扎至行線槽的豎齒上。進入行線槽后，走線綁扎，可參照2.1要求。

（2）PLC模塊自帶線的配線應先把PLC模塊固定在底板上，自帶線安裝在模塊上，確定線束的位置。將線束依次綁扎在PLC下側行線槽的豎齒上，要求每根自帶線的垂直弧度做到一致，自帶線與模塊之間不能有預應力避免模塊受損。

PLC自帶線進入PLC下側行線槽后，根據所去的終端位置進行分續綁扎，綁扎參照2.1要求（注意：自帶線外皮較硬，在轉換方向時，不能折直角彎，防止自帶線產生預應力，造成內部線組受損）。自帶線進入接線終端所在位置的行線槽后，應貼近行線槽（遠離接線終端）側綁扎，綁扎按照“2.1”的要求。自帶線內部彩色線束與終端連接：以線纜弧度一致為原則。PLC自帶線內部彩色線束長度由上述要求預留完成后，壓接預絕緣端子，然后，連接至信號量對應端子，最后由行線槽口內線纜數量為組（一般情況以3根線或4根線為組，具體情況可根據線槽口內對應線纜數量為準）調整線束弧度一致后，固定在行線槽上——整理線組進行綁扎至行線槽內自帶線后側。

PLC自帶線的裁切可以根據到達接線終端位置的最遠端為外皮剝線位置。注意自帶線剝離的方法，應使用自帶線內部自帶的尼龍線裁切外皮。不可使用斜口鉗、電工刀、美工刀等裁切，避免內部彩色線組受損。在自帶線外皮剝離位置加裝熱塑管，熱塑管的長度為40 mm，熱塑管中心位置置于自帶線外皮剝離切口處，誤差控制在±3 mm以內。自帶線內部彩色線束的長度處理方法：首先分出去往供電電源部分的彩色線組，將該線組綁扎（綁扎參照上述“2.1”所述要求）至供電電源端子位置，在此基礎上預留200 mm作為裕量，裁切多余部分線組；其他彩色線組已到達至該線組最后一個繼電器底端位置，在此基礎上預留200 mm為裕量（注意單根自帶線內部未使用的彩色線應保留，不可切除），裁切多余部分線組。去往繼電器部分的彩色線束以單根自帶線為組分別進行綁扎，綁扎參照上述“2.1”的要求。彩色線束應置于自帶線后側（注：自帶線應在行線槽內所有線束的最外側）。

2.4 線纜整理

控制柜所有線束接線完成后，需要對行線槽內部線束進行整理。對于來自不同方向去往同一方向的同類線束線纜應再次捆扎，直至捆扎到分開處之前20～30 mm再進行一次捆扎。綁扎帶束縛住線束即可，不可綁扎過緊，使線束絕緣表皮塌陷，也不可過于寬松，使綁扎帶失去綁扎效果。最后，將行線槽內部綁扎帶的綁扎口統一調整到線束后側。

3 分塊布線的實現

分塊布線成套工藝可以使得控制柜內線纜整潔有序，且行線槽的使用率明顯提高。該成套工藝方法達到了三峽集團對控制柜內部線纜的美觀、整潔、線纜轉彎弧度一致等《美麗機電》要求。

使用分塊布線成套方法可以減少后期控制柜內部線纜整理的時間，也減少了因控制柜內線纜凌亂而導致的返工，為后續工程人員調試，爭取了時間。

4 結語

電氣柜的成套配線流程是個復雜的工程，既要使配線滿足設備的功能需求，又要考慮到美觀和提高效率，線路標識方面要清晰，內部布局要合理。本文提出的分層、分塊成套工藝方法，使得控制柜成套工程達到統一化、標準化的要求。該種方法一定程度上，節省了線纜線材、提高了布線的美觀程度、節省配線時間。該工藝已經在白鶴灘電站、三峽左岸電站、長龍山抽水蓄能電站等工程中得到了成功的應用，滿足了美麗機電的要求，得到了用戶的認可。