水电站电气自动化应用实践与问题研究

李俊楠

(辽宁省葠窝水库管理局，辽宁 辽阳 111000)

水电站电气自动化应用实践与问题研究

李俊楠

(辽宁省葠窝水库管理局，辽宁 辽阳 111000)

文章首先对水电站应用电气自动化的意义及现存的问题进行简要分析，在此基础上依托工程实例，对水电站电气自动化的应用实践进行论述。期望通过研究能够对水电站运行安全性和可靠性的提升有所帮助。

水电站；电气自动化；存在问题；应用实践

1 水电站应用电气自动化的意义及现存的问题

1.1 应用意义

水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，各种电气设备是水电站正常生产的基础保障。水电站主要的电气设备如图1所示。

近年来，随着水电站规模的不断扩大，电气设备日益增多，水电站的自动化程度也较之以往有了显著提升，具体体现在利用计算机系统对水电站生产过程进行监控，并借助自动化设备对水轮发电机组和辅机的运行状况进行自动监测。对于水电站而言，电气自动化的应用能够使站内主要设备的运行更加稳定、可靠，有助于电能质量的进一步提升，同时还能减轻工作人员的劳动强度，对于水电站经济效益的提高具有重要的现实意义。

1.2 现存的主要问题

通过对国内一些水电站进行调查后发现，其中很大一部分水电站都开始应用电气自动化技术对生产过程进行监测和控制。然而，从应用的整体情况上看，电气自动化程度并不是很高，具体体现在如下几个方面：未能真正意义上实现无人操作的目标；电气自动化系统的先进性不够，无法满足水电站的实际生产需要，制约了生产效率的提升，影响了水电站的经济效益。

2 水电站电气自动化的应用实践

下面以某水电站工程实例为依托，对电气自动化在该水电站中的应用实践进行分析。

2.1 工程概况

2.1.1 水电站简介

某水电站位于XX省境内，是一座以发电为主、防洪灌溉为辅的水电站，其主要由输水洞和灌溉洞两个电站组合而成，前者由3台1.4MW的机组，3台机组全部经由机端断路器与6.3kV单母线相连接，并通过分段开关与后者灌溉洞电站6.3kV单母线相连。输水洞电站6.3kV单母线向下挂一个厂用变，向上经主变压器接入到10.5kV上网线路当中；后者由2台3.6MW的机组和1台0.8MW的机组构成。

2.1.2 工程主要内容

电气自动化工程的主要建设项目包括以下内容：①灌溉洞电站。在现有的基础上，增设工控系统，并对水轮机组LCU进行更换，同时更换励磁及直流系统，并对两者之间的电缆进行连接。②输水洞电站。与灌溉洞电站的建设项目相同，在此不进行复述。③集中控制中心。增设UPS、计算机监控系统等电气自动化设备。

2.2 关键项目的技术方案

2.2.1 盘柜

1)型钢基础。盘柜基础采用型钢，按图纸要求，以切割机进行下料，加工制作完毕后应当及时涂刷防腐漆。基础型钢的允许偏差应当符合表1的规定要求。

表1 基础型钢安装的允许偏差

2)开箱验货。当设备抵达水电站施工现场后，应当拆除外包装，进行外观质量检查，看有无明显的撞击痕迹，盘柜有无变形，铭牌上的数据是否与设计要求相符，合格证及检测报告是否齐全。

3)装卸倒运。可使用起重机械对设备进行吊装就位，若是工程现场不具备使用起重设备的条件时，则可利用液压搬运车将盘柜运至安装现场就位。当盘柜开箱后就位前，应将设备上的精密模块、仪表等器件先拆卸下来，在组装完毕后再重新安回相应位置，以免就位过程中造成精密器件损坏。

4)组装。依据设计图给出的位置对盘柜进行组装，就位后应进行调整，从而使其垂直度、水平偏差、柜间接缝等指标符合相关规范的规定要求，随后按要求对盘柜进行焊接或螺栓连接，从而使盘柜与基础牢靠固定；盘柜安装定位后，应当严格按照设计图纸的要求进行屏蔽接地线的敷设。

2.2.2 二次配线

盘柜安装完毕后，便可进行二次配线，可从电缆夹层或是电缆桥架垂直引入盘柜内，并在盘柜底部用管卡对线缆进行固定；对于带有屏蔽层的二次电缆应当施作屏蔽接地；在对芯线外层保护套进行剥除时，不可损伤芯线绝缘，应按照垂直或水平有规律地对芯线进行编扎，不得与盘内端子交叉，备用芯线应预留出足够的长度，捆扎后应做好相应的标记，并将之埋入到里层，这样便于查找；应严格按照施工图纸及相关技术规程的要求进行配线，除了要确保接线正确之外，与端子的接触应当可靠；可在配导线的端部施作统一标准的白头标志，并在其上标明回路号；强电与弱电回路应当分别绑扎成束，并分开排列，切不可出现小端子配大截面导线的情况；工程中如果使用的是插接式端子，截面积不同的两根导线不可接于同一个端子上，螺接式端子连接两根导线时，应在中间加装平垫片。当二次配线完成之后，应当对其进行检查，具体项目如下：检查接线与图纸是否一致，接线原理是否正确；检查导线与电气元件的连接，看是否牢固可靠；检查盘柜内的导线，看有无接头，导线的芯线有无损伤。

2.2.3 直流系统

在本工程中，蓄电池组按浮充电的方式运行，在定期对大电流放电进行核对后，以均衡充电的方式对蓄电池进行充电。为了对蓄电池与直流系统的运行状况及绝缘水平的进行实时监测，决定在每组蓄电池上加装直流电压表、变送器及检测装置，并在每段母线上加装绝缘监测报警装置。在蓄电池进行安装时，应保证平稳，排列方式应当与设计要求相符，间距则应满足产品制造厂家给出的规定要求；结合设计图纸，对配电的正确性进行检查，并对螺栓进行紧固，同时检查蓄电池组的极性及充电装置的连接极性，看是否正确，二次回路绝缘的电阻值应当大于1MΩ。

2.3 电气调试与试验

2.3.1 盘柜通电测试

对外部连接线的正确性进行测试，并依据设计图纸进行盘内查线，确认正确无误后，用1000V摇表对电流、电压及直流回路的对地绝缘电阻进行测量，电阻值应当大于1MΩ，同时用1000V摇表对各回路进行耐压试验，确认绝缘合格后方可通电。

2.3.2 二次电气试验

二次电气设备安装就位后，以按照国家现行规范标准的规定要求，对盘柜内的电气自动化元件及保护装置进行电气调试，具体做法如下：

1)试验正式开始前，应当编制合理可行的试验计划，并制定安全技术措施，确保试验安全、有序进行。

2)试验过程中，应对相关数据进行详细记录，并与各项试验的性能、设计值、技术特性进行对比分析，判断是否合格，并给出结论。电气安装单位应配合试验单位进行。当二次回路完成之后，应当进行交流耐压试验，并对回路的绝缘电阻值进行测定，阻值应当与相关规范标准的规定要求相符。需要注意的是，在试验阶段，应当需要隔离的元器件进行有效隔离，避免造成损坏。

2.4 励磁系统安装

2.4.1 设备检查

励磁系统运至工程系现场后，应当进行开箱检查，设备整体应当明显的外观质量缺陷，螺栓应紧固无松动迹象，所有附件应完整、排列整齐固定牢固；所有电器元件的质量和性能应当良好，规格、型号应当与设计要求相符；铁芯应当无变形和锈蚀迹象，绝缘应当良好。

2.4.2 安装

在对励磁系统进行吊装的过程中，应当避免磕碰损伤，就位后应当确保垂直度、水平度符合规定要求，并对励磁变压器和电流互感器进行可靠接地，同时还应采取防尘、防潮及防火等保护措施。

2.5 监控系统安装

2.5.1 检查验收

监控系统到场后，应当由专人负责对其进行检查验收，看设备外观有无明显的损坏情况，电气元件的固定是否牢靠；检查设备的型号、规格、备件等是否与设计要求相符。

2.5.2 系统安装

1)根据设计图纸对现场调试设备的配线情况开展检查工作，查看电缆连接是否正确，查看与主控级监控设备连接的电缆或光缆敷设是否无误，检测二次回路的绝缘电阻值，要求≥1MΩ。

2)检查监控系统中的设备安装是否正确，包括电源、计算机设备以及I/O远程接口，检查现地控制单元中的设备连接是否正确，保证其与主接地网连接可靠。

3)接通电源，启动设备的自诊断程序，对设备运行情况进行检查。一般设备具备在线诊断功能，既可以及时发现故障，发出报警，也可以快速排除故障，并自动记录故障排除过程。

4)根据电气运行情况，对监控测量设备进行调整，利用控制单元的数据采集功能和自检功能，通过校核数据库中的信息，检查输出端电信号与输入端电信号的匹配情况。

5)安装继电保护装置、调速器、励磁装置、机械制动设备，对各个设备装置之间的信息传递是否畅通进行测试，并对各个设备装置的联动情况进行检查。

3 结 论

综上所述，为大幅度提升水电站电气机组设备的运行安全性和稳定性，应当对电气自动化控制系统进行合理应用。对于已经应用电气自动化的水电站，应结合实际情况，找出电气自动化中存在的不足，并加以完善，从而使电气自动化的作用能够在水电站中得以充分发挥，由此除了能够减少各类电气设备的故障发生几率之外，还能为水电站带来巨大的经济效益，对于推动水电站的持续发展具有重要意义。

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1007-7596(2017)10-0155-03

TV736

A

2017-09-14

李俊楠(1988-)，男，河南平顶山人，助理工程师，从事水利水电工程、水电站、电气自动化方面研究工作。