江新联围除险加固工程大洞口水闸电气施工探讨

林丽华

（广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635）

水闸是水利工程常见的水工建筑物，综合性较强，涉及到土建、金属结构、机电安装等专业。设备安装技术复杂，对水闸正常运行、社会效益地发挥起着关键作用。水闸设备安装可分为一次设备安装和二次设备调试。一次设备是指生产和分配电能的设备；二次设备是指对一次设备进行测量、控制、监视和保护的设备。本文结合广东省江新联围除险加固达标工程对水闸电气施工展开探讨。

1 工程背景

广东省江新联围除险加固达标工程大洞口水闸主要任务是以挡潮为主，兼顾排涝、泄洪、通航。通过新建大洞口水闸，与江新联围干堤及其他闭口闸一起作用，形成完整的防洪（潮）、排涝体系。按照江新联围防洪、防潮总体布局，大洞口水闸是江新联围的闭口闸之一，其轴线位于江门水道大洞桥下游约1000 m 处，垂直于河道。大洞口水闸主要由8 孔常规水闸、2 孔55 m 通航孔、两岸连接段、空箱挡墙和上、下游翼墙等组成。

2 电气一次

2.1 接入电力系统

工程水闸电源分别由距此约4 km 处的三江110 kV 变电站及4 km 处的会城110 kV 变电站2 电源提供，拟各采用一回10 kV 架空线从两电源点接入。

广东省江新联围除险加固达标工程大洞口水闸电气设备输电线路分布多且复杂。导线安装是电气设备正常运转的保障。安装导线过程中，要加强安装工艺管理，特别针对容易出现导线断路、局部破损、接触不良等现象，注意检查线路的安全性能。

2.2 变压器安装

本工程拟设2 台10/0.4 kV 变压器，分别以变压器- 线路组接2 电源10 kV 进线，2 台变压器互为备用，0.4 kV 母线采用单母线分段结线。

变压器在安装过程必须做好防护措施：①搬运过程必须防止发生碰撞甚至倾倒；②变压器是精密设备，必须做好防潮工作；③绝缘不得破损；④防止绑扎松动；⑤防止渗油漏油。

2.3 柴油发电机安装

本工程采用1 台0.4 kV、250 kW 柴油发电机作为其备用电源。在柴油发电机运行前，必须做好细致全面的检查工作：

（1）检查飞轮螺钉、地脚螺帽和其它机件螺帽是否牢固；

（2）检查油箱是否有漏油现象，重点关注机油管和管接头处，可用量油尺检查油底壳的机油量，确认是否符合规范要求；

（3）检查起动系统，必须将起动蓄电池的电液比重控制在1.240～1.280 这一范围内[1]；

（4）检查通风是否顺畅，保证新鲜空气顺利进入发电机，避免废气二次进入发电机；

（5）检查线路是否连接正确，绝缘性能是否正常。

2.4 防雷设备安装

本工程在10kV 线路进线侧各选用1 组Y5C1-17/50 型避雷器作为防雷设备。

防雷设备对水闸电气设备起到重要的安全防护作用，特别是珠三角地区，雷雨天气经常发生，需对防雷设施安装工作给予高度重视。

（1）避雷器的安装要做到牢固、排列整齐，引线相间距离及对地距离应符合规定要求；

（2）避雷器的引流线要连接紧密、短而直，禁止中间有接头，引流线使用10 kV 绝缘线，其截面积不小于50 mm2；

（3）避雷器引下线使用截面积不小于50 mm2的铝线或截面积不小于35 mm2的铜绞线。

2.5 启闭机电机控制及安装

本工程的通航工作闸门采用可升卧式翻板闸门，采用QHHY2×2000 kN 液压启闭机；常规工作闸门采用弧形钢闸门，QHHY2×800 kN 弧形闸门液压启闭机。启闭机电机采用三相交流异步电机，电机是水闸正常运转的核心电气设备。电机通过正转、反转等方式控制闸门的开启关闭，电气控制的一、二次回路功能主要分为三方面：实现电机控制（正反转）；保护电机（非正常工况，电机容易出现过载、短路、断相等极端现象）；实现闸门启闭控制。电动机在安装过程中，要做好电动机检查和固定工作。

（1）在安装前做好开箱检查及抽芯检查，并做好电动机的干燥工作；

（2）为防止电动机振动值超过规定（见表1），安装时在基础面与电动机间设置垫片，可采用质地坚硬的木板或硬塑胶，一般不超过三块，接触面紧密，安装完毕后，在电机底座进行二次灌浆；

（3）电动机的地脚螺栓上要套用弹簧垫圈，拧紧螺母时要按对角交错次序拧紧；

（4）一般用水平仪进行测量电动机水平度，根据规定进行调整；

（5）电动机接线，根据电动机额定电压及电源电压的不同，三相定子绕组可接成三角形（△)或星形（丫）两种形式。

表1 电动机设备的允许振动值

电动机在运行过程中，要注意保证散热，启闭机的电机功率一般较大，要保持随时散热，做到外壳清洁且无厚重物覆盖；保证线路安全，连接电动机的线路较多，防止因线路故障引发电动机的运行问题；定期检测，定期组织专业技术人员对电动机进行维护保养，发现故障，及时处理。

3 电气二次

根据管理工作需要，本工程设置工程管理信息系统，包括计算机监控系统、图像监控系统、水情信息采集系统、水闸安全监测系统、计算机网络通信及办公自动化子系统等。

3.1 监控系统

本工程的闸门监控系统采用现场无人值班，远程操作的模式。在管理楼的中控室设置1 套监控主机/工作站和1 台100 M以太网交换机；在闸室设置4 套以PLC 为核心的LCU（现地控制单元）设备，其中2 套LCU 分别负责对1#～5#、8#～12#闸门的监控，另2 套LCU 分别负责对6#、7#通航孔闸门的监控。各LCU 通过网络接口模块与中控室的以太网交换机连接，与工作站等设备共同构成闸门监控的星形光纤以太网局域网络，从而实现数据的上传下达。根据工程所在处江面的尺寸大小，图像监控系统拟在内、外江侧各设置4 套外场摄像机，共8 套。各摄像机经过画面分割切换器连至图像工作站，图像工作站设在中控室。考虑到夜间闸门关闭容易引发航行事故，在通航闸孔顶设置4 套投光灯，当夜间闸门关闭时，将投光灯投射在闸门上，警示过往船只。整个监控系统具有非常全面的监控功能。

（1）通过计算机和可编程逻辑控制器（PLC）联合工作，实现对闸门启闭升降自动化；

（2）实现水闸运行管理的动态监控，具备良好的人机界面，方便运行管理人员随时随地掌握变化情况；

（3）起到预警、智能化保护作用，当出现预定设置预警场景，一方面可通过PLC 程序实现自动关闸，另一方面借助于蜂鸣器，及时通知运行管理人员，启用应急处置方案。

3.2 监测系统

本工程安全监测系统项目主要包括在每个闸墩上各设置1 个位移、沉降测点，水闸上下游各设置自动水位计1台。据此本工程设置3 套监测数据测量控制单元（MCU），进行对所有自动监测项目进行自动采集，每套MCU 负责约100 m 闸宽的监测。系统设置1 套工作站，MCU 通过网络接口模块直接与工作站连接，非自动监测项目可手动录入工作站。

传统测量水位工具是水准尺，随着计算机技术、通信技术、自动控制技术的发展，目前测量水位采用基于电气控制的自动水位计，其由水位传感器和水位显示仪组成，两者通过信号传输线进行联系。水位传感器分为码盘式和压力式两种：码盘式传感器工作时，将柔性绳一端系在浮筒上，另一端系在重锤上并绕在传感器的轮盘上，通过重锤的平衡作用带动轮盘转动，进而测出水位的高低；压力式传感器是利用半导体单晶硅在外力作用下其阻值发生变化的原理制成[2]。水位测量显示仪一般会将上下游水位测量数据集合在一起，同时还可以对上下游水位进行比较，当两者差值小于设定的数值时，发出报警信号，适用沿海的挡潮水闸。

4 结语

沿海挡潮水闸电气技术随着科技技术进步显现出信息化、智能化、自动化等趋势，相信在不久的将来，电气技术会在水利工程中发挥更高的经济、社会效益。