雷曉斌 侯光仁 顏慶豐

（五凌電力有限公司馬跡塘水電廠 益陽(yáng)市 413405）

1 電廠基本情況簡(jiǎn)介

馬跡塘水電站位于桃江縣馬跡塘鎮(zhèn)資水干流上，上游距柘溪電站86 km，下游距桃江縣城43 km，207國(guó)道從大壩壩頂通過(guò)。樞紐由溢流壩 （橋壩結(jié)合）、船閘、廠房、開(kāi)關(guān)站與副壩等建筑物組成。壩軸線總長(zhǎng)1 312 m，最大壩高26.8 m，于1976年動(dòng)工興建，1983年6、7、8月3臺(tái)機(jī)相繼投產(chǎn)發(fā)電，是我國(guó)第一座低水頭貫流式機(jī)組水電廠。3臺(tái)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組均從奧地利引進(jìn)，單機(jī)容量為18.5 MW，總裝機(jī)容量為55.5 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量2.76億kW·h，多年實(shí)際平均發(fā)電量為2.3億kW·h左右。

馬跡塘水電廠現(xiàn)有2臺(tái)主變壓器：1臺(tái)SFL6-20000/121和1#發(fā)電機(jī)單元接線；1臺(tái)SFS-40000/121和2#、3#發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線。近區(qū)10 kV廠用電采用SFL-1000/35降壓，分別對(duì)廠用備用變壓器、溢流壩、船閘和生活區(qū)供電。

馬跡塘水電廠開(kāi)關(guān)站采用戶外式，110 kV主接線初建時(shí)采用內(nèi)橋接線并帶旁路，有馬桃線和馬茶線兩條出線；當(dāng)一條線路故障時(shí)，可通過(guò)另一條線路接入系統(tǒng)，便于線路開(kāi)關(guān)檢修和線路熔冰。2001年7月，電廠對(duì)旁路進(jìn)行了改造，加裝了1臺(tái)六氟化硫斷路器（型號(hào)：LW6A-126/3150、平開(kāi)生產(chǎn)），使得 110 kV開(kāi)關(guān)站在正常運(yùn)行方式下采用內(nèi)橋接線，當(dāng)其中1臺(tái)斷路器退出運(yùn)行時(shí)，則變?yōu)橥鈽蚪泳€方式下運(yùn)行。

35 kV出線四回，分別送近區(qū)、馬跡塘、鸕鶿渡、武潭至三堂街。

目前，電廠正結(jié)合2#機(jī)組A修，對(duì)2#機(jī)組軸承、導(dǎo)葉接力器等進(jìn)行技術(shù)改造改造。

2 主要設(shè)備改造的必要性

馬跡塘水電廠自1997年以來(lái)，經(jīng)逐年大修、技改，相繼完成了對(duì)3臺(tái)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)、軸承油系統(tǒng)油冷卻器、接力器碳刷等70多項(xiàng)（國(guó)產(chǎn)化）改造，在一定程度上提高了設(shè)備的健康水平，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行。但限于20世紀(jì)70年代末的設(shè)計(jì)、設(shè)備集成和設(shè)備制造技術(shù)水平的限制，主要機(jī)電設(shè)備在很多方面還存在不少薄弱環(huán)節(jié)，各系統(tǒng)的分立設(shè)備多，自動(dòng)化、集成化程度低，運(yùn)行維護(hù)量大，整個(gè)設(shè)備裝備水平還不能完全適應(yīng)當(dāng)前五凌公司的發(fā)展和業(yè)已形成的電力市場(chǎng)的要求。

電廠各類主輔設(shè)備均已投運(yùn)近30年，近年來(lái)相繼發(fā)現(xiàn)各種設(shè)備的老化與磨損日益加重，備品配件的需求日益增多，老化趨勢(shì)加快，許多配件廠家已不再生產(chǎn)，而且定制配件的采購(gòu)周期很長(zhǎng)、費(fèi)用高，難保證設(shè)備維護(hù)的需求，嚴(yán)重威脅主設(shè)備的安全運(yùn)行。

同時(shí)，為了進(jìn)一步提升電廠管理水平，打造公司核實(shí)競(jìng)爭(zhēng)力，公司從2009年開(kāi)始推行“遠(yuǎn)程集控、無(wú)人值班、少人值守”的電廠生產(chǎn)管理模式，并爭(zhēng)取在3～5年內(nèi)使公司所屬水電廠均具備 “遠(yuǎn)程集控”條件，而我廠目前的設(shè)備技術(shù)水平，要實(shí)現(xiàn) “遠(yuǎn)程集控”的目標(biāo)，必須通過(guò)全面的技術(shù)改造才能達(dá)到要求。

3 主要設(shè)備技術(shù)改造的基本思路

以提高設(shè)備健康和自動(dòng)化水平，確保電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行為目的，以滿足公司“遠(yuǎn)程集控”為基本要求，堅(jiān)持“應(yīng)改必改、改必改好”和“增收節(jié)支”的原則，充分分析設(shè)備現(xiàn)狀，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施”的思路，爭(zhēng)取用3～5年的時(shí)間，對(duì)影響電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行和“遠(yuǎn)程集控”實(shí)施的監(jiān)控系統(tǒng)、110 kV開(kāi)關(guān)站、主變壓器、機(jī)組軸承、廠用配電系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，打造資水明珠。

4 全廠監(jiān)控系統(tǒng)改造

4.1 設(shè)備現(xiàn)狀

現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)間較早、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，且技術(shù)方案相對(duì)較落后，功能簡(jiǎn)單，服務(wù)器系統(tǒng)配置低，運(yùn)行不穩(wěn)定；公用設(shè)備的各種控制量和狀態(tài)量均未接入監(jiān)控系統(tǒng)中，不能滿足“遠(yuǎn)程集控”和運(yùn)行分析的要求。

（1）目前的監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組部分及開(kāi)關(guān)站部分的監(jiān)控，廠用配電系統(tǒng)及公用設(shè)備仍采用常規(guī)監(jiān)視與操作，不能滿足安全生產(chǎn)和遠(yuǎn)程集控的要求。

（2）系統(tǒng)不穩(wěn)定，事件處理能力差，在發(fā)生系統(tǒng)事故，開(kāi)關(guān)量測(cè)點(diǎn)變位很多時(shí)，存在采集不到數(shù)據(jù)并造成網(wǎng)絡(luò)通訊中斷的現(xiàn)象，需重啟系統(tǒng)才能恢復(fù)故障。

（3）系統(tǒng)在事故情況下，上位機(jī)語(yǔ)音報(bào)警量很大時(shí)，存在無(wú)法報(bào)信的問(wèn)題。

（4）上位機(jī)事故追憶功能不完善，不利于事故處理與分析。

（5）系統(tǒng)存在軟故障，有時(shí)指令發(fā)出后，PLC無(wú)任何反應(yīng)，需重啟PLC或?qū)CU電源重新上電才能恢復(fù)。開(kāi)關(guān)站LCU流程啟動(dòng)后，流程正確，PLC輸出指示也正確，但擴(kuò)展繼電器不動(dòng)作。斷電一段時(shí)間再?gòu)?fù)電才能恢復(fù)。

4.2 改造思路

4.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件

（1）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改造為100 M雙以太網(wǎng)。

（2）在安全I(xiàn)區(qū)增設(shè)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)機(jī)械、2臺(tái)24口的1 000 M網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及1臺(tái)防火墻，仍安裝于現(xiàn)監(jiān)控機(jī)房；負(fù)責(zé)安全I(xiàn)區(qū)的機(jī)組及開(kāi)關(guān)站公用監(jiān)控系統(tǒng)、弧門(mén)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)通訊及向安全I(xiàn)I區(qū)傳送數(shù)據(jù)。在安全I(xiàn)I區(qū)增設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜及48口網(wǎng)絡(luò)配線架，布置于現(xiàn)水調(diào)自動(dòng)化機(jī)房，用于安裝II區(qū)交換機(jī)及縱向隔離裝置（這兩個(gè)設(shè)備不需更換）。

（3）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件及硬件全部更換，操作系統(tǒng)為WINDOWS平臺(tái)，監(jiān)視控制畫(huà)面應(yīng)為簡(jiǎn)體中文，增加自動(dòng)報(bào)表系統(tǒng)工作站，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)隔離裝置送生產(chǎn)管理系統(tǒng)，監(jiān)控軟件方面增加狀態(tài)檢修診斷系統(tǒng)功能及機(jī)組遠(yuǎn)程信號(hào)復(fù)歸功能。

（4）機(jī)組及公用LCU PLC整套更換，包括I/O模塊、電源模塊、溫度巡檢模塊、同期裝置(包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)的二次回路及端子核對(duì)工作)，LCU設(shè)備安裝配置及調(diào)試（投標(biāo)方可根據(jù)實(shí)際情況拆除原LCU屏柜，重新配置機(jī)組LCU控制單元屏柜。因考慮到二次線較多同時(shí)電廠機(jī)組單元已無(wú)增加屏柜的空間，招標(biāo)方建議不進(jìn)行屏柜更換）。

（5）LCU控制邏輯及程序重新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

（6）LCU現(xiàn)地觸摸屏更換，人機(jī)界面重新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，支持中文系統(tǒng)，操作顯示畫(huà)面為中文，具有現(xiàn)地手動(dòng)有程序分步開(kāi)、停機(jī)功能及對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的無(wú)程序啟、停功能。

（7）監(jiān)控系統(tǒng)與五凌集控、益陽(yáng)地調(diào)通訊協(xié)議及接口開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控，通訊規(guī)約采用104協(xié)議，地調(diào)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，采用101規(guī)約。原監(jiān)控系統(tǒng)與益陽(yáng)地調(diào)、與五凌公司水調(diào)系統(tǒng)接口、與本廠MIS系統(tǒng)接口，在監(jiān)控系統(tǒng)改造過(guò)程中的新舊系統(tǒng)過(guò)渡處理。

（8）更換GPS設(shè)備，接入監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)時(shí)，具備網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)功能。

（9）LCU模塊供電電源改造為交直流雙路電源。

（10）監(jiān)控系統(tǒng)與五凌集控、益陽(yáng)地調(diào)通訊協(xié)議及接口開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控，通訊規(guī)約采用104協(xié)議，地調(diào)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)暫為SC1801接口，必須預(yù)留與地調(diào)升級(jí)改造后104、101規(guī)約。原監(jiān)控系統(tǒng)與五凌公司水調(diào)系統(tǒng)接口、原監(jiān)控系統(tǒng)與廠級(jí)MIS系統(tǒng)接口，因監(jiān)控系統(tǒng)改造而導(dǎo)致的接口重新開(kāi)發(fā)配置。

（11）與弧門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫接口，具有對(duì)弧門(mén)監(jiān)控的監(jiān)視和操作功能，且五凌集控具有對(duì)弧門(mén)的監(jiān)控功能。

4.2.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備改造

（1）原模擬屏設(shè)備及相關(guān)回路整體拆除，改為大屏幕工業(yè)電視墻。

（2）軸承油箱、高位油箱、漏油箱、調(diào)速器回油箱增加磁翻板液位計(jì)輸出模擬量給監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）3臺(tái)機(jī)組調(diào)速器增加殘壓測(cè)頻模塊及相關(guān)程序，增加功率給定相關(guān)模塊及程序修改。

（4）現(xiàn)場(chǎng)各端子箱（包括調(diào)速器柜端子箱、燈泡頭端子箱、燈泡體端子箱、軸承油箱端子箱、高位油箱端子箱）整體更換及各回路重新接入。

（5）公用系統(tǒng)（包括直流、廠用電系統(tǒng)、柴油機(jī)、水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)）的現(xiàn)場(chǎng)接入，其中廠區(qū)排水、滲漏排水、廠房生活供水已有PLC控制，可以通訊的方式與其接口，其接口程序開(kāi)發(fā)需與第三方廠家合作。

（6）原遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)屏增設(shè)電能計(jì)量柜，接入機(jī)組、廠用、勵(lì)磁、近區(qū)的電量，并增設(shè)報(bào)表系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，與電能量采集系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)開(kāi)發(fā)接口程序；并向IMS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)；

4.2.3 機(jī)房及設(shè)施改造

（1）中控室操作臺(tái)整體更換。

（2）監(jiān)控機(jī)房防靜電地板整體更換，面積為3.5 m×5 m，更換兩套工作臺(tái)，可用于安裝工作臺(tái)的有效面積為3.61 m×1 m和2 m×0.7 m。

5 110 kV開(kāi)關(guān)站系統(tǒng)改造

5.1 設(shè)備現(xiàn)狀

馬跡塘電廠110 kV開(kāi)關(guān)站屬于戶外敞開(kāi)式，且臨近207國(guó)道，運(yùn)行環(huán)境惡劣。開(kāi)關(guān)設(shè)備已投運(yùn)28年，屬于淘汰產(chǎn)品，可靠性和自動(dòng)化程度低，無(wú)法滿足安全生產(chǎn)和遠(yuǎn)程集控要求。

5.2 改造思路

（1）在現(xiàn)開(kāi)關(guān)站空地上新建一座室內(nèi)開(kāi)關(guān)站。

（2）重新采購(gòu)一套室內(nèi)GIS設(shè)備。主接線按照單母線分段的形式，兩進(jìn)兩出、一個(gè)母線斷路器、兩組母線PT，共7個(gè)間隔。

（3）在新GIS開(kāi)關(guān)站建設(shè)期間，為保證施工安全及電廠正常的生產(chǎn)，將影響施工的原架空線用110 kV高壓電纜進(jìn)行替換。

（4）在新GIS設(shè)備調(diào)試完成后，依次短時(shí)停電分部與主變、線路進(jìn)行連接。

（5）同步對(duì)110 kV線路保護(hù)、母線保護(hù)及安全自動(dòng)裝置進(jìn)行改造。

6 主變壓器改造

6.1 設(shè)備現(xiàn)狀

馬跡塘電廠兩臺(tái)主變均已投運(yùn)28年，原變壓器為老式高耗能淘汰產(chǎn)品，已基本達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命，主變本體絕緣及各密封件已嚴(yán)重老化，廠家已停止備品備件供應(yīng)，嚴(yán)重影響電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6.2 改造思路

訂購(gòu)兩臺(tái)新的風(fēng)冷變壓器（主要技術(shù)參數(shù)電壓比、阻抗電壓與原變壓器相同），其中將2#主變有原三卷變替換成兩卷變，取消35 kV線圈?？紤]到主變低壓側(cè)與共箱母線的連接方便，主變安裝位置不變，只將原來(lái)的變壓器室進(jìn)行整改，加裝防火卷簾門(mén)，改善主變運(yùn)行環(huán)境。同步對(duì)主變繼電保護(hù)裝置進(jìn)行改造。

7 35 kV系統(tǒng)改造

7.1 設(shè)備現(xiàn)狀

現(xiàn)馬跡塘35 kV系統(tǒng)共4路出線，其中外送電網(wǎng)3條線路，目前只有1條線路在使用，既作為當(dāng)?shù)伛R跡塘變電站的電源線路，也是電廠的備用電源，另一條作為電廠生活、辦公及船閘用電。35 kV系統(tǒng)使用的斷路器均為少油式斷路器，系統(tǒng)設(shè)備均已運(yùn)行28年，設(shè)備自動(dòng)化程度低、老化較為嚴(yán)重，檢修維護(hù)成本高，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

7.2 改造思路

除保留電廠至馬跡塘變電站的35 kV線路作為電廠的備用電源外，其他35 kV設(shè)備全部拆除，將原35 kV斷路器更換成SF6開(kāi)關(guān)。將原電磁繼電器式繼電保護(hù)裝置全部更換為微機(jī)保護(hù)。

8 10 kV及400 V廠用電系統(tǒng)改造

8.1 設(shè)備現(xiàn)狀

馬跡塘電廠現(xiàn)10 kV廠用電系統(tǒng)斷路器采用的是少油式，400 V廠用電系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)采用的是隔離開(kāi)關(guān)加熔斷器的組合形式，均不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作，只能現(xiàn)地進(jìn)行操作，且配電系統(tǒng)的狀態(tài)量均無(wú)法接入監(jiān)控系統(tǒng)，不能滿足安全生產(chǎn)和遠(yuǎn)程集控的要求。

8.2 改造思路

（1）35 kV系統(tǒng)改造后，為降低35 kV的下網(wǎng)電量，降低電廠運(yùn)行費(fèi)用，提高供電可靠性，從2#主變低壓側(cè)10 kV母線加裝1臺(tái)10 kV斷路器，引接一路10 kV電源經(jīng)1臺(tái)1 000 kVA隔離變與廠用10 kV母線相連，作為生活辦公區(qū)及船閘的主用電源。

（2）將原10 kV開(kāi)關(guān)全部更換成真空斷路器。

（3）對(duì)400 V廠用配電裝置全部更換成抽屜式開(kāi)關(guān)柜。

（4）將10 kV系統(tǒng)原電磁繼電器式繼電保護(hù)裝置全部更換為微機(jī)保護(hù)。

9 機(jī)組軸承系統(tǒng)改造

9.1 設(shè)備現(xiàn)狀

馬跡塘機(jī)組已運(yùn)行28年，軸承系統(tǒng)在近幾年的無(wú)損探傷中，均發(fā)現(xiàn)存在局部脫胎、瓦面巴氏合金脫落的現(xiàn)象，現(xiàn)已結(jié)合機(jī)組檢修對(duì)1#～3#機(jī)組水導(dǎo)軸承、2#機(jī)組發(fā)導(dǎo)、水導(dǎo)及推力軸承進(jìn)行了全面的更換處理，目前運(yùn)行情況良好，但1#、3#機(jī)組的發(fā)導(dǎo)和推力軸承還沒(méi)有更換，嚴(yán)重威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。

9.2 改造思路

（1）按照2#機(jī)組軸承改造的技術(shù)方案，結(jié)合機(jī)組檢修，對(duì)1#、3#機(jī)組的發(fā)導(dǎo)、推力軸承進(jìn)行更換。

（2）軸承改造結(jié)合機(jī)組大修進(jìn)行。

（3）選擇替換下來(lái)的一套機(jī)組發(fā)導(dǎo)、水導(dǎo)、推力軸承，找國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行修復(fù)，用作事故備品。

10 機(jī)組振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造

10.1 設(shè)備現(xiàn)狀

馬跡塘電廠機(jī)組由于在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有統(tǒng)籌規(guī)劃?rùn)C(jī)組的振擺監(jiān)測(cè)問(wèn)題，因此沒(méi)有安裝專門(mén)的機(jī)組振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只有簡(jiǎn)單的幾個(gè)振擺測(cè)量探頭，且測(cè)值不準(zhǔn)，無(wú)振擺趨勢(shì)分析系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的振擺情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需加裝機(jī)組振擺在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

10.2 改造思路

借鑒公司凌津?yàn)╇姀S的成功經(jīng)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)、布置機(jī)組振擺測(cè)量探頭。重新安裝一套機(jī)組振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和專家診斷功能，能夠?qū)C(jī)組運(yùn)行時(shí)的振擺情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行趨勢(shì)分析，具有在線和離線診斷功能。

11 機(jī)組定轉(zhuǎn)子絕緣處理

11.1 設(shè)備現(xiàn)狀

馬跡塘電廠機(jī)組已運(yùn)行將近30年，且在2000年發(fā)生的水淹機(jī)組事件時(shí)，使發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子繞組浸泡于油、水混合物中，絕緣性能不同程度的受到了損害，定子繞組整體絕緣性能下降有加快的趨勢(shì)。

11.2 改造思路

（1）轉(zhuǎn)子：近期結(jié)合機(jī)組大修，逐步對(duì)機(jī)組滑環(huán)絕緣和轉(zhuǎn)子引線絕緣進(jìn)行恢復(fù)處理。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)尋找廠家訂購(gòu)一套新磁極，在機(jī)組A修時(shí)對(duì)磁極進(jìn)行全部替換處理，替換下來(lái)的磁極找國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行絕緣處理，作為替換下一臺(tái)機(jī)組的新磁極，以此類推，對(duì)3臺(tái)機(jī)組的磁極全部進(jìn)行更換。

（2）定子：近期尋找合適的廠家對(duì)定子端部繞組半導(dǎo)體漆脫落問(wèn)題進(jìn)行處理。遠(yuǎn)期可考慮在國(guó)內(nèi)尋找廠家訂購(gòu)一套新線棒，結(jié)合機(jī)組A修進(jìn)行更換，替換下來(lái)的線棒找國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行絕緣處理，作為替換下一臺(tái)機(jī)組的新線棒，以此類推，對(duì)3臺(tái)機(jī)組的定子線棒全部進(jìn)行更換。

12 結(jié) 語(yǔ)

安全生產(chǎn)是電廠的永恒主題，而設(shè)備的本質(zhì)化安全是確保電廠長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。目前，馬跡塘電廠的設(shè)備問(wèn)題已列入公司十大技術(shù)難題之一，主要設(shè)備存在的問(wèn)題已嚴(yán)重影響電廠的安全和效益。因此，如何通過(guò)不斷的技術(shù)改造，提高設(shè)備的健康水平和自動(dòng)化程度，是馬跡塘電廠今后安全生產(chǎn)工作的一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨任務(wù)。