容立輝

(甘肅省永靖縣劉家峽水電廠，甘肅永靖 731600)

在水力發(fā)電廠，二次設(shè)備有著重要的地位，它決定了發(fā)電機組的各類運行狀態(tài)以及參數(shù)的調(diào)節(jié)。一旦機組的主設(shè)備進去穩(wěn)定運行狀態(tài)，接下來的監(jiān)視控制工作完全由電氣二次設(shè)備承擔(dān)［1］。如果檢測到機組的勵磁裝置出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，需要立即將機組停電，進行維修;如果檢測到水位傳感器裝置出現(xiàn)了故障，將會出現(xiàn)水淹水導(dǎo)事故，給整個發(fā)電廠的安全和穩(wěn)定帶來威脅，需要馬上進行檢修。如何對水電廠的二次設(shè)備進行合理有效的安裝和調(diào)試是擺在電廠工作人員面前的重要課題。

1 水電廠二次設(shè)備配置的基本特征

在很多水電廠中，電氣二次設(shè)備采用的配置模式是全分布和雙冗余模式，采用完全開放型的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有三個層次:控制單元、廠站層以及物理層。在廠站層包括的內(nèi)容有設(shè)備運行的歷史記錄、模擬輸入輸出接口、服務(wù)器、調(diào)度電話系統(tǒng)等。該層能夠?qū)λ姀S中出現(xiàn)的故障給予告警信號，實時地監(jiān)視機組設(shè)備的運行狀態(tài)，在工業(yè)電視顯示屏上顯示場景畫面，另外，通過特殊的信息傳遞，它還能夠接收來自外界的信息，比如:國家或省級發(fā)來的各類指令信息等。對控制單元來說，它主要分布在共用設(shè)備以及機組中，接收來自上位機的指令，同時實現(xiàn)開停機功能，實現(xiàn)信號的輸入和輸出。另外，它還能輔助實現(xiàn)事件的記錄、機組的調(diào)試試驗等。對于物理層來說，包括的內(nèi)容有水輪機的調(diào)速設(shè)備、發(fā)電機的勵磁設(shè)備、變壓器的保護裝置、遠程輸入輸出設(shè)備以及各類基礎(chǔ)的自動化元件等。

2 水電廠電氣二次設(shè)備的安裝

下面針對電氣二次設(shè)備的安裝進行介紹。首先，在預(yù)埋二次電纜管道時，要注意在混凝土澆筑之前就應(yīng)該將管道安裝好，如此，經(jīng)過混凝土澆筑之后敷設(shè)的電纜才不會露出來。混凝土還能實現(xiàn)對電纜的保護。在預(yù)埋時，要做到準確和整齊，為了防止電纜受到破損，應(yīng)該將管口打磨光滑［2］。在電纜管的對接處，最好采用套絲，要保證接口的嚴密。為了防止管子在日后的使用中被堵塞，應(yīng)該將管口封住，同時，在過沉漿縫的地方，要采取防畸變的措施。其次是二次盤柜的基礎(chǔ)性安裝。安裝的常規(guī)工藝流程為:基礎(chǔ)型鋼材的下料，為了防止腐蝕在相應(yīng)位置刷上油漆，進行基礎(chǔ)的焊接，再一次進行刷漆，最后填混凝土。通常采用膨脹螺栓對控制箱等進行固定，在安裝盤柜基礎(chǔ)時，要注意將其高出抹面層1cm，整個長度要超過盤柜2cm。要嚴格將平行度、間距等控制在規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)。最后是敷設(shè)和連接電纜。在進行電纜的敷設(shè)之前，應(yīng)該完成通道的搭設(shè)和查看、電纜適度切割、管口的處理、確定好敷設(shè)的路徑等工作。制定出詳細的敷設(shè)表后，對于新走向電纜的敷設(shè)，應(yīng)該查看敷設(shè)的通道，保證通道內(nèi)部沒有會對電纜造成損壞的物質(zhì)，然后在電纜架和電纜井等地方做出相應(yīng)的標識。敷設(shè)時，電纜應(yīng)該從盤上端引出，保證不與地面有直接的接觸，當電纜敷設(shè)到指定地點后，還應(yīng)該留有一段長度。在支架上的電纜應(yīng)該整齊排列，不應(yīng)該出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象。

下面對主要的電氣設(shè)備安裝進行介紹。

(1)電力變壓器的安裝。對電力變壓器的安裝來說，不僅需要專業(yè)的施工人員按照規(guī)定的工序來操作，同時也需要采用配套的工藝和裝置，安裝時使用的設(shè)備和儀器儀表都要符合相關(guān)規(guī)范。在具體安裝過程中，首先需要對變壓器的結(jié)構(gòu)特點進行研究，確定好安裝的工作量和各道工序，并規(guī)定好安裝人員的數(shù)量。對于主要的設(shè)備結(jié)構(gòu)，如:高壓套管、有載調(diào)壓裝置、變壓器油保護裝置和冷卻系統(tǒng)等的安裝，也應(yīng)該計入到工作量計算和工序的確定中來。在正式安裝施工之前，一是要定好電力變壓器的安放地點以及安放方式，二是要將施工中會用到的各類工具、材料以及設(shè)備等準備好;進行變壓器拆封的時候，要嚴格保證其絕緣性的完好，對安裝調(diào)試的具體內(nèi)容要十分熟練，盡量選擇合適的技術(shù)方法。另外，要對油箱的密封性進行檢查，對閃點、酸堿反應(yīng)等內(nèi)容要給予高度重視，結(jié)合具體實際進行分析。

(2)隔離開關(guān)的安裝。在進行隔離開關(guān)的安裝時，首先要注意母線與電纜的接地，保證接地的穩(wěn)固，如果在接觸部位有銅或鋁等導(dǎo)體，需要使用銅鋁過渡接頭，防止在使用過程中導(dǎo)體上出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。動靜觸頭要對準，如果安裝時沒有實現(xiàn)對準安裝，在以后的使用中，合閘時會出現(xiàn)動靜觸頭接觸不良的現(xiàn)象。目前，在隔離開關(guān)的安裝上存在以下一些問題:①在不適宜和沒必要安裝隔離開關(guān)的地方安裝了隔離開關(guān);②本應(yīng)安裝隔離開關(guān)的地方反而沒有安裝隔離開關(guān)，或者是所安裝的隔離開關(guān)無法起到隔離作用;③本應(yīng)安裝上三聯(lián)隔離開關(guān)，實際上卻安裝了單級隔離開關(guān)。首先應(yīng)該冷靜仔細分析，在安裝前制定詳細的安裝計劃。隔離開關(guān)安裝的主要地點是:斷路器的電源側(cè)、電纜與架空線連接的地方、架空引下線跌落式開關(guān)之間的地方以及分支線的T 型接觸位置。在隔離開關(guān)安裝的具體操作過程中應(yīng)該注意:安裝力度要合適，用力不宜過大也不能太小，用力太大會造成內(nèi)部的齒輪無法吻合，最終導(dǎo)致三相電流不同期。在對調(diào)整觸點進行安裝時，要特別注意動靜觸頭的接觸問題，由于接地刀具有較長的連桿，對接地刀的同期調(diào)整要恰當。完成安裝后，要在動靜觸頭上涂抹適量的潤滑油，使觸頭保持潤滑，防止卡澀。另外，觸頭的清潔也應(yīng)該給予高度重視，要及時清除觸頭表面的污濁，當其表面出現(xiàn)磨損時，要注意將其打磨光滑，保持平整，保證良好的接觸。

3 水電廠電氣二次設(shè)備調(diào)試控制

在水電廠中，進行的設(shè)備電氣調(diào)試主要包括以下內(nèi)容:檢查安裝的質(zhì)量，同時對設(shè)備的質(zhì)量做再一次的檢查，保證其能夠正常投入運行;具體到需要調(diào)試的項目，包括:在完成安裝后，對所有的一次設(shè)備和二次設(shè)備進行全面的調(diào)整試驗;接通電源，對所有設(shè)備工作時的相互關(guān)系和相互作用進行檢查;根據(jù)相應(yīng)生產(chǎn)工藝要求，調(diào)試電氣設(shè)備在空載和帶負荷情況下的特性，同時，檢查設(shè)備在正常和過渡工況下是否都能夠可靠工作;對繼電保護的整定值以及安裝圖紙進行核對;根據(jù)安裝的實際情況，結(jié)合各項規(guī)程編寫用電和受電方案，編寫各電器設(shè)備的調(diào)試方案等。

在電氣設(shè)備的調(diào)試過程中，大部分情況下是帶電作業(yè)的，因此，要尤其注意人身和設(shè)備的安全，整理各注意事項，主要有以下幾點:①參加電氣設(shè)備調(diào)試的人員，要定期參加規(guī)程培訓(xùn)，熟悉各項調(diào)試業(yè)務(wù)，同時，也應(yīng)該掌握在觸電情況下的急救方法［3］;②在調(diào)試過程中，工作人員要嚴格按照試驗的方案進行操作，同時，要積極學(xué)習(xí)反事故的各項措施;③工作時，嚴禁一人獨立作業(yè)，需要2 人或2 人以上協(xié)同配合;④進行調(diào)試時使用的各項工具應(yīng)該具有良好的絕緣性能，使用之前需要經(jīng)過檢驗，同時，工作人員應(yīng)該穿戴配套的絕緣服;⑤系統(tǒng)中任何一個回路以及任何一個電氣設(shè)備，在沒有經(jīng)過調(diào)試之前，嚴禁帶電投入運行，應(yīng)該在相應(yīng)位置貼上標識，防止錯誤投入運行，引發(fā)安全事故;⑥進行高壓試驗時，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的隔離帶，保證接地線的可靠連接，完成調(diào)試試驗后，對需要放電的設(shè)備實施充分的放電。

4 水電廠電氣二次設(shè)備調(diào)試常見問題分析

在水電廠二次設(shè)備的調(diào)試過程中，常常會遇到一些具體的問題，本節(jié)羅列了一些常見的問題并給出了相應(yīng)的對策:①啟備變壓器中出現(xiàn)有漏油現(xiàn)象。對此應(yīng)該對帶有載調(diào)壓開關(guān)的變壓器進行吊罩檢查，檢查有載調(diào)壓開關(guān)是否滿足電氣試驗的各項規(guī)定，同時，對油箱內(nèi)的各類緊固件進行檢查，緊固件的松動也是出現(xiàn)漏油的主要原因之一;②在進行電機接線時，盡量將鼻子的接觸面積設(shè)置大一些，防止由于引線鼻子的熔脫而產(chǎn)生弧光，這一弧光進一步造成引線的相間短路，最終導(dǎo)致跳閘。在增大導(dǎo)電接觸面積的措施上，可以將銅排搪錫兩端鉆眼后作為過渡板;③在6kV 的開關(guān)柜中出現(xiàn)有結(jié)露現(xiàn)象。在這一電壓等級的開關(guān)柜內(nèi)，主母線以及分支母線都是裸露在外面的，母線材料的主要成分是環(huán)氧樹脂，長期地運行使用，環(huán)氧樹脂瓷瓶和穿墻套管上會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)有水珠，在雨水較多的季節(jié)，這種現(xiàn)象是在所難免的。對此，可以采取的措施是:在6kV 開關(guān)柜室內(nèi)加裝空調(diào)，保證開關(guān)柜的溫度符合要求;為每一個開關(guān)柜配置電加熱器;主母線及分支母線封套熱縮絕緣管，在所有的螺按處加罩熱縮材料罩等［4］。

5 案例分析

某水電廠在過去幾十年的運行中，先后經(jīng)歷了機組安裝調(diào)試和投運、二次設(shè)備維修和改造等環(huán)節(jié)，其中，最為重要的改造是將以前的以晶體管集成電路為主的控制改造為以計算機局域網(wǎng)(LAN)實施控制。在改造過程中，經(jīng)歷過很多技術(shù)隱患的處理，在此通過幾個實例對二次設(shè)備安裝調(diào)試質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)給予概括，以供參考。

5.1 圖紙審核環(huán)節(jié)

在二次設(shè)備圖紙審核環(huán)節(jié)，不僅應(yīng)該注意其原理的正確性，更應(yīng)該注重整個控制過程的完備性。如圖1 所示，在該水電廠中，發(fā)電機組的運行方式為自動準同期方式，在勵磁裝置的功率柜上需要安裝風(fēng)機，通過計算機局域網(wǎng)的控制，風(fēng)機可以實現(xiàn)自動啟停，在相應(yīng)的位置設(shè)有自動、手動以及停止三個檔位。就控制原理來說，當發(fā)電機實施空載升壓后，計算機局域網(wǎng)沒有將勵磁風(fēng)機啟動，經(jīng)過自動準同期之后，通過重復(fù)繼電器的作用，斷路器輔助觸點將勵磁風(fēng)機啟動。從原理上來講，這一操作過程是正確的，但并非完整的，風(fēng)機啟動的備用回路在實際的運行中有可能會出現(xiàn)同時啟動的現(xiàn)象，這是因為斷路器的中間重復(fù)繼電器有兩對常開觸點，它們分別接在兩臺勵磁風(fēng)機上。對此問題的解決辦法是:將其中一臺勵磁風(fēng)機的接觸器輔助常閉接點串接于另外一臺勵磁風(fēng)機的自保持回路中。

圖1 發(fā)電機勵磁系控制原理圖

5.2 自動化元件的校驗

圖2 圖冷卻塔風(fēng)機控制

在電氣二次設(shè)備安裝質(zhì)量控制中自動化元件的校驗也是重要環(huán)節(jié)，在水電廠中，可以將這些自動化元件分為繼電器類、接點類、傳感器類、電磁閥類、變送器類、測溫電阻類以及表計類。要按照采購合同中的技術(shù)規(guī)范來進行校驗，同時也應(yīng)該與元件所處位置的原理圖相結(jié)合，保證校核動作的正確性。對該廠的實際情況進行了分析，如圖2 所示，在該水電廠的某新裝機組滅磁開關(guān)合閘線圈的質(zhì)量電阻是4.4Ω，動作電壓值為183V，設(shè)計的操作電源為直流電220V。在進行滅磁開關(guān)操作時，要設(shè)置相應(yīng)的合閘電源，并且合閘線圈的通電時間要斷。按照設(shè)計規(guī)范，合閘線圈上的電壓為121V。將計算結(jié)果交由業(yè)主以及監(jiān)理單位并批準可進行通電試驗。在實際測量中發(fā)現(xiàn)，合閘線圈上的電壓值為123V，將滅磁開關(guān)合上之后發(fā)現(xiàn)沒有足夠的合閘力，開關(guān)出現(xiàn)往復(fù)操作的現(xiàn)象。之后，從該機組中的動力盤取出交流電裝置同時配合整流電路，得到直流的輸出電壓為197V，才滿足了合閘線圈的動作值要求，實現(xiàn)了開關(guān)的成功閉合。

5.3 配線和復(fù)查

在配線時，要注意芯線要預(yù)留一定長度，插頭和電纜的接地線要滿足接線技術(shù)規(guī)范。在施工中，經(jīng)常會存在烙鐵焊接芯線出現(xiàn)焊渣、虛焊和假焊，將對稱回路配反等情況。例如:某機組勵磁裝置的同步變壓器一次側(cè)采用的是自陽極刀閘進線側(cè)，將同步變壓器的兩側(cè)引出線焊接在變壓器的抽頭上。當發(fā)電機的空載電流達到0.7Ie 時，勵磁功率柜中出現(xiàn)有放電的聲音。將開滅磁跳開之后進行檢查發(fā)現(xiàn)，同步變壓器一次側(cè)中一相的焊點與變壓器的鐵芯之間存在虛接觸，從而形成了間隙，將其間的焊錫絲清理干凈之后就沒有了放電現(xiàn)象。由此可見，復(fù)查工作是保證配線質(zhì)量中的必要環(huán)節(jié)，也是重要環(huán)節(jié)。

6 結(jié) 語

水電廠中的二次設(shè)備擔(dān)負著調(diào)節(jié)機組運行參數(shù)、監(jiān)視和檢測機組運行狀態(tài)的重要功能，二次設(shè)備是否正常工作直接關(guān)系到水電廠的安全生產(chǎn)和高效運行。要針對其安裝調(diào)制的具體過程進行研究和嚴格把關(guān)，切實實施科學(xué)規(guī)范的策略。同時，要注意到，這也是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，會受到很多其他因素的影響，二次設(shè)備中盤柜的基礎(chǔ)安裝、電纜管道的預(yù)埋、電纜的預(yù)埋方式等都是非常關(guān)鍵的安裝內(nèi)容。對于工作人員來說，要加強溝通和交流，尤其是具體的實踐經(jīng)驗交流，保證每一道工序的科學(xué)合理，加大檢驗的力度，一旦安裝調(diào)試中出現(xiàn)違規(guī)步驟，應(yīng)該及時改正，保證后期的運行安全。

［1］ GB 50171—92 電氣裝置安裝工程盤柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范［S］.北京:中國標準出版社，1992.

［2］ 楊陽，廖爽.淺析電氣工程安裝存在問題及對策［J］.科技與生活，2010(13).

［3］ 陳君新.變電站二次電纜敷設(shè)、接線工藝方法的提高改進［J］.大科技·科技天地，2010(11).

［4］ 賴偉志.電氣工程安裝存在的質(zhì)量問題及防治措施［J］.建筑電氣，2007，26(12).

［5］ 楊志輝，劉曉斌.水閘電氣設(shè)備安裝的監(jiān)理與實施細則范例［J］.水利開發(fā)與利用，2005(11).