劉渝

（紅河廣源水電開發(fā)有限公司云南省紅河哈尼族彝族自治州　661100）

水電廠電氣設備系統(tǒng)的改造技術(shù)

劉渝

（紅河廣源水電開發(fā)有限公司云南省紅河哈尼族彝族自治州661100）

當前很多水電廠都存在控制系統(tǒng)安全系數(shù)低、控制系統(tǒng)老化等問題，為了滿足水電廠的使用要求，保證電氣設備運行的安全性需要對原有的電氣設備系統(tǒng)進行改造。基于此對水電廠電氣設備系統(tǒng)的改造技術(shù)進行探討。

水電廠；電氣設備系統(tǒng)；改造技術(shù)

引言

在我國經(jīng)濟建設過程中，電力能源發(fā)揮著重要的作用，在保證國民經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著重要的作用。電能的產(chǎn)生、配送和使用均是在一瞬間完成的，對功率平衡的要求比較高。合理的電氣設備系統(tǒng)設計對水電廠的安全性有比較大的影響，所以需要充分做好水電廠電氣設備系統(tǒng)的升級改造。

1　案例介紹

某水電廠總設計庫容為3412m3，總裝機容量為2伊10MW，年平均發(fā)電量為5129萬kW/h，電廠使用二回35kV出線，然后將電能輸送到距離電廠8.2km和19km的A、B兩個變電所。水電廠投運至今所使用的設備已經(jīng)不能滿足使用要求，對電廠也造成了比較大的經(jīng)濟損失。為了提高設備運行的穩(wěn)定性和安全性需要對設備系統(tǒng)進行改造。

2　水電廠關(guān)于電氣設備的升級改造

公司技術(shù)人員與設計單位相關(guān)人員對趙山渡發(fā)電廠現(xiàn)場情況作了仔細勘察并進行詳細的探討后，根據(jù)目前該電廠電氣設備領(lǐng)域控制系統(tǒng)性能不高，設備老舊，安全系數(shù)低及技術(shù)落后等現(xiàn)狀，重點對電氣綜合保護系統(tǒng)、計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)、供排水控制系統(tǒng)及高低壓開關(guān)設備等方面提出了升級改造方案。

2.1計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)改造

該發(fā)電廠綜合自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)的改造在滿足無人值守或少人值守的要求下，拆除包括計算機主機、現(xiàn)地控制單元等設備在內(nèi)的原有計算機監(jiān)控系統(tǒng)，包括變送器屏、集中控制臺、中央音響屏和機旁自動屏等設備在內(nèi)的常規(guī)監(jiān)控設備，改造成以計算機控制作為主要監(jiān)控方式，常規(guī)設備控制為輔助監(jiān)控方式的監(jiān)控系統(tǒng)。改造完成后，該發(fā)電廠的日常運行全部由計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成，操作員工作站按照雙重化標準進行設置[1]。改造完成后的計算機監(jiān)控系統(tǒng)具備現(xiàn)地控制層和發(fā)電廠控制層兩項功能。發(fā)電廠控制層成為電廠的實時監(jiān)測與控制中心，擔負整個發(fā)電廠的自動化功能，采集和處理來自現(xiàn)地控制層的數(shù)據(jù)，制作重要設備的運行檔案、各類運行參數(shù)和各類運行報表等。同時對全站的人機對話，設備的運行監(jiān)視，事故及故障報警，人工干預運行設備、監(jiān)控系統(tǒng)采集過來的各類參數(shù)的設置與修改、現(xiàn)地控制層和發(fā)電廠區(qū)調(diào)管理系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)進行通信?，F(xiàn)地控制層按照被控對象性質(zhì)配置三套現(xiàn)地控制單元（LCU），包括機組LCU兩套，升壓站及公用設備LCU一套。在主廠房發(fā)電機層機組旁配置機組LCU；在中控室配置升壓站及公用設備LCU。改造完成后在中央控制室配置計算機監(jiān)控系統(tǒng)主站（包括網(wǎng)絡柜）、公用LCU屏（雙屏）、在升壓站及主廠房運行層機旁配置裝備有測量發(fā)電機電壓、電流、電能等參數(shù)變化的變送器和多種功能電測儀表的機組LCU屏。

2.2電氣綜合保護系統(tǒng)改造

根據(jù)發(fā)電廠電氣綜合保護系統(tǒng)實現(xiàn)全微機保護的改造要求，將采用繼電器保護裝置的設備全部更換，包括主變保護屏、原發(fā)電機保護屏以及廠用變保護回路等設備；同時配備有本世界90年代早期微機保護裝置的35kV線路保護，會導致通信接口不一致以及備品備件采購困難等一系列問題，所以也需要對其進行改造。微機元件保護裝置作為改造后的發(fā)電廠元件保護裝置具有與計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信接口的功能，技術(shù)先進，可靠性高。發(fā)電廠電氣設備微機保護系統(tǒng)由35kV主變壓器保護、發(fā)電機保護、6kV廠用變壓器保護、35kV線路保護組成。根據(jù)電力系統(tǒng)的配置要求，35kV線路微機保護裝置推薦采用南京南瑞最新的RCS系列線路微機保護裝置.布置于中央控制室的四面保護屏是發(fā)電廠微機保護系統(tǒng)的主要組成部分[2]。每臺發(fā)電機配備一面裝備有發(fā)電機全套微機保護裝置和斷路器操作的繼電器箱保護屏，主變壓器配備斷路器操作的繼電器箱保護屏和一面裝備有一套完整的35kV雙圈變壓器微機保護裝置；二回35kV線路保護配備保護屏一面；由于6kV廠用變微機保護裝置安裝在主變保護屏上，所以不需要單獨配備保護屏。

2.3供排水控制系統(tǒng)改造

滲漏排水泵，檢修排水泵以及消防供水泵在改造完成后均采用獨立PLC和軟啟動裝置控制，安裝水井（或水池）變送器獨立組一面屏，通過現(xiàn)場總線與升壓站和公用設備現(xiàn)地控制單元進行連接，完成數(shù)據(jù)交換和上位機操作指令的傳送任務；包含三臺油泵（兩大一?。┑恼{(diào)速器控制系統(tǒng)采用PLC控制，將其集成于一面控制屏內(nèi)。將機組冷除濕器、機組卻風機、加熱器控制系統(tǒng)，高壓頂起油泵、漏油泵控制系統(tǒng)，機組軸承潤滑油泵和供水閥控制系統(tǒng)分別集成在一面控制屏內(nèi)。水泵PLC控制柜和空壓機PLC控制柜在改造完成后分別放置于水泵房與空壓機室相對應的位置，其余輔機控制柜可根據(jù)實際情況進行放置，允許進行適當?shù)恼{(diào)整從而實現(xiàn)整臺設備的安全及最大使用效率。

2.4高低壓開關(guān)柜等設備的改造

將發(fā)電廠原有的8臺GBC-35型35kV高壓開關(guān)柜拆除，更新為現(xiàn)階段技術(shù)更為先進、安全性能更為可靠的KYN系列柜型，對于兩種柜型在設備配置和外形尺寸等方面存在的差異，改造以后啟用11臺35kV高壓開關(guān)柜；由于存在樓板開孔的問題，在進行改造時開關(guān)柜底部出線孔應盡可能利用原有的樓板開孔。

綜上所述，進行下一步施工圖設計時要對開關(guān)柜的布置方式進行專門設計，5kV開關(guān)柜建議選用KYN-40.5柜型，這種柜型的開關(guān)柜具有如下特點：淤該柜型柜體采用抗腐蝕高強度的敷鋁鋅板雙重折彎成型，由螺栓和拉鉚螺母進行連接，整個柜體沒有焊接；于該柜型結(jié)構(gòu)采用復合絕緣或空氣絕緣形式，結(jié)合最優(yōu)化的電場設計，柜體結(jié)構(gòu)緊湊、柜體寬度僅為1.2m，占地面積?。挥墼摴裥筒捎貌樵兪健拔宸馈边B鎖機構(gòu)，配備有性能安全可靠的閉鎖裝置，能夠有效防止一些操作失誤，保證設備與人身的安全，使運行更穩(wěn)定可靠，操作更方便靈活；榆該柜型開關(guān)柜具有手車室、繼電器儀表室、電纜室、母線室四部分，各部分通過接地的金屬隔板實現(xiàn)完全隔離，可以有效阻止電弧延伸，確保在內(nèi)部發(fā)生故障時相鄰隔室不會受到影響，將故障影響范圍控制在最小。柜體與柜體間的母線室通過母線套管和分隔板實現(xiàn)相互隔離，從而控制相鄰柜體之間內(nèi)部故障電弧產(chǎn)生的影響；虞該柜型柜體內(nèi)配備有手車進出操作靈活方便的新型全絕緣真空斷路器；愚該柜型開關(guān)柜殼體的防護等級為IPX4，發(fā)電廠原機組配套的自動化元件，包括位置開關(guān)、壓力開關(guān)、電磁閥、示流信號器等，存在性能不完善或安全運行可靠性不足等問題，不能達到計算機監(jiān)控系統(tǒng)精確的要求標準，需要進行增減、補充或者更換。

發(fā)電廠原有的氣、油、水系統(tǒng)非電量監(jiān)測變送器，配置不健全或根本沒有進行配置，所以需要重新進行配置。關(guān)于自動化元件推薦采用合資或者進口品牌的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。此外，發(fā)電廠還需配備一套弱電防雷系統(tǒng)以防止發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)和電氣保護系統(tǒng)遭受雷電的損害。該防雷系統(tǒng)由通信線路防雷、電源線路防雷、等電位接地和信號線路防雷這四個部分組成，保證發(fā)電廠的弱電系統(tǒng)在強雷電環(huán)境下正常穩(wěn)定的工作。另外，在對部分二次電纜進行更換或者調(diào)整時，根據(jù)計算機監(jiān)控和微機保護裝置系統(tǒng)的要求，應采用計算機系統(tǒng)專用的屏蔽電纜。同時，電纜和設備改造后須根據(jù)消防要求，使用防火包或防火堵燃材料對通道和電纜孔洞采取必要的阻斷措施，實現(xiàn)設備的安全運行。

3　結(jié)論

通過對水電廠電氣設備進行升級改造，有效提高了設備運行的可靠性以及設備運行的自動化水平，保證了設備的高效率運行，具有顯著的經(jīng)濟效益，值得類似工程借鑒引用。

[1]《水力發(fā)電廠自動化設計技術(shù)規(guī)范》（DL/T5081-2007）[M].北京：中國電力出版社，2007：34.

[2]薛勤榮.淺談小型水電站設計及設備配置[J].機電信息，2011（24）：173～ 174.

TV734

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1673-0038（2015）49-0285-02

2015-11-2

劉渝（1986-），男，云南建水人，助理工程師，本科，研究方向為水利電氣技術(shù)。