林麗華

（廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510635）

水閘是水利工程常見的水工建筑物，綜合性較強(qiáng)，涉及到土建、金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝等專業(yè)。設(shè)備安裝技術(shù)復(fù)雜，對(duì)水閘正常運(yùn)行、社會(huì)效益地發(fā)揮起著關(guān)鍵作用。水閘設(shè)備安裝可分為一次設(shè)備安裝和二次設(shè)備調(diào)試。一次設(shè)備是指生產(chǎn)和分配電能的設(shè)備；二次設(shè)備是指對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備。本文結(jié)合廣東省江新聯(lián)圍除險(xiǎn)加固達(dá)標(biāo)工程對(duì)水閘電氣施工展開探討。

1 工程背景

廣東省江新聯(lián)圍除險(xiǎn)加固達(dá)標(biāo)工程大洞口水閘主要任務(wù)是以擋潮為主，兼顧排澇、泄洪、通航。通過(guò)新建大洞口水閘，與江新聯(lián)圍干堤及其他閉口閘一起作用，形成完整的防洪（潮）、排澇體系。按照江新聯(lián)圍防洪、防潮總體布局，大洞口水閘是江新聯(lián)圍的閉口閘之一，其軸線位于江門水道大洞橋下游約1000 m 處，垂直于河道。大洞口水閘主要由8 孔常規(guī)水閘、2 孔55 m 通航孔、兩岸連接段、空箱擋墻和上、下游翼墻等組成。

2 電氣一次

2.1 接入電力系統(tǒng)

工程水閘電源分別由距此約4 km 處的三江110 kV 變電站及4 km 處的會(huì)城110 kV 變電站2 電源提供，擬各采用一回10 kV 架空線從兩電源點(diǎn)接入。

廣東省江新聯(lián)圍除險(xiǎn)加固達(dá)標(biāo)工程大洞口水閘電氣設(shè)備輸電線路分布多且復(fù)雜。導(dǎo)線安裝是電氣設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障。安裝導(dǎo)線過(guò)程中，要加強(qiáng)安裝工藝管理，特別針對(duì)容易出現(xiàn)導(dǎo)線斷路、局部破損、接觸不良等現(xiàn)象，注意檢查線路的安全性能。

2.2 變壓器安裝

本工程擬設(shè)2 臺(tái)10/0.4 kV 變壓器，分別以變壓器- 線路組接2 電源10 kV 進(jìn)線，2 臺(tái)變壓器互為備用，0.4 kV 母線采用單母線分段結(jié)線。

變壓器在安裝過(guò)程必須做好防護(hù)措施：①搬運(yùn)過(guò)程必須防止發(fā)生碰撞甚至傾倒；②變壓器是精密設(shè)備，必須做好防潮工作；③絕緣不得破損；④防止綁扎松動(dòng)；⑤防止?jié)B油漏油。

2.3 柴油發(fā)電機(jī)安裝

本工程采用1 臺(tái)0.4 kV、250 kW 柴油發(fā)電機(jī)作為其備用電源。在柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行前，必須做好細(xì)致全面的檢查工作：

（1）檢查飛輪螺釘、地腳螺帽和其它機(jī)件螺帽是否牢固；

（2）檢查油箱是否有漏油現(xiàn)象，重點(diǎn)關(guān)注機(jī)油管和管接頭處，可用量油尺檢查油底殼的機(jī)油量，確認(rèn)是否符合規(guī)范要求；

（3）檢查起動(dòng)系統(tǒng)，必須將起動(dòng)蓄電池的電液比重控制在1.240～1.280 這一范圍內(nèi)[1]；

（4）檢查通風(fēng)是否順暢，保證新鮮空氣順利進(jìn)入發(fā)電機(jī)，避免廢氣二次進(jìn)入發(fā)電機(jī)；

（5）檢查線路是否連接正確，絕緣性能是否正常。

2.4 防雷設(shè)備安裝

本工程在10kV 線路進(jìn)線側(cè)各選用1 組Y5C1-17/50 型避雷器作為防雷設(shè)備。

防雷設(shè)備對(duì)水閘電氣設(shè)備起到重要的安全防護(hù)作用，特別是珠三角地區(qū)，雷雨天氣經(jīng)常發(fā)生，需對(duì)防雷設(shè)施安裝工作給予高度重視。

（1）避雷器的安裝要做到牢固、排列整齊，引線相間距離及對(duì)地距離應(yīng)符合規(guī)定要求；

（2）避雷器的引流線要連接緊密、短而直，禁止中間有接頭，引流線使用10 kV 絕緣線，其截面積不小于50 mm2；

（3）避雷器引下線使用截面積不小于50 mm2的鋁線或截面積不小于35 mm2的銅絞線。

2.5 啟閉機(jī)電機(jī)控制及安裝

本工程的通航工作閘門采用可升臥式翻板閘門，采用QHHY2×2000 kN 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)；常規(guī)工作閘門采用弧形鋼閘門，QHHY2×800 kN 弧形閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。啟閉機(jī)電機(jī)采用三相交流異步電機(jī)，電機(jī)是水閘正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心電氣設(shè)備。電機(jī)通過(guò)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等方式控制閘門的開啟關(guān)閉，電氣控制的一、二次回路功能主要分為三方面：實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制（正反轉(zhuǎn)）；保護(hù)電機(jī)（非正常工況，電機(jī)容易出現(xiàn)過(guò)載、短路、斷相等極端現(xiàn)象）；實(shí)現(xiàn)閘門啟閉控制。電動(dòng)機(jī)在安裝過(guò)程中，要做好電動(dòng)機(jī)檢查和固定工作。

（1）在安裝前做好開箱檢查及抽芯檢查，并做好電動(dòng)機(jī)的干燥工作；

（2）為防止電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值超過(guò)規(guī)定（見表1），安裝時(shí)在基礎(chǔ)面與電動(dòng)機(jī)間設(shè)置墊片，可采用質(zhì)地堅(jiān)硬的木板或硬塑膠，一般不超過(guò)三塊，接觸面緊密，安裝完畢后，在電機(jī)底座進(jìn)行二次灌漿；

（3）電動(dòng)機(jī)的地腳螺栓上要套用彈簧墊圈，擰緊螺母時(shí)要按對(duì)角交錯(cuò)次序擰緊；

（4）一般用水平儀進(jìn)行測(cè)量電動(dòng)機(jī)水平度，根據(jù)規(guī)定進(jìn)行調(diào)整；

（5）電動(dòng)機(jī)接線，根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定電壓及電源電壓的不同，三相定子繞組可接成三角形（△)或星形（丫）兩種形式。

表1 電動(dòng)機(jī)設(shè)備的允許振動(dòng)值

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，要注意保證散熱，啟閉機(jī)的電機(jī)功率一般較大，要保持隨時(shí)散熱，做到外殼清潔且無(wú)厚重物覆蓋；保證線路安全，連接電動(dòng)機(jī)的線路較多，防止因線路故障引發(fā)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行問(wèn)題；定期檢測(cè)，定期組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)處理。

3 電氣二次

根據(jù)管理工作需要，本工程設(shè)置工程管理信息系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、水情信息采集系統(tǒng)、水閘安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信及辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)等。

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)

本工程的閘門監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班，遠(yuǎn)程操作的模式。在管理樓的中控室設(shè)置1 套監(jiān)控主機(jī)/工作站和1 臺(tái)100 M以太網(wǎng)交換機(jī)；在閘室設(shè)置4 套以PLC 為核心的LCU（現(xiàn)地控制單元）設(shè)備，其中2 套LCU 分別負(fù)責(zé)對(duì)1#～5#、8#～12#閘門的監(jiān)控，另2 套LCU 分別負(fù)責(zé)對(duì)6#、7#通航孔閘門的監(jiān)控。各LCU 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口模塊與中控室的以太網(wǎng)交換機(jī)連接，與工作站等設(shè)備共同構(gòu)成閘門監(jiān)控的星形光纖以太網(wǎng)局域網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)。根據(jù)工程所在處江面的尺寸大小，圖像監(jiān)控系統(tǒng)擬在內(nèi)、外江側(cè)各設(shè)置4 套外場(chǎng)攝像機(jī)，共8 套。各攝像機(jī)經(jīng)過(guò)畫面分割切換器連至圖像工作站，圖像工作站設(shè)在中控室?？紤]到夜間閘門關(guān)閉容易引發(fā)航行事故，在通航閘孔頂設(shè)置4 套投光燈，當(dāng)夜間閘門關(guān)閉時(shí)，將投光燈投射在閘門上，警示過(guò)往船只。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)具有非常全面的監(jiān)控功能。

（1）通過(guò)計(jì)算機(jī)和可編程邏輯控制器（PLC）聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門啟閉升降自動(dòng)化；

（2）實(shí)現(xiàn)水閘運(yùn)行管理的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，具備良好的人機(jī)界面，方便運(yùn)行管理人員隨時(shí)隨地掌握變化情況；

（3）起到預(yù)警、智能化保護(hù)作用，當(dāng)出現(xiàn)預(yù)定設(shè)置預(yù)警場(chǎng)景，一方面可通過(guò)PLC 程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)關(guān)閘，另一方面借助于蜂鳴器，及時(shí)通知運(yùn)行管理人員，啟用應(yīng)急處置方案。

3.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目主要包括在每個(gè)閘墩上各設(shè)置1 個(gè)位移、沉降測(cè)點(diǎn)，水閘上下游各設(shè)置自動(dòng)水位計(jì)1臺(tái)。據(jù)此本工程設(shè)置3 套監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)量控制單元（MCU），進(jìn)行對(duì)所有自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行自動(dòng)采集，每套MCU 負(fù)責(zé)約100 m 閘寬的監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)設(shè)置1 套工作站，MCU 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口模塊直接與工作站連接，非自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可手動(dòng)錄入工作站。

傳統(tǒng)測(cè)量水位工具是水準(zhǔn)尺，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，目前測(cè)量水位采用基于電氣控制的自動(dòng)水位計(jì)，其由水位傳感器和水位顯示儀組成，兩者通過(guò)信號(hào)傳輸線進(jìn)行聯(lián)系。水位傳感器分為碼盤式和壓力式兩種：碼盤式傳感器工作時(shí)，將柔性繩一端系在浮筒上，另一端系在重錘上并繞在傳感器的輪盤上，通過(guò)重錘的平衡作用帶動(dòng)輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而測(cè)出水位的高低；壓力式傳感器是利用半導(dǎo)體單晶硅在外力作用下其阻值發(fā)生變化的原理制成[2]。水位測(cè)量顯示儀一般會(huì)將上下游水位測(cè)量數(shù)據(jù)集合在一起，同時(shí)還可以對(duì)上下游水位進(jìn)行比較，當(dāng)兩者差值小于設(shè)定的數(shù)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，適用沿海的擋潮水閘。

4 結(jié)語(yǔ)

沿海擋潮水閘電氣技術(shù)隨著科技技術(shù)進(jìn)步顯現(xiàn)出信息化、智能化、自動(dòng)化等趨勢(shì)，相信在不久的將來(lái)，電氣技術(shù)會(huì)在水利工程中發(fā)揮更高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。