李作琴

[摘? ? 要]文章針對(duì)電氣自動(dòng)化基本內(nèi)容和應(yīng)用價(jià)值展開(kāi)分析，結(jié)合水利電氣自動(dòng)化應(yīng)用要點(diǎn)，從設(shè)備選型、水輪發(fā)電機(jī)組、照明系統(tǒng)、智能化控制設(shè)備方面進(jìn)行介紹，研究水利工程一次設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括采集基礎(chǔ)資料、優(yōu)選電氣設(shè)備、合理選擇接地線、照明系統(tǒng)選擇、主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)防雷系統(tǒng)等，目的在于提升水利工程電氣自動(dòng)化水平，提高水利工程電氣系統(tǒng)運(yùn)穩(wěn)定性。

[關(guān)鍵詞]水利工程;照明系統(tǒng);電氣自動(dòng)化;電氣一次設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–00–03

Research on Electrical Automation and Primary

Design of Water Conservancy Engineering

Li Zuo-qin

[Abstract]The article analyzes the basic content and application value of electrical automation， combined with the key points of water conservancy and electrical automation applications， introduces equipment selection， water turbine generator sets， lighting systems， and intelligent control equipment， and studies the key points of the primary design of water conservancy projects， including the basis of collection Data， optimization of electrical equipment， reasonable selection of grounding wires， lighting system selection， main grounding grid design， design of lightning protection systems， etc.， are aimed at improving the electrical automation level of water conservancy projects and improving the operational stability of electrical systems in water conservancy projects.

[Keywords]water conservancy engineering; lighting system; electrical automation; electrical primary design

結(jié)合水利工程運(yùn)行管理要求及實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化應(yīng)用方面的深入研究，增加水利工程設(shè)備運(yùn)行管理中的技術(shù)含量及優(yōu)勢(shì)，可使工程管理效果顯著，最大限度地降低故障發(fā)生率。因此，應(yīng)對(duì)水利工程電氣自動(dòng)化應(yīng)用進(jìn)行更多的考慮，確保工程設(shè)備、閘門運(yùn)行狀況的良好性，避免水利工程運(yùn)行管理、應(yīng)用價(jià)值等受到不利影響。

1 水利工程電氣自動(dòng)化基本內(nèi)容和應(yīng)用價(jià)值

1.1 基本內(nèi)容

所謂的電氣自動(dòng)化，是指電力網(wǎng)與控制理論共同支持下所形成的一種技術(shù)，能夠?yàn)樽詣?dòng)化系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供專業(yè)保障，保持電氣設(shè)備良好的工作性能，發(fā)揮潛在應(yīng)用價(jià)值。電氣自動(dòng)化能為水利工程相關(guān)設(shè)備運(yùn)行提供所需的控制模式，滿足電力生產(chǎn)活動(dòng)高效開(kāi)展要求，在促進(jìn)水利建設(shè)事業(yè)發(fā)展、增強(qiáng)設(shè)備性能可靠性等方面發(fā)揮重要的作用。

1.2 應(yīng)用價(jià)值

（1）提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。在水利工程建設(shè)過(guò)程中，涉及到的作業(yè)內(nèi)容繁多，尤其是電氣系統(tǒng)的施工，涉及到了許多運(yùn)行設(shè)備管理活動(dòng)，將電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠?qū)υO(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)督，同時(shí)也會(huì)根據(jù)設(shè)備目前的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)需求情況，對(duì)于相關(guān)參數(shù)信息進(jìn)行調(diào)整，在降低運(yùn)行資源損耗的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（2）有助于設(shè)備運(yùn)行過(guò)程的全面監(jiān)測(cè)。水利工程電氣系統(tǒng)投入使用后，由于其運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜程度較高，需要依靠完整的維護(hù)管理體系來(lái)維持系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性，而電氣自動(dòng)化技術(shù)的融入，可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，搭配預(yù)警系統(tǒng)，針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行異常及時(shí)作出預(yù)警，以此來(lái)降低故障問(wèn)題的影響范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性。

2 水利工程電氣自動(dòng)化應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 設(shè)備選型

在水利工程電氣系統(tǒng)的搭建過(guò)程中，所使用到的電氣設(shè)備種類繁多，這也需要建立可靠的設(shè)備選型體系，根據(jù)體系中的指導(dǎo)內(nèi)容來(lái)完成設(shè)備選型工作。在電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用背景下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠建立完善的選型體系，圍繞電氣自動(dòng)化技術(shù)的適用性來(lái)初步篩選電氣設(shè)備，隨后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)細(xì)化分析，從中篩選出最為契合的電氣設(shè)備。而且在設(shè)備選擇過(guò)程中，利用自動(dòng)化技術(shù)也可以對(duì)精準(zhǔn)度較低、靈敏度較差、構(gòu)件參數(shù)不穩(wěn)定等內(nèi)容做好控制，使其可以控制在最為合適的應(yīng)用范圍內(nèi)，這樣也可以提升水利工程電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性，提高系統(tǒng)所帶來(lái)的綜合效益。

2.2 水輪發(fā)電機(jī)組

在水利工程運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)電機(jī)組也屬于非常重要的組成內(nèi)容，其運(yùn)行效率也直接體現(xiàn)出工程本身的應(yīng)用效果，關(guān)系到工程運(yùn)行過(guò)程中所能夠創(chuàng)造的利益價(jià)值。在電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)。

（1）針對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)等情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，借助自動(dòng)化系統(tǒng)可以對(duì)開(kāi)關(guān)情況進(jìn)行檢查，并且在無(wú)人值守的情況下，按要求完成既定任務(wù)。

（2）對(duì)于發(fā)電機(jī)組工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行梳理，運(yùn)用智能化管理系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確保發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)滿足相應(yīng)的控制管理要求，并將系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)凸顯出來(lái)，在出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)作出預(yù)警，滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的相關(guān)需求。

2.3 照明系統(tǒng)

在水利工程中，照明系統(tǒng)的合理鋪設(shè)也屬于重要組成內(nèi)容，其運(yùn)行過(guò)程的可靠性會(huì)影響到日常工作、設(shè)備檢修等的順利進(jìn)行。在電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)。

（1）針對(duì)照明系統(tǒng)的開(kāi)燈、關(guān)燈等狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，借助自動(dòng)化系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)是否有人活動(dòng)進(jìn)行識(shí)別，在無(wú)人通過(guò)時(shí)燈光保持較暗或者關(guān)閉狀態(tài)，而識(shí)別到人員經(jīng)過(guò)后可以調(diào)整開(kāi)關(guān)狀態(tài)和亮度，以滿足正常工作的基礎(chǔ)需求。

（2）對(duì)于照明系統(tǒng)工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行梳理，運(yùn)用智能化管理系統(tǒng)對(duì)照明系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使其能夠維持在動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。如果照明系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題，則可以及時(shí)作出預(yù)警，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的相關(guān)需求。

2.4 智能化控制設(shè)備

在水利工程中，智能化控制設(shè)備的應(yīng)用可以優(yōu)化電氣系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，提高整個(gè)管理過(guò)程的智能化和動(dòng)態(tài)化。電氣自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，需重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)。

（1）針對(duì)智能化控制設(shè)備的基本特點(diǎn)，借助通信工程將自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備關(guān)聯(lián)在一起，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使其能夠維持在穩(wěn)定的狀態(tài)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行問(wèn)題，也可以及時(shí)作出預(yù)警，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行需求。

（2）對(duì)于智能化控制設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，利用信息技術(shù)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行整理，從中篩選出價(jià)值數(shù)據(jù)，補(bǔ)充到智能化管理系統(tǒng)當(dāng)中，從而進(jìn)一步提高整個(gè)管理過(guò)程的動(dòng)態(tài)性。

3 水利工程電氣一次設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 采集基礎(chǔ)資料

結(jié)合水利工程的基礎(chǔ)特點(diǎn)，為了確保一次設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性，需要按照要求來(lái)完成基礎(chǔ)資料的采集工作，依據(jù)資料整理結(jié)果來(lái)選擇適合的電氣設(shè)備。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在具體采集資料過(guò)程中也需要注意以下幾點(diǎn)：①按要求對(duì)水利工程的基礎(chǔ)資料進(jìn)行整理，如當(dāng)?shù)亟邓畻l件、氣溫條件、以往水災(zāi)事故、土層堅(jiān)硬狀態(tài)等，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助數(shù)據(jù)整理，得到比較完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。②對(duì)于當(dāng)?shù)氐膮^(qū)位條件進(jìn)行梳理，其內(nèi)容包括水利工程服務(wù)范圍、服務(wù)區(qū)域人口數(shù)量、區(qū)域目前的發(fā)展情況、現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等。這些基礎(chǔ)資料整理后，作為電氣設(shè)備功率、線路橫截面積、外絕緣層厚度等內(nèi)容的參考，以提升設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 優(yōu)選電氣設(shè)備

（1）根據(jù)上文中提到的基礎(chǔ)資料相關(guān)內(nèi)容，對(duì)于所需要的電氣設(shè)備參數(shù)進(jìn)行確定，隨后圍繞該內(nèi)容來(lái)制定合理的設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃，計(jì)劃中需要對(duì)這些應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行明確。

（2）做好電氣設(shè)備安裝前的質(zhì)量檢查，確定其滿足要求后才可以進(jìn)行安裝，以提升電氣設(shè)備安裝結(jié)果的合規(guī)性。

（3）電氣設(shè)備正式投入使用后，需要按要求來(lái)完成調(diào)試計(jì)劃、檢修計(jì)劃、養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的擬定，從而確保電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命。

3.3 合理選擇接地線

進(jìn)行電氣一次設(shè)計(jì)時(shí)，需要合理選擇接地線路，這是需要重點(diǎn)考量的內(nèi)容，其合理性將影響到系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在具體的設(shè)計(jì)中需做好以下3點(diǎn)。

（1）按要求對(duì)接地線材料進(jìn)行選擇，其涉及到的內(nèi)容有接地線長(zhǎng)度、線芯材料、線芯橫截面積、絕緣層厚度等，材料的選擇也需要具備一定的前瞻性，這樣有利于水利工程電氣系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，提高綜合效益^[1]。

（2）做好接地線性能參數(shù)的合理評(píng)估，需結(jié)合對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行分析，從而提高分析結(jié)果的可靠性。

（3）根據(jù)所選擇接地線類型，匹配相應(yīng)的接地線施工工藝，以提高接地線的可靠性。

3.4 照明系統(tǒng)選擇

在電氣一次設(shè)計(jì)中還需要做好照明系統(tǒng)的選擇工作。照明系統(tǒng)的其作用是為作業(yè)人員日常工作、檢修活動(dòng)的順利進(jìn)行提供便利，從而提升故障問(wèn)題的檢修速度。在具體應(yīng)用中，經(jīng)常使用到的照明系統(tǒng)分為工作類照明系統(tǒng)與應(yīng)急類照明系統(tǒng)。工作類照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，可以參考上文中設(shè)計(jì)要點(diǎn)將自動(dòng)化技術(shù)融入到管理活動(dòng)中，從而提升工作照明系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。而應(yīng)急照明系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中會(huì)應(yīng)用到UPS系統(tǒng)，日常工作期間存儲(chǔ)電能，出現(xiàn)突發(fā)事故后提供照明，便于故障問(wèn)題的及時(shí)處理。需要注意的是，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也需要做好節(jié)能技術(shù)的引入工作，從而提升系統(tǒng)應(yīng)用后的綜合價(jià)值^[2]。

3.5 主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

為了提升電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的可靠性，也需要做好接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，降低過(guò)載電流、過(guò)載電壓、觸電事故等問(wèn)題的發(fā)生概率，維持電氣設(shè)備工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。在具體的應(yīng)用設(shè)計(jì)中，經(jīng)常使用到的設(shè)計(jì)方式為自然設(shè)計(jì)處理，結(jié)合相應(yīng)技術(shù)對(duì)于接地網(wǎng)關(guān)聯(lián)電氣設(shè)備分布位置進(jìn)行了解，將所有線路連接在一起，提升主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的合理性，從而提升運(yùn)行水平^[3]。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也需要運(yùn)用人工設(shè)計(jì)方式來(lái)細(xì)化接地網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，部分電氣設(shè)備也需要增加接地線數(shù)量，以提高電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.6 設(shè)計(jì)防雷系統(tǒng)

除了上述應(yīng)用內(nèi)容外，在設(shè)計(jì)中還需要做好防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，具體設(shè)計(jì)過(guò)程中所需要參考的內(nèi)容如下。

（1）做好避雷針的選擇工作。水利工程所處地區(qū)的開(kāi)闊性較強(qiáng)，大量電氣設(shè)備的集中聚集，也會(huì)成為雷電天氣下的攻擊目標(biāo)，而避雷針則是防雷過(guò)程中的重要載體。做好基礎(chǔ)資料的整理工作，以此為基礎(chǔ)來(lái)完成避雷針的選擇工作，提高其實(shí)用性。

（2）對(duì)于避雷針使用參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，包括避雷針距離、最低保護(hù)高度、保護(hù)半徑、保護(hù)寬度等，此類參數(shù)需要利用相應(yīng)的計(jì)算公式和應(yīng)用模型輔助完成。計(jì)算結(jié)果示例見(jiàn)表1。

（3）做好防雷系統(tǒng)線路的接地處理，使其可以順利將多余電壓導(dǎo)入地下，避免雷電擊穿問(wèn)題^[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電氣自動(dòng)化的支持有利于提高水利工程及其設(shè)備運(yùn)行管理效率及質(zhì)量，滿足其生產(chǎn)計(jì)劃高效實(shí)施要求，也能為水利建設(shè)事業(yè)的更好發(fā)展打下基礎(chǔ)。因此，在提升水利工程建設(shè)水平、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行管理方式的過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化科學(xué)應(yīng)用方面的重視程度，促使水利工程設(shè)備運(yùn)行過(guò)程能夠處于可控狀態(tài)，為其運(yùn)行性能優(yōu)化、水利工程經(jīng)濟(jì)效益增加等提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧建偉.基于水利工程的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)策略[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020（21）：198-199.

[2] 徐輝.牙克石500 kV智能變電站電氣二次設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2020.

[3] 于芳.智能變電站電氣二次設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策分析[J].中華建設(shè)，2020（10）：112-113.

[4] 鄒云龍，張瓊，吳兵.淺議電氣自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利中的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2020（16）：123-124.