嶂下水電站增效擴(kuò)容項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)

嶂下水電站增效擴(kuò)容項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)

張春君

(浙江中洲水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310012)

1工程概況

嶂下水電站位于武江一級(jí)支流廊田河的中游，坐落在廣東省樂(lè)昌市東南部廊田鎮(zhèn)境內(nèi)嶂下村對(duì)面，距樂(lè)昌市區(qū)21 km，距廊田鎮(zhèn)政府7.5 km。

嶂下水電站于1979年3月動(dòng)工，1982年12月建成，主要建筑物有：引水明渠、前池、壓力管道、發(fā)電廠房和升壓站。電站廠房?jī)?nèi)安裝2臺(tái)單機(jī)容量2 000 kW的水輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)容量為1 250 kW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為5 250 kW；根據(jù)統(tǒng)計(jì)，近3年實(shí)際年均發(fā)電量1 202×104kW·h。

圖1電氣主結(jié)線示意

根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，電站增效擴(kuò)容后的裝機(jī)為2臺(tái)單機(jī)容量2 300 kW的水輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)容量為1 600 kW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為6 100 kW，電氣主結(jié)線采用擴(kuò)大單元接線，3臺(tái)機(jī)組接1臺(tái)主變(見圖1)。

2電氣一次設(shè)備選擇與布置

根據(jù)電站增效擴(kuò)容要求，結(jié)合本電站的實(shí)際情況，考慮不改變廠房結(jié)構(gòu)，6.3 kV開關(guān)柜選用XGN66—12金屬鎧裝固定式開關(guān)柜，包含1～3號(hào)發(fā)電機(jī)出口柜、主變低壓側(cè)開關(guān)柜、廠用電變壓器柜、1～3號(hào)勵(lì)磁變壓器柜(共9面柜)，均放置在高壓開關(guān)室。

35 kV斷路器選用ZW7—40.5/1 250 A真空斷路器；隔離開關(guān)采用改進(jìn)后的GW5—35；避雷器由閥型避雷器FZ—35更換為氧化鋅避雷器HY5WZ—51/134；電壓互感器為JDZXF8—35 W，布置位置不變。

主變壓器根據(jù)改造后發(fā)電量的送出，選用低損耗節(jié)能型的S11—8 000 kVA，38.5±2×2.5%/6.3 kV變壓器，布置在原1號(hào)主變位置。

3廠用電系統(tǒng)選擇

在6.3 kV母線上配置1臺(tái)廠用變，型號(hào)為SCB11—100 kVA，6.3±5%/0.4 kV。為保證廠用電的可靠，又在35 kV母線上增設(shè)1臺(tái)廠用變，型號(hào)為S11—M—100 kVA，38.5±5%/0.4 kV。在廠用變低壓側(cè)配有雙電源自動(dòng)切換裝置，低壓配電屏型號(hào)為GGD2型開關(guān)柜，屏柜數(shù)量為2面，布置在中控室。

4電工二次(自動(dòng)化系統(tǒng))

為提高電站的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)高效、先進(jìn)、可靠的目的，機(jī)組的測(cè)量、控制和保護(hù)采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，常規(guī)控制為輔的控制方式。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式硬件結(jié)構(gòu)，由可選的各個(gè)模塊組成，采用模塊化編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)，使電站運(yùn)行高度自動(dòng)化。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放系統(tǒng)，由上位機(jī)、打印機(jī)終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、各現(xiàn)地LCU站(機(jī)組控制、保護(hù)、測(cè)量屏和公用、控制、保護(hù)測(cè)量屏)和相應(yīng)的外設(shè)構(gòu)成(見圖2)。

(1)上位機(jī)

上位機(jī)設(shè)在中控室，由操作員工作站、語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、UPS、操作臺(tái)、打印機(jī)、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘、系統(tǒng)防雷設(shè)備、監(jiān)控軟件等組成，主機(jī)功能包括對(duì)整個(gè)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在線及離線計(jì)算功能，各圖表、曲線的生成，事故、故障信號(hào)的分析處理等；同時(shí)供運(yùn)行值班人員使用，具有圖形顯示、全廠運(yùn)行監(jiān)視和控制功能，發(fā)操作控制命令、整定值修改、設(shè)定與變更工作方式等。全廠所有的操作控制都可以通過(guò)鼠標(biāo)及鍵盤而實(shí)現(xiàn)，通過(guò)CRT可以對(duì)全廠的生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行作實(shí)時(shí)監(jiān)視，并取得所需的各種信息。

圖2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置

(2)現(xiàn)地控制系統(tǒng)(現(xiàn)地LCU)

現(xiàn)地控制系統(tǒng)由機(jī)組控制、保護(hù)、測(cè)量屏(簡(jiǎn)稱機(jī)組LCU)和公用控制、保護(hù)、測(cè)量屏(簡(jiǎn)稱公用LCU)組成。

①機(jī)組LCU。由機(jī)組的現(xiàn)地控制單元LCU(含PLC與觸摸屏)、機(jī)組保護(hù)單元(發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置)、機(jī)組同期單元(同期裝置)、機(jī)組測(cè)量單元(電參數(shù)智能采集裝置)等組成。PLC完成機(jī)組的順序控制、監(jiān)視、調(diào)節(jié)功能，完成數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理功能。PLC與機(jī)組測(cè)量單元(電參數(shù)智能采集裝置)通過(guò)RS—485通信，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的電量采集；在與上位機(jī)脫離聯(lián)系時(shí)，能完全獨(dú)立工作。

②公用LCU。公用LCU由PLC、電參數(shù)智能采集裝置等組成。PLC主要負(fù)責(zé)主變、35 kV線路、廠內(nèi)公用設(shè)備，如廠用電系統(tǒng)、直流系統(tǒng)等設(shè)備的控制與監(jiān)視。

(3)微機(jī)保護(hù)

發(fā)電機(jī)、主變、35 kV線路的保護(hù)均采用微機(jī)保護(hù)裝置，保護(hù)配置根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行設(shè)置。

5機(jī)組自動(dòng)系統(tǒng)

(1)勵(lì)磁系統(tǒng)

勵(lì)磁系統(tǒng)采用微機(jī)控制的自并激靜止可控硅勵(lì)磁方式。勵(lì)磁裝置設(shè)有大屏幕液晶觸摸屏，漢字顯示各種測(cè)量值、運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置與修改，具有通信接口RS—485，可以滿足用戶實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。可控硅、調(diào)節(jié)器均采用組件插接式結(jié)構(gòu)，抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化與軟件化。

(2)調(diào)速器

調(diào)速器選用自動(dòng)化程度較高的微機(jī)型調(diào)速器，具有功率控制模式、轉(zhuǎn)速控制模式、開度控制模式、電網(wǎng)頻率自動(dòng)跟蹤、導(dǎo)葉開度限制、自診斷和容錯(cuò)、穩(wěn)定等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)就地和遠(yuǎn)方進(jìn)行的自動(dòng)及手動(dòng)開機(jī)、停機(jī)和事故停機(jī)。

(3)機(jī)組測(cè)溫測(cè)速系統(tǒng)

在每臺(tái)機(jī)組機(jī)旁設(shè)置1塊機(jī)組測(cè)溫測(cè)速屏，配置溫度巡檢儀、單點(diǎn)溫度控制儀、轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置、剪斷銷信號(hào)裝置等，溫度巡檢儀與單點(diǎn)溫控儀具有RS485通信功能，上位機(jī)通過(guò)通信方式采集機(jī)組溫度信息。

6直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)由蓄電池、高頻開關(guān)電源充電模塊、穩(wěn)壓裝置、放電回路、微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及各路直流輸出等組成，容量為100 Ah。

7工業(yè)電視系統(tǒng)

為提高電站安全管理水平，本次電站改造增設(shè)電站視頻監(jiān)視系統(tǒng)。運(yùn)行人員可以在中控室通過(guò)圖像監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視廠房、升壓站、前池、溢洪堰、壓力管道等的環(huán)境安全情況。

工業(yè)電視系統(tǒng)前端采用具有防震、防霧、防塵功能的智能球形攝像機(jī)，后端采用數(shù)字硬盤錄像機(jī)，配置手動(dòng)鍵盤、監(jiān)視器，可以在中控室通過(guò)控制鍵盤控制各種接入系統(tǒng)的攝像機(jī)，并能對(duì)攝像機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

8結(jié)語(yǔ)

嶂下水電站增容擴(kuò)效改造后，提高了電站自動(dòng)化水平，自動(dòng)化程度達(dá)到“無(wú)人值班(少人值守)”的要求，實(shí)現(xiàn)了水電站的“遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信、遙視”的五遙功能。同時(shí)，嶂下水電站屬于梯級(jí)電站，上游有東洛水庫(kù)電站(東洛一級(jí)電站)和東洛二級(jí)電站，下游有月嶺水電站，以增效擴(kuò)容為契機(jī)，為同一河流水電站開展聯(lián)合調(diào)度，充分發(fā)揮已建電站發(fā)電潛力和水資源綜合利用創(chuàng)造了條件；并可以通過(guò)加強(qiáng)管理，減員增效，達(dá)到電站可持續(xù)發(fā)展能力。

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責(zé)任編輯吳昊

作者簡(jiǎn)介：張春君(1976-)，男，工程師，主要從事小水電站電氣設(shè)計(jì)工作。E_mail：cjzhang@hrcshp.org

收稿日期：2015-09-06