水電站改造中電氣設(shè)備的選型和布置

江吉生

摘 要：在20世紀(jì)六、七十年代，我國(guó)建設(shè)了一大批中、小型水電站。為邊遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了能源，使鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)建成的電站到目前為止已運(yùn)行30多年從2011年開(kāi)始，根據(jù)水利部的統(tǒng)一部署，吉林省陸續(xù)對(duì)已運(yùn)行多年的水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造。更新陳舊設(shè)備，改善機(jī)組運(yùn)行性能，提高效率，增加年發(fā)電量。該文介紹了泉陽(yáng)、西溝、朝陽(yáng)水電站電氣屏柜設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)踐，論述了電氣屏柜選型、電氣設(shè)備布置等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：水電站 增效擴(kuò)容 電氣設(shè)備 開(kāi)關(guān)柜選型 設(shè)備布置

中圖分類號(hào)：TV74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（a）-0081-01

1 概述

當(dāng)時(shí)建成的電站到目前為止已運(yùn)行30多年。電氣設(shè)備陳舊、技術(shù)落后，不能滿足電站安全運(yùn)行要求，尤其是已超過(guò)使用年限，已被國(guó)家列入機(jī)電設(shè)備淘汰產(chǎn)品型號(hào)目錄的電氣設(shè)備，維修部件難以購(gòu)置，無(wú)論是操作性能及安全保障率都難以適應(yīng)電站的運(yùn)行。

電站周邊的地理環(huán)境也發(fā)生變化。國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)清潔能源、可再生能源的需求，為提高水電站綜合能效和安全性能、促進(jìn)水資源合理利用、維護(hù)河流健康，老電站增效擴(kuò)容改造已刻不容緩。

2 老電站存在的問(wèn)題

老電站建設(shè)的年代，我國(guó)經(jīng)濟(jì)尚欠發(fā)達(dá)，建設(shè)資金緊張。按著當(dāng)年的設(shè)計(jì)理念，建設(shè)追求“多、快、好、省”，電站廠房緊湊。在高溫、強(qiáng)噪音的條件下，對(duì)值班運(yùn)行人員的工作環(huán)境無(wú)特殊要求。電氣設(shè)備室普遍狹小，有的已無(wú)法滿足新頒布的規(guī)程、規(guī)范對(duì)安全間距的要求。在上個(gè)世紀(jì)，我國(guó)的科技還處在發(fā)展階段，機(jī)電產(chǎn)品不完善，電氣設(shè)備選型范圍小。加上當(dāng)時(shí)的特殊條件，為了加快建設(shè)速度，邊設(shè)計(jì)、邊施工。在老電站中大量使用非標(biāo)準(zhǔn)電氣屏柜。

隨著我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展，水電站建設(shè)日漸成熟，修訂和新頒布許多國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。除強(qiáng)化提高配電裝置對(duì)建筑物及構(gòu)筑物的要求外，對(duì)消防、采暖通風(fēng)也提出新的要求。為保障勞動(dòng)者的安全和健康，對(duì)水利水電工程勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)也有相關(guān)規(guī)定。[1]

3 整改措施

在老電站改造中，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，充分利用水電站原有的設(shè)備和設(shè)施。更新改造部分根據(jù)電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行維護(hù)方便的電氣設(shè)備。

在電氣設(shè)備布置時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有布局優(yōu)化組屏。由于在老廠房施工改造，電氣設(shè)備布置必須根據(jù)廠房的室內(nèi)尺寸及設(shè)備的布置形式，按照機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方便，盡量減少工程量、縮短連接電纜長(zhǎng)度，以及機(jī)組與屏位置相對(duì)合理等原則進(jìn)行布置。[2]充分利用原有的電氣設(shè)備基礎(chǔ)和電纜夾層、電纜溝等建、構(gòu)筑物，應(yīng)滿足《水利發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL5164-2002）、《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL5352-2006）等規(guī)范的要求：

泉陽(yáng)水電站1972年竣工，電站廠房建在山洞內(nèi)，高壓開(kāi)關(guān)柜與低壓配電柜、直流電源裝置、計(jì)量屏、機(jī)組保護(hù)屏等集中在電站中控室安放，不符合《水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程》、《水利發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范》。在本次改造中，將中控室下面的一間房間作為高壓開(kāi)關(guān)柜室專用，為克服空間狹小，設(shè)計(jì)人員在高壓開(kāi)關(guān)柜選型時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有布局優(yōu)化組柜。要求設(shè)備中標(biāo)廠家提供靠墻安裝的XGN型固定式柜，從而保證的運(yùn)行值班人員的操作維護(hù)通道。

電站的勵(lì)磁屏背面距墻偏窄，設(shè)計(jì)人員與勵(lì)磁設(shè)備廠家協(xié)商，在保證屏內(nèi)設(shè)備電氣間距、散熱的前提下，將原有屏深800mm改成600mm。這樣既保證了在屏前整齊、美觀，又增加了屏背面的維護(hù)通道寬度。

西溝水電站建成與1994年，原有的6.3 kV高壓開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為GG-1A型，已超過(guò)使用年限，柜頂母線為敞開(kāi)式，屬淘汰柜型。柜內(nèi)斷路器為少油斷路器，經(jīng)常漏油，無(wú)論是操作性能及安全保障率都難以適應(yīng)電站的運(yùn)行。更新改造后采用KYN手車型高壓開(kāi)關(guān)柜，本次改造中采用標(biāo)準(zhǔn)配置。比原來(lái)設(shè)備多2面柜。設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，由于斷路器粗大笨重，原有的GG-1A型開(kāi)關(guān)柜比新型號(hào)設(shè)備寬，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量高壓開(kāi)關(guān)柜室長(zhǎng)度后，在利用原有電纜溝基礎(chǔ)上，重新布置KYN型手車柜，滿足運(yùn)行維護(hù)的要求。

朝陽(yáng)水電站1981年并網(wǎng)發(fā)電，是低壓發(fā)電機(jī)組，只有主廠房，無(wú)附屬房間。原有機(jī)組出線柜、變壓器柜和廠用用電柜等設(shè)備全部布置在機(jī)旁。根據(jù)電力系統(tǒng)要求，電站須增設(shè)幾面保護(hù)屏。廠房?jī)?nèi)發(fā)電機(jī)層面積無(wú)法滿足控制屏間距離和通道寬度要求，我們查閱朝陽(yáng)電站原始資料，電站主廠房高7.4m，初擬在主廠房一側(cè)增設(shè)二層間隔，經(jīng)水工、金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)人員核算，滿足荷載要求后，在間隔上布置主變、線路保護(hù)屏。屏基礎(chǔ)與二層間隔內(nèi)鋼構(gòu)架及主廠房接地網(wǎng)可靠連接，完成工作接地。為減少操作引起動(dòng)負(fù)荷，間隔上不再布置內(nèi)含斷路器的屏柜。

4 結(jié)語(yǔ)

中小型水電站在國(guó)民經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的位置，電氣設(shè)計(jì)人員在工作中要把握科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，遵循生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，使設(shè)計(jì)具有前瞻性。水電工程是百年大計(jì)，我們一定要通盤(pán)思考。上面3個(gè)水電站改造工程現(xiàn)已進(jìn)入施工安裝階段，不久就將竣工發(fā)電，為當(dāng)?shù)匕l(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 卓樂(lè)友.《電力工程電氣設(shè)計(jì)200例》水利電力出版社，2004年6月.

[2] 強(qiáng)堯臣.《小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次）水利電力出版社，1996年6月.

[3] 《水利發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL5164-2002）.endprint