水電廠二次設(shè)備的安裝調(diào)試研究

容立輝

(甘肅省永靖縣劉家峽水電廠，甘肅永靖 731600)

在水力發(fā)電廠，二次設(shè)備有著重要的地位，它決定了發(fā)電機(jī)組的各類運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)的調(diào)節(jié)。一旦機(jī)組的主設(shè)備進(jìn)去穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，接下來(lái)的監(jiān)視控制工作完全由電氣二次設(shè)備承擔(dān)［1］。如果檢測(cè)到機(jī)組的勵(lì)磁裝置出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，需要立即將機(jī)組停電，進(jìn)行維修;如果檢測(cè)到水位傳感器裝置出現(xiàn)了故障，將會(huì)出現(xiàn)水淹水導(dǎo)事故，給整個(gè)發(fā)電廠的安全和穩(wěn)定帶來(lái)威脅，需要馬上進(jìn)行檢修。如何對(duì)水電廠的二次設(shè)備進(jìn)行合理有效的安裝和調(diào)試是擺在電廠工作人員面前的重要課題。

1 水電廠二次設(shè)備配置的基本特征

在很多水電廠中，電氣二次設(shè)備采用的配置模式是全分布和雙冗余模式，采用完全開(kāi)放型的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有三個(gè)層次:控制單元、廠站層以及物理層。在廠站層包括的內(nèi)容有設(shè)備運(yùn)行的歷史記錄、模擬輸入輸出接口、服務(wù)器、調(diào)度電話系統(tǒng)等。該層能夠?qū)λ姀S中出現(xiàn)的故障給予告警信號(hào)，實(shí)時(shí)地監(jiān)視機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在工業(yè)電視顯示屏上顯示場(chǎng)景畫(huà)面，另外，通過(guò)特殊的信息傳遞，它還能夠接收來(lái)自外界的信息，比如:國(guó)家或省級(jí)發(fā)來(lái)的各類指令信息等。對(duì)控制單元來(lái)說(shuō)，它主要分布在共用設(shè)備以及機(jī)組中，接收來(lái)自上位機(jī)的指令，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)功能，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入和輸出。另外，它還能輔助實(shí)現(xiàn)事件的記錄、機(jī)組的調(diào)試試驗(yàn)等。對(duì)于物理層來(lái)說(shuō)，包括的內(nèi)容有水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁設(shè)備、變壓器的保護(hù)裝置、遠(yuǎn)程輸入輸出設(shè)備以及各類基礎(chǔ)的自動(dòng)化元件等。

2 水電廠電氣二次設(shè)備的安裝

下面針對(duì)電氣二次設(shè)備的安裝進(jìn)行介紹。首先，在預(yù)埋二次電纜管道時(shí)，要注意在混凝土澆筑之前就應(yīng)該將管道安裝好，如此，經(jīng)過(guò)混凝土澆筑之后敷設(shè)的電纜才不會(huì)露出來(lái)?；炷吝€能實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的保護(hù)。在預(yù)埋時(shí)，要做到準(zhǔn)確和整齊，為了防止電纜受到破損，應(yīng)該將管口打磨光滑［2］。在電纜管的對(duì)接處，最好采用套絲，要保證接口的嚴(yán)密。為了防止管子在日后的使用中被堵塞，應(yīng)該將管口封住，同時(shí)，在過(guò)沉漿縫的地方，要采取防畸變的措施。其次是二次盤(pán)柜的基礎(chǔ)性安裝。安裝的常規(guī)工藝流程為:基礎(chǔ)型鋼材的下料，為了防止腐蝕在相應(yīng)位置刷上油漆，進(jìn)行基礎(chǔ)的焊接，再一次進(jìn)行刷漆，最后填混凝土。通常采用膨脹螺栓對(duì)控制箱等進(jìn)行固定，在安裝盤(pán)柜基礎(chǔ)時(shí)，要注意將其高出抹面層1cm，整個(gè)長(zhǎng)度要超過(guò)盤(pán)柜2cm。要嚴(yán)格將平行度、間距等控制在規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)。最后是敷設(shè)和連接電纜。在進(jìn)行電纜的敷設(shè)之前，應(yīng)該完成通道的搭設(shè)和查看、電纜適度切割、管口的處理、確定好敷設(shè)的路徑等工作。制定出詳細(xì)的敷設(shè)表后，對(duì)于新走向電纜的敷設(shè)，應(yīng)該查看敷設(shè)的通道，保證通道內(nèi)部沒(méi)有會(huì)對(duì)電纜造成損壞的物質(zhì)，然后在電纜架和電纜井等地方做出相應(yīng)的標(biāo)識(shí)。敷設(shè)時(shí)，電纜應(yīng)該從盤(pán)上端引出，保證不與地面有直接的接觸，當(dāng)電纜敷設(shè)到指定地點(diǎn)后，還應(yīng)該留有一段長(zhǎng)度。在支架上的電纜應(yīng)該整齊排列，不應(yīng)該出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象。

下面對(duì)主要的電氣設(shè)備安裝進(jìn)行介紹。

(1)電力變壓器的安裝。對(duì)電力變壓器的安裝來(lái)說(shuō)，不僅需要專業(yè)的施工人員按照規(guī)定的工序來(lái)操作，同時(shí)也需要采用配套的工藝和裝置，安裝時(shí)使用的設(shè)備和儀器儀表都要符合相關(guān)規(guī)范。在具體安裝過(guò)程中，首先需要對(duì)變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行研究，確定好安裝的工作量和各道工序，并規(guī)定好安裝人員的數(shù)量。對(duì)于主要的設(shè)備結(jié)構(gòu)，如:高壓套管、有載調(diào)壓裝置、變壓器油保護(hù)裝置和冷卻系統(tǒng)等的安裝，也應(yīng)該計(jì)入到工作量計(jì)算和工序的確定中來(lái)。在正式安裝施工之前，一是要定好電力變壓器的安放地點(diǎn)以及安放方式，二是要將施工中會(huì)用到的各類工具、材料以及設(shè)備等準(zhǔn)備好;進(jìn)行變壓器拆封的時(shí)候，要嚴(yán)格保證其絕緣性的完好，對(duì)安裝調(diào)試的具體內(nèi)容要十分熟練，盡量選擇合適的技術(shù)方法。另外，要對(duì)油箱的密封性進(jìn)行檢查，對(duì)閃點(diǎn)、酸堿反應(yīng)等內(nèi)容要給予高度重視，結(jié)合具體實(shí)際進(jìn)行分析。

(2)隔離開(kāi)關(guān)的安裝。在進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)的安裝時(shí)，首先要注意母線與電纜的接地，保證接地的穩(wěn)固，如果在接觸部位有銅或鋁等導(dǎo)體，需要使用銅鋁過(guò)渡接頭，防止在使用過(guò)程中導(dǎo)體上出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。動(dòng)靜觸頭要對(duì)準(zhǔn)，如果安裝時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)安裝，在以后的使用中，合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)靜觸頭接觸不良的現(xiàn)象。目前，在隔離開(kāi)關(guān)的安裝上存在以下一些問(wèn)題:①在不適宜和沒(méi)必要安裝隔離開(kāi)關(guān)的地方安裝了隔離開(kāi)關(guān);②本應(yīng)安裝隔離開(kāi)關(guān)的地方反而沒(méi)有安裝隔離開(kāi)關(guān)，或者是所安裝的隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法起到隔離作用;③本應(yīng)安裝上三聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)，實(shí)際上卻安裝了單級(jí)隔離開(kāi)關(guān)。首先應(yīng)該冷靜仔細(xì)分析，在安裝前制定詳細(xì)的安裝計(jì)劃。隔離開(kāi)關(guān)安裝的主要地點(diǎn)是:斷路器的電源側(cè)、電纜與架空線連接的地方、架空引下線跌落式開(kāi)關(guān)之間的地方以及分支線的T 型接觸位置。在隔離開(kāi)關(guān)安裝的具體操作過(guò)程中應(yīng)該注意:安裝力度要合適，用力不宜過(guò)大也不能太小，用力太大會(huì)造成內(nèi)部的齒輪無(wú)法吻合，最終導(dǎo)致三相電流不同期。在對(duì)調(diào)整觸點(diǎn)進(jìn)行安裝時(shí)，要特別注意動(dòng)靜觸頭的接觸問(wèn)題，由于接地刀具有較長(zhǎng)的連桿，對(duì)接地刀的同期調(diào)整要恰當(dāng)。完成安裝后，要在動(dòng)靜觸頭上涂抹適量的潤(rùn)滑油，使觸頭保持潤(rùn)滑，防止卡澀。另外，觸頭的清潔也應(yīng)該給予高度重視，要及時(shí)清除觸頭表面的污濁，當(dāng)其表面出現(xiàn)磨損時(shí)，要注意將其打磨光滑，保持平整，保證良好的接觸。

3 水電廠電氣二次設(shè)備調(diào)試控制

在水電廠中，進(jìn)行的設(shè)備電氣調(diào)試主要包括以下內(nèi)容:檢查安裝的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)設(shè)備的質(zhì)量做再一次的檢查，保證其能夠正常投入運(yùn)行;具體到需要調(diào)試的項(xiàng)目，包括:在完成安裝后，對(duì)所有的一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行全面的調(diào)整試驗(yàn);接通電源，對(duì)所有設(shè)備工作時(shí)的相互關(guān)系和相互作用進(jìn)行檢查;根據(jù)相應(yīng)生產(chǎn)工藝要求，調(diào)試電氣設(shè)備在空載和帶負(fù)荷情況下的特性，同時(shí)，檢查設(shè)備在正常和過(guò)渡工況下是否都能夠可靠工作;對(duì)繼電保護(hù)的整定值以及安裝圖紙進(jìn)行核對(duì);根據(jù)安裝的實(shí)際情況，結(jié)合各項(xiàng)規(guī)程編寫(xiě)用電和受電方案，編寫(xiě)各電器設(shè)備的調(diào)試方案等。

在電氣設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，大部分情況下是帶電作業(yè)的，因此，要尤其注意人身和設(shè)備的安全，整理各注意事項(xiàng)，主要有以下幾點(diǎn):①參加電氣設(shè)備調(diào)試的人員，要定期參加規(guī)程培訓(xùn)，熟悉各項(xiàng)調(diào)試業(yè)務(wù)，同時(shí)，也應(yīng)該掌握在觸電情況下的急救方法［3］;②在調(diào)試過(guò)程中，工作人員要嚴(yán)格按照試驗(yàn)的方案進(jìn)行操作，同時(shí)，要積極學(xué)習(xí)反事故的各項(xiàng)措施;③工作時(shí)，嚴(yán)禁一人獨(dú)立作業(yè)，需要2 人或2 人以上協(xié)同配合;④進(jìn)行調(diào)試時(shí)使用的各項(xiàng)工具應(yīng)該具有良好的絕緣性能，使用之前需要經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，同時(shí)，工作人員應(yīng)該穿戴配套的絕緣服;⑤系統(tǒng)中任何一個(gè)回路以及任何一個(gè)電氣設(shè)備，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)試之前，嚴(yán)禁帶電投入運(yùn)行，應(yīng)該在相應(yīng)位置貼上標(biāo)識(shí)，防止錯(cuò)誤投入運(yùn)行，引發(fā)安全事故;⑥進(jìn)行高壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的隔離帶，保證接地線的可靠連接，完成調(diào)試試驗(yàn)后，對(duì)需要放電的設(shè)備實(shí)施充分的放電。

4 水電廠電氣二次設(shè)備調(diào)試常見(jiàn)問(wèn)題分析

在水電廠二次設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，常常會(huì)遇到一些具體的問(wèn)題，本節(jié)羅列了一些常見(jiàn)的問(wèn)題并給出了相應(yīng)的對(duì)策:①啟備變壓器中出現(xiàn)有漏油現(xiàn)象。對(duì)此應(yīng)該對(duì)帶有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的變壓器進(jìn)行吊罩檢查，檢查有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)是否滿足電氣試驗(yàn)的各項(xiàng)規(guī)定，同時(shí)，對(duì)油箱內(nèi)的各類緊固件進(jìn)行檢查，緊固件的松動(dòng)也是出現(xiàn)漏油的主要原因之一;②在進(jìn)行電機(jī)接線時(shí)，盡量將鼻子的接觸面積設(shè)置大一些，防止由于引線鼻子的熔脫而產(chǎn)生弧光，這一弧光進(jìn)一步造成引線的相間短路，最終導(dǎo)致跳閘。在增大導(dǎo)電接觸面積的措施上，可以將銅排搪錫兩端鉆眼后作為過(guò)渡板;③在6kV 的開(kāi)關(guān)柜中出現(xiàn)有結(jié)露現(xiàn)象。在這一電壓等級(jí)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，主母線以及分支母線都是裸露在外面的，母線材料的主要成分是環(huán)氧樹(shù)脂，長(zhǎng)期地運(yùn)行使用，環(huán)氧樹(shù)脂瓷瓶和穿墻套管上會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，甚至還會(huì)出現(xiàn)有水珠，在雨水較多的季節(jié)，這種現(xiàn)象是在所難免的。對(duì)此，可以采取的措施是:在6kV 開(kāi)關(guān)柜室內(nèi)加裝空調(diào)，保證開(kāi)關(guān)柜的溫度符合要求;為每一個(gè)開(kāi)關(guān)柜配置電加熱器;主母線及分支母線封套熱縮絕緣管，在所有的螺按處加罩熱縮材料罩等［4］。

5 案例分析

某水電廠在過(guò)去幾十年的運(yùn)行中，先后經(jīng)歷了機(jī)組安裝調(diào)試和投運(yùn)、二次設(shè)備維修和改造等環(huán)節(jié)，其中，最為重要的改造是將以前的以晶體管集成電路為主的控制改造為以計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)實(shí)施控制。在改造過(guò)程中，經(jīng)歷過(guò)很多技術(shù)隱患的處理，在此通過(guò)幾個(gè)實(shí)例對(duì)二次設(shè)備安裝調(diào)試質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)給予概括，以供參考。

5.1 圖紙審核環(huán)節(jié)

在二次設(shè)備圖紙審核環(huán)節(jié)，不僅應(yīng)該注意其原理的正確性，更應(yīng)該注重整個(gè)控制過(guò)程的完備性。如圖1 所示，在該水電廠中，發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式為自動(dòng)準(zhǔn)同期方式，在勵(lì)磁裝置的功率柜上需要安裝風(fēng)機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的控制，風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停，在相應(yīng)的位置設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)以及停止三個(gè)檔位。就控制原理來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)電機(jī)實(shí)施空載升壓后，計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)沒(méi)有將勵(lì)磁風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)自動(dòng)準(zhǔn)同期之后，通過(guò)重復(fù)繼電器的作用，斷路器輔助觸點(diǎn)將勵(lì)磁風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。從原理上來(lái)講，這一操作過(guò)程是正確的，但并非完整的，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的備用回路在實(shí)際的運(yùn)行中有可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)啟動(dòng)的現(xiàn)象，這是因?yàn)閿嗦菲鞯闹虚g重復(fù)繼電器有兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，它們分別接在兩臺(tái)勵(lì)磁風(fēng)機(jī)上。對(duì)此問(wèn)題的解決辦法是:將其中一臺(tái)勵(lì)磁風(fēng)機(jī)的接觸器輔助常閉接點(diǎn)串接于另外一臺(tái)勵(lì)磁風(fēng)機(jī)的自保持回路中。

圖1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系控制原理圖

5.2 自動(dòng)化元件的校驗(yàn)

圖2 圖冷卻塔風(fēng)機(jī)控制

在電氣二次設(shè)備安裝質(zhì)量控制中自動(dòng)化元件的校驗(yàn)也是重要環(huán)節(jié)，在水電廠中，可以將這些自動(dòng)化元件分為繼電器類、接點(diǎn)類、傳感器類、電磁閥類、變送器類、測(cè)溫電阻類以及表計(jì)類。要按照采購(gòu)合同中的技術(shù)規(guī)范來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)，同時(shí)也應(yīng)該與元件所處位置的原理圖相結(jié)合，保證校核動(dòng)作的正確性。對(duì)該廠的實(shí)際情況進(jìn)行了分析，如圖2 所示，在該水電廠的某新裝機(jī)組滅磁開(kāi)關(guān)合閘線圈的質(zhì)量電阻是4.4Ω，動(dòng)作電壓值為183V，設(shè)計(jì)的操作電源為直流電220V。在進(jìn)行滅磁開(kāi)關(guān)操作時(shí)，要設(shè)置相應(yīng)的合閘電源，并且合閘線圈的通電時(shí)間要斷。按照設(shè)計(jì)規(guī)范，合閘線圈上的電壓為121V。將計(jì)算結(jié)果交由業(yè)主以及監(jiān)理單位并批準(zhǔn)可進(jìn)行通電試驗(yàn)。在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，合閘線圈上的電壓值為123V，將滅磁開(kāi)關(guān)合上之后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有足夠的合閘力，開(kāi)關(guān)出現(xiàn)往復(fù)操作的現(xiàn)象。之后，從該機(jī)組中的動(dòng)力盤(pán)取出交流電裝置同時(shí)配合整流電路，得到直流的輸出電壓為197V，才滿足了合閘線圈的動(dòng)作值要求，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)的成功閉合。

5.3 配線和復(fù)查

在配線時(shí)，要注意芯線要預(yù)留一定長(zhǎng)度，插頭和電纜的接地線要滿足接線技術(shù)規(guī)范。在施工中，經(jīng)常會(huì)存在烙鐵焊接芯線出現(xiàn)焊渣、虛焊和假焊，將對(duì)稱回路配反等情況。例如:某機(jī)組勵(lì)磁裝置的同步變壓器一次側(cè)采用的是自陽(yáng)極刀閘進(jìn)線側(cè)，將同步變壓器的兩側(cè)引出線焊接在變壓器的抽頭上。當(dāng)發(fā)電機(jī)的空載電流達(dá)到0.7Ie 時(shí)，勵(lì)磁功率柜中出現(xiàn)有放電的聲音。將開(kāi)滅磁跳開(kāi)之后進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，同步變壓器一次側(cè)中一相的焊點(diǎn)與變壓器的鐵芯之間存在虛接觸，從而形成了間隙，將其間的焊錫絲清理干凈之后就沒(méi)有了放電現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，復(fù)查工作是保證配線質(zhì)量中的必要環(huán)節(jié)，也是重要環(huán)節(jié)。

6 結(jié) 語(yǔ)

水電廠中的二次設(shè)備擔(dān)負(fù)著調(diào)節(jié)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、監(jiān)視和檢測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的重要功能，二次設(shè)備是否正常工作直接關(guān)系到水電廠的安全生產(chǎn)和高效運(yùn)行。要針對(duì)其安裝調(diào)制的具體過(guò)程進(jìn)行研究和嚴(yán)格把關(guān)，切實(shí)實(shí)施科學(xué)規(guī)范的策略。同時(shí)，要注意到，這也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，會(huì)受到很多其他因素的影響，二次設(shè)備中盤(pán)柜的基礎(chǔ)安裝、電纜管道的預(yù)埋、電纜的預(yù)埋方式等都是非常關(guān)鍵的安裝內(nèi)容。對(duì)于工作人員來(lái)說(shuō)，要加強(qiáng)溝通和交流，尤其是具體的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)交流，保證每一道工序的科學(xué)合理，加大檢驗(yàn)的力度，一旦安裝調(diào)試中出現(xiàn)違規(guī)步驟，應(yīng)該及時(shí)改正，保證后期的運(yùn)行安全。

［1］ GB 50171—92 電氣裝置安裝工程盤(pán)柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.

［2］ 楊陽(yáng)，廖爽.淺析電氣工程安裝存在問(wèn)題及對(duì)策［J］.科技與生活，2010(13).

［3］ 陳君新.變電站二次電纜敷設(shè)、接線工藝方法的提高改進(jìn)［J］.大科技·科技天地，2010(11).

［4］ 賴偉志.電氣工程安裝存在的質(zhì)量問(wèn)題及防治措施［J］.建筑電氣，2007，26(12).

［5］ 楊志輝，劉曉斌.水閘電氣設(shè)備安裝的監(jiān)理與實(shí)施細(xì)則范例［J］.水利開(kāi)發(fā)與利用，2005(11).