水電站電氣二次設備的技術改造對策

馬愿軍

（甘肅電投大容電力有限責任公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

水電站電氣二次設備可以對水電站電氣一次設備進行檢測和控制，其技術改造成果直接影響到一次設備的運行效率和質量。當前，多數水電站為無人值班模式，依靠計算機全程監(jiān)控和管理，而水電站二次設備影響著整個電氣設備的正常運行，影響到水電站運行的安全性、穩(wěn)定性與水電站的發(fā)電效率。部分水電站電氣設備已難以滿足現(xiàn)代化建設需求，對水電站二次設備進行改造是大勢所趨。

1 水電站電氣二次設備的基本要求

水電站電氣二次設備包括勵磁系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)、絕緣監(jiān)測系統(tǒng)、水輪機調速系統(tǒng)、主變（升壓）繼保（輕、重瓦斯、溫度、過負荷、速斷等）、上網線路繼保（過流、速斷）等（圖1）。在水電站遇到緊急情況時，除了操作人員手動排除隱患之外，二次設備可以控制一次設備，是能夠規(guī)避風險的電氣設備。

圖1 部分二次電氣設備

對水電站電氣二次設備有以下要求：①質量要過關，保證在特殊情況下能正常工作，對一次設備進行檢測和控制；②檢測數據科學高效，保障電站運行正確數據的輸入、輸出及采集，進一步對數據進行分析，采取措施規(guī)避問題，提高運行效率；③能準確匹配一次設備，保證工作效率與電氣系統(tǒng)一體化發(fā)展。

2 水電站電氣二次設備技術改造要點

我國目前大量的水電站面臨轉型升級，隨著科技水平和對生態(tài)環(huán)保要求的提高，對水電站的運行也提出了更高的要求。由于多方面的因素影響，導致電氣二次設備在改造過程中呈現(xiàn)出部分不可避免的問題：①電氣一次設備的位置固定，造成電氣二次設備的安裝空間有限且位置相對固定；②為了不影響居民的正常用電，一般在電站運行的情況下進行升級改造，存在時間緊迫、進度緊等問題，留給二次設備改造升級的時間有限；③存在一定的安全隱患，因為需要對二次設備進行定期維護，會與機組的檢查等發(fā)生矛盾，容易造成安全隱患。改造過程要遵循方案，布置好圖紙并明確計劃，一般用到的安裝接線圖包括布置圖、接線圖、端子排圖等：①布置圖用以表示二次設備的安裝位置，一般根據設備的實際尺寸進行等比例繪制；②接線圖用以表示二次設備安裝時具體的線路接入情況；③端子排圖用以指導端子排與二次設備、外部電纜之間的連接。

2.1 改造技術

水電站電氣設備分為一次設備和二次設備，一次設備是水電站正常運行中的主要功能設備，安裝先于二次設備；二次設備是對一次設備進行檢測和控制的設備系統(tǒng)，對整個水電站運行流程進行參數控制，保障安全運行、合理調整機組等，是水電站必不可少的設備，影響著水電站的安全、質量和效率，乃至于水電站的供電效率及經濟效益。水電站二次設備的改造直接影響著水電站的轉型升級和水電站能否持續(xù)平穩(wěn)地運行發(fā)展。

2.2 改造要求

在二次設備改造前，應根據水電站的電氣設備情況做好改造方案、提出相應的改造要求，請專家進行研判和論證。對水電站設備進行全面檢查與監(jiān)管，保障水電站設備信息采集的及時、準確，對工程進度做好更新。監(jiān)督水電站二次設備改造的整個過程，保證設備安裝工藝及運行質量，保證整個水電站電氣設備參數的正確性及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

2.3 改造實施

在二次設備改造實施過程中，應理清電纜線路，優(yōu)化一、二次設備布置，減小因線路纏繞造成的安全隱患，保障水電站的穩(wěn)定運行，減少水電站的能耗，提高水電站的運行效率。

（1）二次電纜管道預埋。預埋二次設備管道是為了順利通過電纜，是二次設備改造前首先要做的工作。在澆筑混凝土前，需要安排布置好所有線路，按照相應的設計規(guī)范進行檢查，保障電氣設備的科學布置。在澆筑混凝土后，需要保障先前布置好的電纜不外露，減少外部環(huán)境可能對電纜造成的破壞。布置電纜的管道兩頭需要進行光滑打磨，防止電纜兩頭磨損；電纜管對接處應套絲或焊接，保障接口的嚴密性，防止出現(xiàn)漏漿等現(xiàn)象。保證管道外的電纜長度合適，以免造成不必要的浪費。在預埋過程中若發(fā)現(xiàn)有不合理之處，應及時修改。

（2）二次盤柜安裝。水電站多為地下電站，空氣潮濕，二次盤柜里面布滿電纜，因此二次盤柜安裝前首先要做好二次盤柜內外防腐材料的涂刷作業(yè)。核算好基礎型鋼下料長度，做好二次盤柜相關部位的焊接工作，最后回填、平整二期混凝土。在整個安裝過程中，要注意對二次盤柜的固定，可使用膨脹螺栓或膨脹釘，保證二次盤柜的底面高于地面1 cm，保證二次盤柜的水平、高度及穩(wěn)定性。

（3）電纜敷設與連接。電纜管道預埋和二次盤柜的連接直接影響著電纜的敷設與連接質量。電纜敷設要檢查管道布置的合理性及管道兩頭是否光滑，測量電纜長度，根據拿到的電纜設計圖紙一一核查，若實際敷設與圖紙設計有差異，要根據圖紙進行修改。電纜布置是一項系統(tǒng)性的工作，必須請專業(yè)人員進行檢查，合理安排、優(yōu)化線路。技術人員根據電纜的走向對線纜架、線纜溝、線纜井等在圖紙上做好標識，一般情況下根據控制線纜在下、動力線纜在上的原則進行布局。在線纜敷設過程中，要盡量使電纜避開線纜支架，并且將電纜的末端固定好，確保電纜的長度合理，不易出現(xiàn)線路交叉等問題。電纜的敷設與連接是相對復雜的工作，操作人員必須要做好前期準備工作，才能達到事半功倍的效果。

（4）設備安裝質量檢測。二次設備安裝完成后，為保障二次設備能正常運行并達到改造的目的，需要對安裝完成的二次設備進行質量檢測。做好相應的準備工作，了解檢測的重點并做好檢測表格等，在檢測的過程中要避免發(fā)生安全事故，做好監(jiān)管工作。若二次設備的安裝沒有質量問題，則檢測運行情況，做好參數的記錄和分析，判斷是否達到設計目標。若沒有達到，要分析在哪些方面出了問題，采取措施進行補救；調整設備參數，進行多次試驗，使其達到最優(yōu)的運行狀態(tài)。記錄質量檢測的過程及心得，為后面數據分析及事故處理提供支撐資料。

3 結論

水電站電氣二次設備的改造直接影響電氣設備運行的穩(wěn)定性和安全性，必須高度重視。二次設備改造涉及的方面多，需要系統(tǒng)地統(tǒng)籌安排，具體實施的每個過程都需要高度重視，尤其是前期的準備工作，包括圖紙設計等；具體的實施過程及后期檢測、優(yōu)化，是保障水電站二次設備改造能夠達到設計目的的重要環(huán)節(jié)。水電站電氣設備的二次改造是我國水電站轉型升級的重要措施，雖然目前改造技術已相對成熟，但亦有很多可以優(yōu)化的環(huán)節(jié)，正是業(yè)內人士后期繼續(xù)研究和攻克的重點。