美麗機(jī)電工藝在白鶴灘電廠監(jiān)控盤柜中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 晉，袁平路，李 萌

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水力發(fā)電作為一種清潔能源，在我國(guó)日常發(fā)電過程中起到了很大的作用。水電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于水電站的運(yùn)行非常重要，監(jiān)控系統(tǒng)一般包含多個(gè)控制柜和服務(wù)器柜。控制盤柜的布線質(zhì)量對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。一般控制柜的布線大部分注重達(dá)到設(shè)計(jì)功能，對(duì)美觀程度相對(duì)要求不高，對(duì)于布線工藝要求較高的電站，普通工藝不能達(dá)到其要求。

白鶴灘水電站機(jī)組是目前世界上首個(gè)單機(jī)百萬千瓦巨型水輪發(fā)電機(jī)組。在建設(shè)白鶴灘水電站時(shí)，三峽集團(tuán)提出將白鶴灘水電站建設(shè)成為美麗機(jī)電精品工程（以下簡(jiǎn)稱美麗機(jī)電）的倡議，并提出了多項(xiàng)三峽企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，對(duì)控制柜內(nèi)部布線提出要橫平豎直，弧度一致，導(dǎo)線布置嚴(yán)密，美觀等要求。為了達(dá)到《美麗機(jī)電》控制柜內(nèi)部布線要求，本文在現(xiàn)有的成套工藝基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)成套配線的工序流程重新梳理。提出了分塊進(jìn)行成套布線的方法，滿足了《美麗機(jī)電》的要求，提高了布線質(zhì)量及美觀程度，并保障了安全可靠，已經(jīng)在白鶴灘水電廠得到了成功的應(yīng)用，效果良好。

1 布線原則

水電站監(jiān)控系統(tǒng)一般由多個(gè)控制柜組成，在控制柜成套裝配過程中一般只注重成套的正確性及時(shí)效性，對(duì)控制柜內(nèi)部布線的美觀程度未做過高要求。因此導(dǎo)致柜體內(nèi)部行線槽中，線纜交叉嚴(yán)重，線束綁扎凌亂，線纜轉(zhuǎn)彎不規(guī)范等問題，給運(yùn)行維護(hù)人員查找線纜增加了難度，也對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。而監(jiān)控系統(tǒng)控制柜中線纜的種類繁多，線徑各不相同，以多芯軟線為主。細(xì)小軟線的可塑性較差，處理不好會(huì)影響美觀程度。成套配線前，應(yīng)先充分熟悉接線圖紙，對(duì)每個(gè)設(shè)備的出線量及走向有個(gè)初步判斷。在此基礎(chǔ)上將線纜分層、分組布置，最底層布置線徑較小、較軟的信號(hào)線，上層放置線徑較大較硬的信號(hào)線。強(qiáng)弱電線纜需要分開固定、成束。

在電氣設(shè)備布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要電氣設(shè)計(jì)人員充分考慮盤內(nèi)設(shè)備間走線的合理性。一般應(yīng)遵循以下原則：

（1）節(jié)省線材、布局合理美觀、節(jié)省配線時(shí)間、便于維護(hù)。

（2）線槽內(nèi)線纜分散進(jìn)入線槽、以免線槽內(nèi)線纜集中。

（3）在配置PLC模塊槽位和布置PLC接線端子時(shí)，PLC槽位與所接終端節(jié)點(diǎn)的位置，避免線纜在行線槽中交叉，以減輕配線難度。

（4）在布置門上設(shè)備和門上設(shè)備終端節(jié)點(diǎn)位置時(shí)，要考慮將接線終端放置在門軸側(cè)，避免線纜橫跨盤柜。

（5）在設(shè)計(jì)跨控制線纜時(shí)，在裕量允許的情況，盡量減少線纜長(zhǎng)度。

（6）盡量將接線終端布置在靠近接線側(cè)。如：A柜和B柜并柜，A柜在前視左側(cè)，兩柜端子均在柜體后面兩側(cè)，兩側(cè)端子間需要跨盤線。這時(shí)，盡量將A柜跨接端子布置在后視左側(cè)，B柜跨接端子布置在后視右側(cè)，這樣可以有效減少跨盤線的長(zhǎng)度，降低成本的同時(shí)也降低行線槽內(nèi)線纜數(shù)量。

2 分塊布線的分類與設(shè)計(jì)

控制柜成套配線是個(gè)系統(tǒng)工程。設(shè)備的接線點(diǎn)多，成套工作所需要的工作量大。因此，將電氣原理圖歸類分塊成套配線有助于提高配線質(zhì)量、減少漏線錯(cuò)線情況，也有助于提高配線工人自檢時(shí)效性。一般情況下，可將電氣原理圖紙分解為：供電部分、設(shè)備間走線部分、PLC線組部分3大類。

2.1 供電電源部分走線設(shè)計(jì)

低壓控制柜內(nèi)部電纜多采用BVR多芯軟線，根據(jù)設(shè)備的功率選取線徑。一般銅芯導(dǎo)線可參考4～5 A/mm2選取。

在確定電源設(shè)備位置后，從空氣開關(guān)側(cè)開始接線，壓接相應(yīng)的冷壓端頭（一般為針型端頭或片型端頭），調(diào)整線纜與空氣開關(guān)之間的線纜弧度一致后，將線纜綁扎至空氣開關(guān)的行線槽豎齒上。線槽內(nèi)同類別空氣開關(guān)線纜結(jié)組綁扎。綁扎時(shí)扎帶間隔應(yīng)均勻，松緊適度。在線束轉(zhuǎn)換方向時(shí)，應(yīng)按90°圓弧轉(zhuǎn)彎去往接線終端所在的行線槽位置。線纜到達(dá)接線終端所在的行線槽后，應(yīng)貼近行線槽（遠(yuǎn)離接線終端）側(cè)綁扎，綁扎要求同前。

供電部分線纜裕量的留取是根據(jù)設(shè)備線纜的根數(shù)多少來決定。一般情況下，用電設(shè)備不超過20個(gè)或相同種類的用電設(shè)備不超過3組時(shí)，此時(shí)線纜量相對(duì)較少，易于區(qū)分，可以在節(jié)點(diǎn)終端行線槽內(nèi)不設(shè)線纜裕量。

若超出上述要求，用電設(shè)備復(fù)雜，種類繁多時(shí)，宜設(shè)置線纜裕量。裕量應(yīng)控制在線纜所在的行線槽寬度為直徑的圓周長(zhǎng)的1/2～3/4范圍內(nèi)，且長(zhǎng)度宜在200 mm以內(nèi)。如圖1示。

圖1 線槽內(nèi)線纜裕量示意圖

線纜裕量的綁扎與固定。由于線纜為軟線，在行線槽內(nèi)部不易成型，可將線纜裕量梳理整齊后，統(tǒng)一綁扎在靠近終端側(cè)行線槽的豎齒上。線束在行線槽內(nèi)的高度，由到達(dá)最遠(yuǎn)側(cè)終端節(jié)點(diǎn)線纜長(zhǎng)度決定，其他線纜可依次由遠(yuǎn)及近排列綁扎。在接入各自節(jié)點(diǎn)前將多余線纜裁切掉。線束外側(cè)線纜應(yīng)為終端節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)側(cè)線纜。綁扎要求同前。

2.2 設(shè)備間走線部分設(shè)計(jì)

設(shè)備間走線應(yīng)從A設(shè)備到B設(shè)備綁線。綁線及走線部分與電源部分走線設(shè)計(jì)類似但需要注意以下兩點(diǎn)：

（1）過門線是控制柜門上設(shè)備的成套配線，應(yīng)從門上設(shè)備開始綁扎接線，依次向控制柜內(nèi)接線。門上設(shè)備接線采用直接綁扎，吸盤固定的方式。吸盤間距應(yīng)均勻分布，同一水平線上的吸盤高度應(yīng)保持一致，萬轉(zhuǎn)開關(guān)宜左右走線，指示燈及按鈕宜上下走線。過門處線纜應(yīng)增加纏繞管或者穿尼絨軟管作為保護(hù)。在過門處，線束可取門上加強(qiáng)筋孔和控制柜框架孔作為線束固定點(diǎn)。

線纜在過門處的U型線束裕量的留取方法。可將門開啟至最大角度，取門加強(qiáng)筋固定點(diǎn)到框架固定點(diǎn)之間長(zhǎng)度的5倍作為過門線的U型裕量。綁扎時(shí)應(yīng)使過門線自然下垂（U口向上），線束內(nèi)線纜整齊，開關(guān)門時(shí)U型裕量沒有擠壓、變形等情形。若前門上設(shè)備較多，可將門上設(shè)備分為上、中、下3個(gè)部分，分路走線。分路線束的U型裕量的弧度應(yīng)保持一致。

（2）穿孔線是當(dāng)控制柜內(nèi)部線束有穿孔時(shí)的配線，所穿孔需做防護(hù)處理，宜選取與孔相應(yīng)的護(hù)齒，線束要增加纏繞管或者尼絨軟管。所穿孔的直徑至少是整組線束直徑的1.2倍。

2.3 PLC線組部分走線設(shè)計(jì)

PLC線組可分為：非自帶線和自帶線兩類。

（1）非PLC自帶線的配線應(yīng)從PLC模塊接線器端開始接線，每個(gè)接線器為一線束組，將接線器端線號(hào)統(tǒng)一綁扎在接線器外。線束從PLC接線器出來后，將線束的弧度調(diào)整一致后，綁扎至行線槽的豎齒上。進(jìn)入行線槽后，走線綁扎，可參照2.1要求。

（2）PLC模塊自帶線的配線應(yīng)先把PLC模塊固定在底板上，自帶線安裝在模塊上，確定線束的位置。將線束依次綁扎在PLC下側(cè)行線槽的豎齒上，要求每根自帶線的垂直弧度做到一致，自帶線與模塊之間不能有預(yù)應(yīng)力避免模塊受損。

PLC自帶線進(jìn)入PLC下側(cè)行線槽后，根據(jù)所去的終端位置進(jìn)行分續(xù)綁扎，綁扎參照2.1要求（注意：自帶線外皮較硬，在轉(zhuǎn)換方向時(shí)，不能折直角彎，防止自帶線產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，造成內(nèi)部線組受損）。自帶線進(jìn)入接線終端所在位置的行線槽后，應(yīng)貼近行線槽（遠(yuǎn)離接線終端）側(cè)綁扎，綁扎按照“2.1”的要求。自帶線內(nèi)部彩色線束與終端連接：以線纜弧度一致為原則。PLC自帶線內(nèi)部彩色線束長(zhǎng)度由上述要求預(yù)留完成后，壓接預(yù)絕緣端子，然后，連接至信號(hào)量對(duì)應(yīng)端子，最后由行線槽口內(nèi)線纜數(shù)量為組（一般情況以3根線或4根線為組，具體情況可根據(jù)線槽口內(nèi)對(duì)應(yīng)線纜數(shù)量為準(zhǔn)）調(diào)整線束弧度一致后，固定在行線槽上——整理線組進(jìn)行綁扎至行線槽內(nèi)自帶線后側(cè)。

PLC自帶線的裁切可以根據(jù)到達(dá)接線終端位置的最遠(yuǎn)端為外皮剝線位置。注意自帶線剝離的方法，應(yīng)使用自帶線內(nèi)部自帶的尼龍線裁切外皮。不可使用斜口鉗、電工刀、美工刀等裁切，避免內(nèi)部彩色線組受損。在自帶線外皮剝離位置加裝熱塑管，熱塑管的長(zhǎng)度為40 mm，熱塑管中心位置置于自帶線外皮剝離切口處，誤差控制在±3 mm以內(nèi)。自帶線內(nèi)部彩色線束的長(zhǎng)度處理方法：首先分出去往供電電源部分的彩色線組，將該線組綁扎（綁扎參照上述“2.1”所述要求）至供電電源端子位置，在此基礎(chǔ)上預(yù)留200 mm作為裕量，裁切多余部分線組；其他彩色線組已到達(dá)至該線組最后一個(gè)繼電器底端位置，在此基礎(chǔ)上預(yù)留200 mm為裕量（注意單根自帶線內(nèi)部未使用的彩色線應(yīng)保留，不可切除），裁切多余部分線組。去往繼電器部分的彩色線束以單根自帶線為組分別進(jìn)行綁扎，綁扎參照上述“2.1”的要求。彩色線束應(yīng)置于自帶線后側(cè)（注：自帶線應(yīng)在行線槽內(nèi)所有線束的最外側(cè)）。

2.4 線纜整理

控制柜所有線束接線完成后，需要對(duì)行線槽內(nèi)部線束進(jìn)行整理。對(duì)于來自不同方向去往同一方向的同類線束線纜應(yīng)再次捆扎，直至捆扎到分開處之前20～30 mm再進(jìn)行一次捆扎。綁扎帶束縛住線束即可，不可綁扎過緊，使線束絕緣表皮塌陷，也不可過于寬松，使綁扎帶失去綁扎效果。最后，將行線槽內(nèi)部綁扎帶的綁扎口統(tǒng)一調(diào)整到線束后側(cè)。

3 分塊布線的實(shí)現(xiàn)

分塊布線成套工藝可以使得控制柜內(nèi)線纜整潔有序，且行線槽的使用率明顯提高。該成套工藝方法達(dá)到了三峽集團(tuán)對(duì)控制柜內(nèi)部線纜的美觀、整潔、線纜轉(zhuǎn)彎弧度一致等《美麗機(jī)電》要求。

使用分塊布線成套方法可以減少后期控制柜內(nèi)部線纜整理的時(shí)間，也減少了因控制柜內(nèi)線纜凌亂而導(dǎo)致的返工，為后續(xù)工程人員調(diào)試，爭(zhēng)取了時(shí)間。

4 結(jié)語

電氣柜的成套配線流程是個(gè)復(fù)雜的工程，既要使配線滿足設(shè)備的功能需求，又要考慮到美觀和提高效率，線路標(biāo)識(shí)方面要清晰，內(nèi)部布局要合理。本文提出的分層、分塊成套工藝方法，使得控制柜成套工程達(dá)到統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求。該種方法一定程度上，節(jié)省了線纜線材、提高了布線的美觀程度、節(jié)省配線時(shí)間。該工藝已經(jīng)在白鶴灘電站、三峽左岸電站、長(zhǎng)龍山抽水蓄能電站等工程中得到了成功的應(yīng)用，滿足了美麗機(jī)電的要求，得到了用戶的認(rèn)可。