水电厂电气设备系统的改造技术

刘渝

（红河广源水电开发有限公司云南省红河哈尼族彝族自治州　661100）

水电厂电气设备系统的改造技术

刘渝

（红河广源水电开发有限公司云南省红河哈尼族彝族自治州661100）

当前很多水电厂都存在控制系统安全系数低、控制系统老化等问题，为了满足水电厂的使用要求，保证电气设备运行的安全性需要对原有的电气设备系统进行改造。基于此对水电厂电气设备系统的改造技术进行探讨。

水电厂；电气设备系统；改造技术

引言

在我国经济建设过程中，电力能源发挥着重要的作用，在保证国民经济发展方面发挥着重要的作用。电能的产生、配送和使用均是在一瞬间完成的，对功率平衡的要求比较高。合理的电气设备系统设计对水电厂的安全性有比较大的影响，所以需要充分做好水电厂电气设备系统的升级改造。

1　案例介绍

某水电厂总设计库容为3412m3，总装机容量为2伊10MW，年平均发电量为5129万kW/h，电厂使用二回35kV出线，然后将电能输送到距离电厂8.2km和19km的A、B两个变电所。水电厂投运至今所使用的设备已经不能满足使用要求，对电厂也造成了比较大的经济损失。为了提高设备运行的稳定性和安全性需要对设备系统进行改造。

2　水电厂关于电气设备的升级改造

公司技术人员与设计单位相关人员对赵山渡发电厂现场情况作了仔细勘察并进行详细的探讨后，根据目前该电厂电气设备领域控制系统性能不高，设备老旧，安全系数低及技术落后等现状，重点对电气综合保护系统、计算机监测与控制系统、供排水控制系统及高低压开关设备等方面提出了升级改造方案。

2.1计算机监测与控制系统改造

该发电厂综合自动化监测与控制系统的改造在满足无人值守或少人值守的要求下，拆除包括计算机主机、现地控制单元等设备在内的原有计算机监控系统，包括变送器屏、集中控制台、中央音响屏和机旁自动屏等设备在内的常规监控设备，改造成以计算机控制作为主要监控方式，常规设备控制为辅助监控方式的监控系统。改造完成后，该发电厂的日常运行全部由计算机监控系统来完成，操作员工作站按照双重化标准进行设置[1]。改造完成后的计算机监控系统具备现地控制层和发电厂控制层两项功能。发电厂控制层成为电厂的实时监测与控制中心，担负整个发电厂的自动化功能，采集和处理来自现地控制层的数据，制作重要设备的运行档案、各类运行参数和各类运行报表等。同时对全站的人机对话，设备的运行监视，事故及故障报警，人工干预运行设备、监控系统采集过来的各类参数的设置与修改、现地控制层和发电厂区调管理系统、水情测报系统进行通信。现地控制层按照被控对象性质配置三套现地控制单元（LCU），包括机组LCU两套，升压站及公用设备LCU一套。在主厂房发电机层机组旁配置机组LCU；在中控室配置升压站及公用设备LCU。改造完成后在中央控制室配置计算机监控系统主站（包括网络柜）、公用LCU屏（双屏）、在升压站及主厂房运行层机旁配置装备有测量发电机电压、电流、电能等参数变化的变送器和多种功能电测仪表的机组LCU屏。

2.2电气综合保护系统改造

根据发电厂电气综合保护系统实现全微机保护的改造要求，将采用继电器保护装置的设备全部更换，包括主变保护屏、原发电机保护屏以及厂用变保护回路等设备；同时配备有本世界90年代早期微机保护装置的35kV线路保护，会导致通信接口不一致以及备品备件采购困难等一系列问题，所以也需要对其进行改造。微机元件保护装置作为改造后的发电厂元件保护装置具有与计算机监控系统通信接口的功能，技术先进，可靠性高。发电厂电气设备微机保护系统由35kV主变压器保护、发电机保护、6kV厂用变压器保护、35kV线路保护组成。根据电力系统的配置要求，35kV线路微机保护装置推荐采用南京南瑞最新的RCS系列线路微机保护装置.布置于中央控制室的四面保护屏是发电厂微机保护系统的主要组成部分[2]。每台发电机配备一面装备有发电机全套微机保护装置和断路器操作的继电器箱保护屏，主变压器配备断路器操作的继电器箱保护屏和一面装备有一套完整的35kV双圈变压器微机保护装置；二回35kV线路保护配备保护屏一面；由于6kV厂用变微机保护装置安装在主变保护屏上，所以不需要单独配备保护屏。

2.3供排水控制系统改造

渗漏排水泵，检修排水泵以及消防供水泵在改造完成后均采用独立PLC和软启动装置控制，安装水井（或水池）变送器独立组一面屏，通过现场总线与升压站和公用设备现地控制单元进行连接，完成数据交换和上位机操作指令的传送任务；包含三台油泵（两大一小）的调速器控制系统采用PLC控制，将其集成于一面控制屏内。将机组冷除湿器、机组却风机、加热器控制系统，高压顶起油泵、漏油泵控制系统，机组轴承润滑油泵和供水阀控制系统分别集成在一面控制屏内。水泵PLC控制柜和空压机PLC控制柜在改造完成后分别放置于水泵房与空压机室相对应的位置，其余辅机控制柜可根据实际情况进行放置，允许进行适当的调整从而实现整台设备的安全及最大使用效率。

2.4高低压开关柜等设备的改造

将发电厂原有的8台GBC-35型35kV高压开关柜拆除，更新为现阶段技术更为先进、安全性能更为可靠的KYN系列柜型，对于两种柜型在设备配置和外形尺寸等方面存在的差异，改造以后启用11台35kV高压开关柜；由于存在楼板开孔的问题，在进行改造时开关柜底部出线孔应尽可能利用原有的楼板开孔。

综上所述，进行下一步施工图设计时要对开关柜的布置方式进行专门设计，5kV开关柜建议选用KYN-40.5柜型，这种柜型的开关柜具有如下特点：淤该柜型柜体采用抗腐蚀高强度的敷铝锌板双重折弯成型，由螺栓和拉铆螺母进行连接，整个柜体没有焊接；于该柜型结构采用复合绝缘或空气绝缘形式，结合最优化的电场设计，柜体结构紧凑、柜体宽度仅为1.2m，占地面积小；盂该柜型采用查询式“五防”连锁机构，配备有性能安全可靠的闭锁装置，能够有效防止一些操作失误，保证设备与人身的安全，使运行更稳定可靠，操作更方便灵活；榆该柜型开关柜具有手车室、继电器仪表室、电缆室、母线室四部分，各部分通过接地的金属隔板实现完全隔离，可以有效阻止电弧延伸，确保在内部发生故障时相邻隔室不会受到影响，将故障影响范围控制在最小。柜体与柜体间的母线室通过母线套管和分隔板实现相互隔离，从而控制相邻柜体之间内部故障电弧产生的影响；虞该柜型柜体内配备有手车进出操作灵活方便的新型全绝缘真空断路器；愚该柜型开关柜壳体的防护等级为IPX4，发电厂原机组配套的自动化元件，包括位置开关、压力开关、电磁阀、示流信号器等，存在性能不完善或安全运行可靠性不足等问题，不能达到计算机监控系统精确的要求标准，需要进行增减、补充或者更换。

发电厂原有的气、油、水系统非电量监测变送器，配置不健全或根本没有进行配置，所以需要重新进行配置。关于自动化元件推荐采用合资或者进口品牌的优质产品。此外，发电厂还需配备一套弱电防雷系统以防止发电厂计算机监控系统和电气保护系统遭受雷电的损害。该防雷系统由通信线路防雷、电源线路防雷、等电位接地和信号线路防雷这四个部分组成，保证发电厂的弱电系统在强雷电环境下正常稳定的工作。另外，在对部分二次电缆进行更换或者调整时，根据计算机监控和微机保护装置系统的要求，应采用计算机系统专用的屏蔽电缆。同时，电缆和设备改造后须根据消防要求，使用防火包或防火堵燃材料对通道和电缆孔洞采取必要的阻断措施，实现设备的安全运行。

3　结论

通过对水电厂电气设备进行升级改造，有效提高了设备运行的可靠性以及设备运行的自动化水平，保证了设备的高效率运行，具有显著的经济效益，值得类似工程借鉴引用。

[1]《水力发电厂自动化设计技术规范》（DL/T5081-2007）[M].北京：中国电力出版社，2007：34.

[2]薛勤荣.浅谈小型水电站设计及设备配置[J].机电信息，2011（24）：173～ 174.

TV734

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1673-0038（2015）49-0285-02

2015-11-2

刘渝（1986-），男，云南建水人，助理工程师，本科，研究方向为水利电气技术。