劉 昊

(浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展責(zé)任公司，浙江 溫州 325000)

0 引 言

趙山渡引水工程以供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電、防洪綜合利用.該工程是飛云江干流中游河段上控制性的一個非常重要水利工程，電廠閘址以上流域2 302 km2，占全流域面積3 252 km2的70.8%，設(shè)計總庫容3 414 m3.電廠裝機容量2×10MW,設(shè)計年平均發(fā)電量5 140萬kW·h.電廠送出工程采用二回35 kV出線，分別送到距電廠8 km的高樓變電所和18 km的蕉坑變電所.工程還距離溫州市、瑞安市都非常近，長期從事對溫州市區(qū)和工程下游的供水供電和灌溉可以說作用是非常重要的.趙山渡水力發(fā)電廠是在1998年7月開工，2000年9月下閘蓄水，同年11月開始投運發(fā)電的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其很多電氣設(shè)備技術(shù)已經(jīng)非常落伍，給發(fā)電廠帶來了巨大的損失，因此，現(xiàn)欲對其電氣設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，實現(xiàn)自動化，提高電廠的可靠性、整體性，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟價值[1-2].

1 趙山渡水力發(fā)電廠改造的必要性

由于趙山渡水力發(fā)電廠運行了十幾年，其設(shè)備面臨著老化、不安全、技術(shù)差等問題，主要表現(xiàn)在：(1)發(fā)電廠的控制系統(tǒng)陳舊、老化，安全系數(shù)不高，技術(shù)不先進(jìn)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運行；(2)機組LCU采用的工控機及PLC產(chǎn)品是十幾年以前的，這些落后的產(chǎn)品跟現(xiàn)代最新的控制設(shè)備之間存在著很多問題，而且還導(dǎo)致很多功能存在非常大的局限性；(3)有些跟機組配套使用的自動化元件年限已久，在長期的使用中導(dǎo)致了其控制性能不好、安全系數(shù)不高等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)；(4)發(fā)電廠電氣設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重跟不上時代的腳步，很多功能已經(jīng)不完善[3-4].

電氣設(shè)備改造的緊急、必要性主要表現(xiàn)在以下兩個方面：(1)溫州瑞安電網(wǎng)最重要調(diào)峰電站之一就是趙山渡發(fā)電廠，如果該電廠停止運行，將會對溫州瑞安的經(jīng)濟造成重大損失；(2)目前水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)和微機保護(hù)技術(shù)等綜合自動化技術(shù)在一些中小型水電站得到了廣泛的運用，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)調(diào)度要求的遙測、遙信、遙調(diào)及遙控功能，且極大提高了水電站的安全系數(shù)、可靠性.

2 趙山渡水力發(fā)電廠電氣設(shè)備改造

針對發(fā)電廠的控制系統(tǒng)陳舊、老化，安全系數(shù)不高和技術(shù)不先進(jìn)等現(xiàn)象，浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展有限責(zé)任公司技術(shù)人員和設(shè)計方到發(fā)電廠現(xiàn)場進(jìn)行了認(rèn)真查看，并進(jìn)行了充分商討，主要從計算機監(jiān)控系統(tǒng)、電氣保護(hù)系統(tǒng)、排水控制系統(tǒng)以及35 kV開關(guān)柜等方面提出了趙山渡發(fā)電廠電氣設(shè)備改造方案．

2.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)電廠綜合自動化系統(tǒng)按滿足“無人值班”(少人值守)的要求進(jìn)行改造，發(fā)電廠原計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備(主計算機和現(xiàn)地控制單元設(shè)備等)和常規(guī)監(jiān)控設(shè)備(集控臺、中央音響屏、變送器屏和機旁自動屏等)全部拆除；改造后的發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)采用以計算機監(jiān)控為主、簡易常規(guī)設(shè)備控制為輔的監(jiān)控方式，發(fā)電廠的正常運行完全依靠計算機監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)電廠操作員工作站按雙重化設(shè)置.

改造后的計算機監(jiān)控系統(tǒng)從功能上分為：發(fā)電廠控制層和現(xiàn)地控制層.發(fā)電廠控制層是發(fā)電廠的實時監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)全廠的自動化功能、采集和處理來自現(xiàn)地控制層的數(shù)據(jù)(制作各種運行報表、重要設(shè)備的運行檔案、各種運行參數(shù)等)、全站的人機對話(全站設(shè)備的運行監(jiān)視，事故和故障報警，對運行設(shè)備的人工干預(yù)及監(jiān)控系統(tǒng)各種參數(shù)的修改和設(shè)置等)、與現(xiàn)地控制層和溫州區(qū)調(diào)、電廠管理系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)的通信.現(xiàn)地控制層設(shè)置三套現(xiàn)地控制單元(LCU)，按被控對象性質(zhì)分為：二套機組LCU、一套升壓站及公用設(shè)備LCU.機組LCU布置在主廠房發(fā)電機層機組旁；升壓站及公用設(shè)備LCU布置在中控室.改造后的計算機監(jiān)控系統(tǒng)主站(包括網(wǎng)絡(luò)柜)、升壓站及公用LCU屏(雙屏)布置在中央控制室，機組LCU屏(雙屏)布置在主廠房運行層機旁，LCU屏設(shè)置測量發(fā)電機電流、電壓、有功、電能等參數(shù)的變送器和多功能電測儀表.

2.2 電氣保護(hù)系統(tǒng)

發(fā)電廠電氣保護(hù)系統(tǒng)改造按實現(xiàn)全微機保護(hù)為原則.發(fā)電廠原發(fā)電機保護(hù)屏、主變保護(hù)屏及廠用變保護(hù)回路均采用繼電器保護(hù)裝置，故應(yīng)全部更新；原35kV線路保護(hù)為90年代國產(chǎn)早期微機保護(hù)裝置，考慮到通信接口不一致以及備品備件困難等問題，也列入改造范圍內(nèi).改造后的發(fā)電廠元件保護(hù)裝置采用國內(nèi)技術(shù)先進(jìn)、可靠性高的微機元件保護(hù)裝置，并具有與計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信接口的功能.發(fā)電廠電氣設(shè)備微機保護(hù)系統(tǒng)包括發(fā)電機保護(hù)、35 kV主變壓器保護(hù)、35 kV線路保護(hù)、6 kV廠用變壓器保護(hù).35 kV線路微機保護(hù)裝置要根據(jù)電力系統(tǒng)的要求配置，建議采用南京南瑞RCS系列新一代的線路微機保護(hù)裝置.發(fā)電廠微機保護(hù)系統(tǒng)主要由四面屏組成，布置在中央控制室.每臺發(fā)電機設(shè)置一面保護(hù)屏，屏內(nèi)裝有發(fā)電機的全套微機保護(hù)裝置和斷路器操作繼電器箱；主變壓器設(shè)置一面保護(hù)屏，屏內(nèi)裝有一套完整的35 kV雙圈變壓器微機保護(hù)裝置和斷路器操作繼電器箱；二回35 kV線路保護(hù)設(shè)置一面保護(hù)屏；6 kV廠用變微機保護(hù)裝置安裝在主變保護(hù)屏上，不單獨設(shè)置保護(hù)屏.

2.3 供排水控制系統(tǒng)

改造后滲漏排水泵、檢修排水泵以及消防供水泵均采用獨立PLC和軟啟動裝置控制，單獨組一面屏，集水井(或水池)變送器安裝在屏上，通過現(xiàn)場總線與升壓站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元相連，完成數(shù)據(jù)交換及上位機操作指令的傳送；調(diào)速器三臺油泵(2大1小)控制系統(tǒng)集成在一面控制屏內(nèi)，采用PLC控制；機組冷卻風(fēng)機、除濕器、加熱器控制系統(tǒng)集成在一面控制屏內(nèi)；機組軸承潤滑油泵、高壓頂起油泵、漏油泵控制系統(tǒng)集成在一面控制屏內(nèi)；機組技術(shù)供水泵和供水閥控制系統(tǒng)集成在一面控制屏內(nèi).改造后水泵PLC控制柜和空壓機PLC控制柜分別布置在水泵房和空壓機室相應(yīng)位置，其余輔機控制柜布置位置根據(jù)實際情況可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整.

2.4 開關(guān)柜等設(shè)備的配套改造

拆除原發(fā)電廠8臺GBC-35型35 kV開關(guān)柜，更換為目前技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的KYN系列柜型產(chǎn)品.由于兩種柜型設(shè)備配置和外形尺寸不一致，改造后采用11臺35 kV開關(guān)柜，考慮到樓板開孔問題，改造后的開關(guān)柜底部出線孔應(yīng)盡可能利用樓板原有開孔，故下階段施工圖設(shè)計時需對開關(guān)柜布置進(jìn)行專門設(shè)計.5 kV開關(guān)柜選用KYN -40.5柜型，該柜型開關(guān)柜具有以下特點：

(1)開關(guān)柜柜體采用高強度抗腐蝕的敷鋁鋅板雙重折彎成型，由螺栓和拉鉚螺母連接而成，整個柜體無焊接；

(2)采用復(fù)合絕緣或空氣絕緣兩種結(jié)構(gòu)，以及最佳的電場設(shè)計，柜體結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小(柜體寬度僅為1.2 m)；

(3)具有查詢式“五防”連鎖機構(gòu)，以及各項可靠的閉鎖裝置，能有效防止誤操作，確保設(shè)備與人身安全，操作方便，運行可靠；

(4)開關(guān)柜按功能特征可分為繼電器儀表室、手車室、電纜室和母線室四部分，各部分以接地的金屬隔板完全隔離，可阻止電弧延伸，保證在發(fā)生內(nèi)部故障時不會影響相鄰隔室，可將故障限制在最小范圍.柜與柜之間的母線室通過母線套管及分隔板達(dá)到互相隔離的目的，從而限制相鄰柜之間內(nèi)部故障電弧產(chǎn)生的影響；

(5)柜體內(nèi)配用新型全絕緣真空斷路器，斷路器手車進(jìn)出操作輕松、靈活；

(6)開關(guān)柜外殼防護(hù)等級為IP4X.

發(fā)電廠原機組配套的自動化元件(壓力開關(guān)、位置開關(guān)、示流信號器、電磁閥等)不夠完善或存在可靠性差等問題，不能滿足計算機監(jiān)控系統(tǒng)的要求，需要增補或更換.發(fā)電廠油、氣、水系統(tǒng)非電量監(jiān)測變送器(如各油箱、油罐油位)原來配置不全或基本沒有配置，故需重新配置.自動化元件建議采用合資或進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品.

為了使發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)和電氣保護(hù)系統(tǒng)免受雷電的侵害，發(fā)電廠需設(shè)置一套弱電防雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為電源線路防雷、通信線路防雷、信號線路防雷及等電位接地等四個組成部分，可確保發(fā)電廠弱電系統(tǒng)在強雷電環(huán)境下可靠運行.設(shè)備改造后部分二次電纜需進(jìn)行增補或更換，根據(jù)計算機監(jiān)控和微機保護(hù)系統(tǒng)的要求，均應(yīng)全部采用計算機系統(tǒng)專用屏蔽電纜.根據(jù)消防要求，設(shè)備和電纜改造后須采用防火包和防火堵料對電纜孔洞和通道采取必要的封堵和隔斷措施.

3 結(jié) 語

趙山渡水力發(fā)電廠對溫州市、瑞安市的經(jīng)濟發(fā)展和人民正常生活起著非常重要的作用，因此，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門必須重視對其電氣設(shè)備的改造工程，以提高電氣設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)水平，確保該電廠能夠跟上時代的腳步實現(xiàn)自動化，能夠安全、高效的正常運行，實現(xiàn)經(jīng)濟利益最大化.

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