水电厂二次设备的安装调试研究

容立辉

(甘肃省永靖县刘家峡水电厂，甘肃永靖 731600)

在水力发电厂，二次设备有着重要的地位，它决定了发电机组的各类运行状态以及参数的调节。一旦机组的主设备进去稳定运行状态，接下来的监视控制工作完全由电气二次设备承担［1］。如果检测到机组的励磁装置出现击穿现象，需要立即将机组停电，进行维修;如果检测到水位传感器装置出现了故障，将会出现水淹水导事故，给整个发电厂的安全和稳定带来威胁，需要马上进行检修。如何对水电厂的二次设备进行合理有效的安装和调试是摆在电厂工作人员面前的重要课题。

1 水电厂二次设备配置的基本特征

在很多水电厂中，电气二次设备采用的配置模式是全分布和双冗余模式，采用完全开放型的计算机监控系统，该系统包括有三个层次:控制单元、厂站层以及物理层。在厂站层包括的内容有设备运行的历史记录、模拟输入输出接口、服务器、调度电话系统等。该层能够对水电厂中出现的故障给予告警信号，实时地监视机组设备的运行状态，在工业电视显示屏上显示场景画面，另外，通过特殊的信息传递，它还能够接收来自外界的信息，比如:国家或省级发来的各类指令信息等。对控制单元来说，它主要分布在共用设备以及机组中，接收来自上位机的指令，同时实现开停机功能，实现信号的输入和输出。另外，它还能辅助实现事件的记录、机组的调试试验等。对于物理层来说，包括的内容有水轮机的调速设备、发电机的励磁设备、变压器的保护装置、远程输入输出设备以及各类基础的自动化元件等。

2 水电厂电气二次设备的安装

下面针对电气二次设备的安装进行介绍。首先，在预埋二次电缆管道时，要注意在混凝土浇筑之前就应该将管道安装好，如此，经过混凝土浇筑之后敷设的电缆才不会露出来。混凝土还能实现对电缆的保护。在预埋时，要做到准确和整齐，为了防止电缆受到破损，应该将管口打磨光滑［2］。在电缆管的对接处，最好采用套丝，要保证接口的严密。为了防止管子在日后的使用中被堵塞，应该将管口封住，同时，在过沉浆缝的地方，要采取防畸变的措施。其次是二次盘柜的基础性安装。安装的常规工艺流程为:基础型钢材的下料，为了防止腐蚀在相应位置刷上油漆，进行基础的焊接，再一次进行刷漆，最后填混凝土。通常采用膨胀螺栓对控制箱等进行固定，在安装盘柜基础时，要注意将其高出抹面层1cm，整个长度要超过盘柜2cm。要严格将平行度、间距等控制在规程规定的范围之内。最后是敷设和连接电缆。在进行电缆的敷设之前，应该完成通道的搭设和查看、电缆适度切割、管口的处理、确定好敷设的路径等工作。制定出详细的敷设表后，对于新走向电缆的敷设，应该查看敷设的通道，保证通道内部没有会对电缆造成损坏的物质，然后在电缆架和电缆井等地方做出相应的标识。敷设时，电缆应该从盘上端引出，保证不与地面有直接的接触，当电缆敷设到指定地点后，还应该留有一段长度。在支架上的电缆应该整齐排列，不应该出现交叉的现象。

下面对主要的电气设备安装进行介绍。

(1)电力变压器的安装。对电力变压器的安装来说，不仅需要专业的施工人员按照规定的工序来操作，同时也需要采用配套的工艺和装置，安装时使用的设备和仪器仪表都要符合相关规范。在具体安装过程中，首先需要对变压器的结构特点进行研究，确定好安装的工作量和各道工序，并规定好安装人员的数量。对于主要的设备结构，如:高压套管、有载调压装置、变压器油保护装置和冷却系统等的安装，也应该计入到工作量计算和工序的确定中来。在正式安装施工之前，一是要定好电力变压器的安放地点以及安放方式，二是要将施工中会用到的各类工具、材料以及设备等准备好;进行变压器拆封的时候，要严格保证其绝缘性的完好，对安装调试的具体内容要十分熟练，尽量选择合适的技术方法。另外，要对油箱的密封性进行检查，对闪点、酸碱反应等内容要给予高度重视，结合具体实际进行分析。

(2)隔离开关的安装。在进行隔离开关的安装时，首先要注意母线与电缆的接地，保证接地的稳固，如果在接触部位有铜或铝等导体，需要使用铜铝过渡接头，防止在使用过程中导体上出现电化学腐蚀现象。动静触头要对准，如果安装时没有实现对准安装，在以后的使用中，合闸时会出现动静触头接触不良的现象。目前，在隔离开关的安装上存在以下一些问题:①在不适宜和没必要安装隔离开关的地方安装了隔离开关;②本应安装隔离开关的地方反而没有安装隔离开关，或者是所安装的隔离开关无法起到隔离作用;③本应安装上三联隔离开关，实际上却安装了单级隔离开关。首先应该冷静仔细分析，在安装前制定详细的安装计划。隔离开关安装的主要地点是:断路器的电源侧、电缆与架空线连接的地方、架空引下线跌落式开关之间的地方以及分支线的T 型接触位置。在隔离开关安装的具体操作过程中应该注意:安装力度要合适，用力不宜过大也不能太小，用力太大会造成内部的齿轮无法吻合，最终导致三相电流不同期。在对调整触点进行安装时，要特别注意动静触头的接触问题，由于接地刀具有较长的连杆，对接地刀的同期调整要恰当。完成安装后，要在动静触头上涂抹适量的润滑油，使触头保持润滑，防止卡涩。另外，触头的清洁也应该给予高度重视，要及时清除触头表面的污浊，当其表面出现磨损时，要注意将其打磨光滑，保持平整，保证良好的接触。

3 水电厂电气二次设备调试控制

在水电厂中，进行的设备电气调试主要包括以下内容:检查安装的质量，同时对设备的质量做再一次的检查，保证其能够正常投入运行;具体到需要调试的项目，包括:在完成安装后，对所有的一次设备和二次设备进行全面的调整试验;接通电源，对所有设备工作时的相互关系和相互作用进行检查;根据相应生产工艺要求，调试电气设备在空载和带负荷情况下的特性，同时，检查设备在正常和过渡工况下是否都能够可靠工作;对继电保护的整定值以及安装图纸进行核对;根据安装的实际情况，结合各项规程编写用电和受电方案，编写各电器设备的调试方案等。

在电气设备的调试过程中，大部分情况下是带电作业的，因此，要尤其注意人身和设备的安全，整理各注意事项，主要有以下几点:①参加电气设备调试的人员，要定期参加规程培训，熟悉各项调试业务，同时，也应该掌握在触电情况下的急救方法［3］;②在调试过程中，工作人员要严格按照试验的方案进行操作，同时，要积极学习反事故的各项措施;③工作时，严禁一人独立作业，需要2 人或2 人以上协同配合;④进行调试时使用的各项工具应该具有良好的绝缘性能，使用之前需要经过检验，同时，工作人员应该穿戴配套的绝缘服;⑤系统中任何一个回路以及任何一个电气设备，在没有经过调试之前，严禁带电投入运行，应该在相应位置贴上标识，防止错误投入运行，引发安全事故;⑥进行高压试验时，应设置相应的隔离带，保证接地线的可靠连接，完成调试试验后，对需要放电的设备实施充分的放电。

4 水电厂电气二次设备调试常见问题分析

在水电厂二次设备的调试过程中，常常会遇到一些具体的问题，本节罗列了一些常见的问题并给出了相应的对策:①启备变压器中出现有漏油现象。对此应该对带有载调压开关的变压器进行吊罩检查，检查有载调压开关是否满足电气试验的各项规定，同时，对油箱内的各类紧固件进行检查，紧固件的松动也是出现漏油的主要原因之一;②在进行电机接线时，尽量将鼻子的接触面积设置大一些，防止由于引线鼻子的熔脱而产生弧光，这一弧光进一步造成引线的相间短路，最终导致跳闸。在增大导电接触面积的措施上，可以将铜排搪锡两端钻眼后作为过渡板;③在6kV 的开关柜中出现有结露现象。在这一电压等级的开关柜内，主母线以及分支母线都是裸露在外面的，母线材料的主要成分是环氧树脂，长期地运行使用，环氧树脂瓷瓶和穿墙套管上会出现结露现象，甚至还会出现有水珠，在雨水较多的季节，这种现象是在所难免的。对此，可以采取的措施是:在6kV 开关柜室内加装空调，保证开关柜的温度符合要求;为每一个开关柜配置电加热器;主母线及分支母线封套热缩绝缘管，在所有的螺按处加罩热缩材料罩等［4］。

5 案例分析

某水电厂在过去几十年的运行中，先后经历了机组安装调试和投运、二次设备维修和改造等环节，其中，最为重要的改造是将以前的以晶体管集成电路为主的控制改造为以计算机局域网(LAN)实施控制。在改造过程中，经历过很多技术隐患的处理，在此通过几个实例对二次设备安装调试质量控制的关键环节给予概括，以供参考。

5.1 图纸审核环节

在二次设备图纸审核环节，不仅应该注意其原理的正确性，更应该注重整个控制过程的完备性。如图1 所示，在该水电厂中，发电机组的运行方式为自动准同期方式，在励磁装置的功率柜上需要安装风机，通过计算机局域网的控制，风机可以实现自动启停，在相应的位置设有自动、手动以及停止三个档位。就控制原理来说，当发电机实施空载升压后，计算机局域网没有将励磁风机启动，经过自动准同期之后，通过重复继电器的作用，断路器辅助触点将励磁风机启动。从原理上来讲，这一操作过程是正确的，但并非完整的，风机启动的备用回路在实际的运行中有可能会出现同时启动的现象，这是因为断路器的中间重复继电器有两对常开触点，它们分别接在两台励磁风机上。对此问题的解决办法是:将其中一台励磁风机的接触器辅助常闭接点串接于另外一台励磁风机的自保持回路中。

图1 发电机励磁系控制原理图

5.2 自动化元件的校验

图2 图冷却塔风机控制

在电气二次设备安装质量控制中自动化元件的校验也是重要环节，在水电厂中，可以将这些自动化元件分为继电器类、接点类、传感器类、电磁阀类、变送器类、测温电阻类以及表计类。要按照采购合同中的技术规范来进行校验，同时也应该与元件所处位置的原理图相结合，保证校核动作的正确性。对该厂的实际情况进行了分析，如图2 所示，在该水电厂的某新装机组灭磁开关合闸线圈的质量电阻是4.4Ω，动作电压值为183V，设计的操作电源为直流电220V。在进行灭磁开关操作时，要设置相应的合闸电源，并且合闸线圈的通电时间要断。按照设计规范，合闸线圈上的电压为121V。将计算结果交由业主以及监理单位并批准可进行通电试验。在实际测量中发现，合闸线圈上的电压值为123V，将灭磁开关合上之后发现没有足够的合闸力，开关出现往复操作的现象。之后，从该机组中的动力盘取出交流电装置同时配合整流电路，得到直流的输出电压为197V，才满足了合闸线圈的动作值要求，实现了开关的成功闭合。

5.3 配线和复查

在配线时，要注意芯线要预留一定长度，插头和电缆的接地线要满足接线技术规范。在施工中，经常会存在烙铁焊接芯线出现焊渣、虚焊和假焊，将对称回路配反等情况。例如:某机组励磁装置的同步变压器一次侧采用的是自阳极刀闸进线侧，将同步变压器的两侧引出线焊接在变压器的抽头上。当发电机的空载电流达到0.7Ie 时，励磁功率柜中出现有放电的声音。将开灭磁跳开之后进行检查发现，同步变压器一次侧中一相的焊点与变压器的铁芯之间存在虚接触，从而形成了间隙，将其间的焊锡丝清理干净之后就没有了放电现象。由此可见，复查工作是保证配线质量中的必要环节，也是重要环节。

6 结 语

水电厂中的二次设备担负着调节机组运行参数、监视和检测机组运行状态的重要功能，二次设备是否正常工作直接关系到水电厂的安全生产和高效运行。要针对其安装调制的具体过程进行研究和严格把关，切实实施科学规范的策略。同时，要注意到，这也是一项复杂的系统工程，会受到很多其他因素的影响，二次设备中盘柜的基础安装、电缆管道的预埋、电缆的预埋方式等都是非常关键的安装内容。对于工作人员来说，要加强沟通和交流，尤其是具体的实践经验交流，保证每一道工序的科学合理，加大检验的力度，一旦安装调试中出现违规步骤，应该及时改正，保证后期的运行安全。

［1］ GB 50171—92 电气装置安装工程盘柜及二次回路结线施工及验收规范［S］.北京:中国标准出版社，1992.

［2］ 杨阳，廖爽.浅析电气工程安装存在问题及对策［J］.科技与生活，2010(13).

［3］ 陈君新.变电站二次电缆敷设、接线工艺方法的提高改进［J］.大科技·科技天地，2010(11).

［4］ 赖伟志.电气工程安装存在的质量问题及防治措施［J］.建筑电气，2007，26(12).

［5］ 杨志辉，刘晓斌.水闸电气设备安装的监理与实施细则范例［J］.水利开发与利用，2005(11).