美丽机电工艺在白鹤滩电厂监控盘柜中的设计与实现

杨 晋，袁平路，李 萌

（北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）

0 引言

随着经济的不断发展，水力发电作为一种清洁能源，在我国日常发电过程中起到了很大的作用。水电站监控系统对于水电站的运行非常重要，监控系统一般包含多个控制柜和服务器柜。控制盘柜的布线质量对于监控系统的稳定运行非常重要。一般控制柜的布线大部分注重达到设计功能，对美观程度相对要求不高，对于布线工艺要求较高的电站，普通工艺不能达到其要求。

白鹤滩水电站机组是目前世界上首个单机百万千瓦巨型水轮发电机组。在建设白鹤滩水电站时，三峡集团提出将白鹤滩水电站建设成为美丽机电精品工程（以下简称美丽机电）的倡议，并提出了多项三峡企业标准。其中，对控制柜内部布线提出要横平竖直，弧度一致，导线布置严密，美观等要求。为了达到《美丽机电》控制柜内部布线要求，本文在现有的成套工艺基础上，对整个成套配线的工序流程重新梳理。提出了分块进行成套布线的方法，满足了《美丽机电》的要求，提高了布线质量及美观程度，并保障了安全可靠，已经在白鹤滩水电厂得到了成功的应用，效果良好。

1 布线原则

水电站监控系统一般由多个控制柜组成，在控制柜成套装配过程中一般只注重成套的正确性及时效性，对控制柜内部布线的美观程度未做过高要求。因此导致柜体内部行线槽中，线缆交叉严重，线束绑扎凌乱，线缆转弯不规范等问题，给运行维护人员查找线缆增加了难度，也对设备正常运行带来了一定的风险。而监控系统控制柜中线缆的种类繁多，线径各不相同，以多芯软线为主。细小软线的可塑性较差，处理不好会影响美观程度。成套配线前，应先充分熟悉接线图纸，对每个设备的出线量及走向有个初步判断。在此基础上将线缆分层、分组布置，最底层布置线径较小、较软的信号线，上层放置线径较大较硬的信号线。强弱电线缆需要分开固定、成束。

在电气设备布置设计时，需要电气设计人员充分考虑盘内设备间走线的合理性。一般应遵循以下原则：

（1）节省线材、布局合理美观、节省配线时间、便于维护。

（2）线槽内线缆分散进入线槽、以免线槽内线缆集中。

（3）在配置PLC模块槽位和布置PLC接线端子时，PLC槽位与所接终端节点的位置，避免线缆在行线槽中交叉，以减轻配线难度。

（4）在布置门上设备和门上设备终端节点位置时，要考虑将接线终端放置在门轴侧，避免线缆横跨盘柜。

（5）在设计跨控制线缆时，在裕量允许的情况，尽量减少线缆长度。

（6）尽量将接线终端布置在靠近接线侧。如：A柜和B柜并柜，A柜在前视左侧，两柜端子均在柜体后面两侧，两侧端子间需要跨盘线。这时，尽量将A柜跨接端子布置在后视左侧，B柜跨接端子布置在后视右侧，这样可以有效减少跨盘线的长度，降低成本的同时也降低行线槽内线缆数量。

2 分块布线的分类与设计

控制柜成套配线是个系统工程。设备的接线点多，成套工作所需要的工作量大。因此，将电气原理图归类分块成套配线有助于提高配线质量、减少漏线错线情况，也有助于提高配线工人自检时效性。一般情况下，可将电气原理图纸分解为：供电部分、设备间走线部分、PLC线组部分3大类。

2.1 供电电源部分走线设计

低压控制柜内部电缆多采用BVR多芯软线，根据设备的功率选取线径。一般铜芯导线可参考4～5 A/mm2选取。

在确定电源设备位置后，从空气开关侧开始接线，压接相应的冷压端头（一般为针型端头或片型端头），调整线缆与空气开关之间的线缆弧度一致后，将线缆绑扎至空气开关的行线槽竖齿上。线槽内同类别空气开关线缆结组绑扎。绑扎时扎带间隔应均匀，松紧适度。在线束转换方向时，应按90°圆弧转弯去往接线终端所在的行线槽位置。线缆到达接线终端所在的行线槽后，应贴近行线槽（远离接线终端）侧绑扎，绑扎要求同前。

供电部分线缆裕量的留取是根据设备线缆的根数多少来决定。一般情况下，用电设备不超过20个或相同种类的用电设备不超过3组时，此时线缆量相对较少，易于区分，可以在节点终端行线槽内不设线缆裕量。

若超出上述要求，用电设备复杂，种类繁多时，宜设置线缆裕量。裕量应控制在线缆所在的行线槽宽度为直径的圆周长的1/2～3/4范围内，且长度宜在200 mm以内。如图1示。

图1 线槽内线缆裕量示意图

线缆裕量的绑扎与固定。由于线缆为软线，在行线槽内部不易成型，可将线缆裕量梳理整齐后，统一绑扎在靠近终端侧行线槽的竖齿上。线束在行线槽内的高度，由到达最远侧终端节点线缆长度决定，其他线缆可依次由远及近排列绑扎。在接入各自节点前将多余线缆裁切掉。线束外侧线缆应为终端节点最远侧线缆。绑扎要求同前。

2.2 设备间走线部分设计

设备间走线应从A设备到B设备绑线。绑线及走线部分与电源部分走线设计类似但需要注意以下两点：

（1）过门线是控制柜门上设备的成套配线，应从门上设备开始绑扎接线，依次向控制柜内接线。门上设备接线采用直接绑扎，吸盘固定的方式。吸盘间距应均匀分布，同一水平线上的吸盘高度应保持一致，万转开关宜左右走线，指示灯及按钮宜上下走线。过门处线缆应增加缠绕管或者穿尼绒软管作为保护。在过门处，线束可取门上加强筋孔和控制柜框架孔作为线束固定点。

线缆在过门处的U型线束裕量的留取方法。可将门开启至最大角度，取门加强筋固定点到框架固定点之间长度的5倍作为过门线的U型裕量。绑扎时应使过门线自然下垂（U口向上），线束内线缆整齐，开关门时U型裕量没有挤压、变形等情形。若前门上设备较多，可将门上设备分为上、中、下3个部分，分路走线。分路线束的U型裕量的弧度应保持一致。

（2）穿孔线是当控制柜内部线束有穿孔时的配线，所穿孔需做防护处理，宜选取与孔相应的护齿，线束要增加缠绕管或者尼绒软管。所穿孔的直径至少是整组线束直径的1.2倍。

2.3 PLC线组部分走线设计

PLC线组可分为：非自带线和自带线两类。

（1）非PLC自带线的配线应从PLC模块接线器端开始接线，每个接线器为一线束组，将接线器端线号统一绑扎在接线器外。线束从PLC接线器出来后，将线束的弧度调整一致后，绑扎至行线槽的竖齿上。进入行线槽后，走线绑扎，可参照2.1要求。

（2）PLC模块自带线的配线应先把PLC模块固定在底板上，自带线安装在模块上，确定线束的位置。将线束依次绑扎在PLC下侧行线槽的竖齿上，要求每根自带线的垂直弧度做到一致，自带线与模块之间不能有预应力避免模块受损。

PLC自带线进入PLC下侧行线槽后，根据所去的终端位置进行分续绑扎，绑扎参照2.1要求（注意：自带线外皮较硬，在转换方向时，不能折直角弯，防止自带线产生预应力，造成内部线组受损）。自带线进入接线终端所在位置的行线槽后，应贴近行线槽（远离接线终端）侧绑扎，绑扎按照“2.1”的要求。自带线内部彩色线束与终端连接：以线缆弧度一致为原则。PLC自带线内部彩色线束长度由上述要求预留完成后，压接预绝缘端子，然后，连接至信号量对应端子，最后由行线槽口内线缆数量为组（一般情况以3根线或4根线为组，具体情况可根据线槽口内对应线缆数量为准）调整线束弧度一致后，固定在行线槽上——整理线组进行绑扎至行线槽内自带线后侧。

PLC自带线的裁切可以根据到达接线终端位置的最远端为外皮剥线位置。注意自带线剥离的方法，应使用自带线内部自带的尼龙线裁切外皮。不可使用斜口钳、电工刀、美工刀等裁切，避免内部彩色线组受损。在自带线外皮剥离位置加装热塑管，热塑管的长度为40 mm，热塑管中心位置置于自带线外皮剥离切口处，误差控制在±3 mm以内。自带线内部彩色线束的长度处理方法：首先分出去往供电电源部分的彩色线组，将该线组绑扎（绑扎参照上述“2.1”所述要求）至供电电源端子位置，在此基础上预留200 mm作为裕量，裁切多余部分线组；其他彩色线组已到达至该线组最后一个继电器底端位置，在此基础上预留200 mm为裕量（注意单根自带线内部未使用的彩色线应保留，不可切除），裁切多余部分线组。去往继电器部分的彩色线束以单根自带线为组分别进行绑扎，绑扎参照上述“2.1”的要求。彩色线束应置于自带线后侧（注：自带线应在行线槽内所有线束的最外侧）。

2.4 线缆整理

控制柜所有线束接线完成后，需要对行线槽内部线束进行整理。对于来自不同方向去往同一方向的同类线束线缆应再次捆扎，直至捆扎到分开处之前20～30 mm再进行一次捆扎。绑扎带束缚住线束即可，不可绑扎过紧，使线束绝缘表皮塌陷，也不可过于宽松，使绑扎带失去绑扎效果。最后，将行线槽内部绑扎带的绑扎口统一调整到线束后侧。

3 分块布线的实现

分块布线成套工艺可以使得控制柜内线缆整洁有序，且行线槽的使用率明显提高。该成套工艺方法达到了三峡集团对控制柜内部线缆的美观、整洁、线缆转弯弧度一致等《美丽机电》要求。

使用分块布线成套方法可以减少后期控制柜内部线缆整理的时间，也减少了因控制柜内线缆凌乱而导致的返工，为后续工程人员调试，争取了时间。

4 结语

电气柜的成套配线流程是个复杂的工程，既要使配线满足设备的功能需求，又要考虑到美观和提高效率，线路标识方面要清晰，内部布局要合理。本文提出的分层、分块成套工艺方法，使得控制柜成套工程达到统一化、标准化的要求。该种方法一定程度上，节省了线缆线材、提高了布线的美观程度、节省配线时间。该工艺已经在白鹤滩电站、三峡左岸电站、长龙山抽水蓄能电站等工程中得到了成功的应用，满足了美丽机电的要求，得到了用户的认可。