吉林省桃園水電站設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)

李克強(qiáng)，馮麗欣

吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林長春 130021

桃園水電站，為壩后式水電站工程。此電站裝機(jī)總?cè)萘繛?600kW，分四臺機(jī)組。地處哈泥河干流（吉林省通化市二道江區(qū)楊家崴子村境內(nèi)）。

1999年10月份開始對該工程進(jìn)行電氣部分施工圖設(shè)計，2000年5月份設(shè)計圖紙施工完成。12月份第1臺水輪發(fā)電機(jī)組完成，試運(yùn)行72小時。2001年6月份電站內(nèi)安裝的四臺水輪發(fā)電機(jī)組正式并網(wǎng)并投入使用，至今運(yùn)行狀況良好。

此工程從最初的安裝調(diào)試一直到機(jī)組試運(yùn)行的72小時一切進(jìn)展順利。電氣部分起初的施工圖紙在現(xiàn)場施工時基本沒做變動。電氣一次部分的設(shè)備到貨情況沒有因設(shè)計安裝尺寸、預(yù)留孔洞的位置點產(chǎn)生不符。在所有電氣設(shè)備的布置安裝上，基本沒有出現(xiàn)與水工專業(yè)、水機(jī)專業(yè)沖突的地方。二次施工圖設(shè)計設(shè)備到貨與實際情況基本吻合。

設(shè)計代表不需要經(jīng)常跑現(xiàn)場，其主要原因是設(shè)計圖紙與現(xiàn)場設(shè)備的型式與接線吻合，只要施工部門按圖施工、按圖接線基本不需要做任何改動。所以，我們認(rèn)為這個工程的設(shè)計是成功的。通過該工程多年的運(yùn)行實踐證明，設(shè)計方案合理，運(yùn)行可靠，便于現(xiàn)場運(yùn)行、維護(hù)，為業(yè)主帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？偨Y(jié)其經(jīng)驗，歸納為以下幾個方面：

1）在設(shè)備選型上，必須采用具有一定類似工程供貨經(jīng)驗、正規(guī)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品

通過對類似工程的操作實踐，我們一致認(rèn)為：供貨設(shè)備的質(zhì)量、安裝調(diào)試的周期、售后服務(wù)經(jīng)驗水平的高低，將會直接影響到工程的質(zhì)量進(jìn)度，這個與生產(chǎn)廠商的正規(guī)性脫不開關(guān)系。水電站的微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計單位同生產(chǎn)廠商配合的工作量很大，整個電氣部分的難點和工作量都體現(xiàn)在該設(shè)備上，如果廠商選擇的不當(dāng)，將會給工程帶來很多問題。

在以往的工程設(shè)計中我們曾經(jīng)遇到過此類問題，有些生產(chǎn)廠商只具有常規(guī)的控制和保護(hù)裝置的供貨經(jīng)驗，而在微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)方面根本沒有類似工程的供貨業(yè)績，當(dāng)時某工程的業(yè)主沒有認(rèn)識到這個問題的重要性，盡管作為設(shè)計部門我們反復(fù)強(qiáng)調(diào)此事，但業(yè)主還是堅持自己的觀點選擇了一個供貨經(jīng)驗不足的廠商，那時還沒有實施招投標(biāo)制度。結(jié)果合同簽訂后，由于生產(chǎn)廠商經(jīng)驗不足，很多東西都處在熟悉和摸索階段，設(shè)計工作根本無法進(jìn)行，更談不上按期供貨的問題，許多問題逐漸的暴露出來，業(yè)主只好與其終止合同，結(jié)果業(yè)主受到了一定的經(jīng)濟(jì)損失，同時影響了工程的進(jìn)度。所以，在桃園電站的設(shè)備選型上，作為設(shè)計單位，我們反復(fù)的向業(yè)主強(qiáng)調(diào)這個問題，并同業(yè)主一道進(jìn)行了充分的調(diào)研工作。

最終桃園水電站，采用的是某專業(yè)生產(chǎn)微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)裝置的公司。該公司專門為中小型水電站生產(chǎn)微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)裝置，具有多個類似工程的供貨經(jīng)驗，其規(guī)模及裝置的形式恰好與桃園水電站工程所要求的形式相適應(yīng)。

采用微機(jī)監(jiān)控及保護(hù)裝置設(shè)計單位同生產(chǎn)廠商配合量很大，這就要求設(shè)計單位對其十分了解，同時也要求生產(chǎn)廠商對水電站的生產(chǎn)工藝流程非常清楚。在設(shè)計過程中，作為設(shè)計部門我們向生產(chǎn)廠家提供了詳細(xì)的測點定義表、開關(guān)及所有設(shè)備的工藝流程圖，同時將設(shè)計的要點、具體要求向廠家逐一交代清楚，廠家也將自身裝置的特點、工作原理完整的提交給設(shè)計部門確認(rèn)。由于雙方在工作中密切配合且都具有一定的類似工程的經(jīng)驗，配合工作深入、細(xì)致、得心應(yīng)手，使得配合工期大大縮短、減少了設(shè)計聯(lián)絡(luò)會的次數(shù)。從中我們深深體會到選擇一個好的廠家和設(shè)計單位具有一定的經(jīng)驗是十分重要的。作為設(shè)計單位一定要為業(yè)主把好這一關(guān)。

另外，售后服務(wù)人員的經(jīng)驗、及對本廠生產(chǎn)的裝置的操作熟練程度也為機(jī)組正式投入使用節(jié)約時間。桃園電站四臺水輪發(fā)電機(jī)組在現(xiàn)場調(diào)試及72小時試運(yùn)行過程中生產(chǎn)廠家只派一名技術(shù)人員到現(xiàn)場服務(wù)，就順利的完成了工作。這需要有設(shè)計單位與生產(chǎn)廠商在設(shè)備制造過程中完善、細(xì)致的工作和過硬的設(shè)備質(zhì)量做保證，同時也要求售后服務(wù)人員具有一定的工作經(jīng)驗。

2）設(shè)計中，設(shè)計部門必須同生產(chǎn)廠家密切配合，將每一具體問題落實準(zhǔn)確，避免現(xiàn)場修改設(shè)計方案

（1）對電氣一次設(shè)備的位置預(yù)留及隱蔽工程的設(shè)計必須慎重，每一個預(yù)留孔、洞尺寸都不能出現(xiàn)偏差，這將直接影響到設(shè)備生產(chǎn)的尺寸。一旦出現(xiàn)這種情況，必將造成施工部門現(xiàn)場重新核查尺寸、重新鑿洞、開孔等等，延誤工期，給建設(shè)單位帶來損失。

在桃園電站工程設(shè)計中，針對每個具體問題、電纜走向、影響到設(shè)備開孔尺寸等問題我們都逐一落實到位，認(rèn)真把握好設(shè)計中的關(guān)鍵節(jié)點，杜絕錯、漏、碰現(xiàn)象出現(xiàn)。正因如此，該工程所有的預(yù)留孔洞及隱蔽工程沒有出現(xiàn)錯、漏、碰現(xiàn)象，確保了施工進(jìn)度；

（2）電氣二次部分：桃園電站采用的是微機(jī)控制及保護(hù)裝置，微機(jī)控制及保護(hù)裝置同常規(guī)的控制保護(hù)方式由于其構(gòu)成原理的不同，所以在設(shè)計的程序上也是有區(qū)別的。常規(guī)裝置的設(shè)計方式是設(shè)計單位首先進(jìn)行設(shè)計選型，將整體設(shè)計方案和設(shè)計意圖通過設(shè)計圖紙表述清楚，制造商只需按照設(shè)計圖紙進(jìn)行裝置的加工、制造即可。而微機(jī)型裝置則不同，它要求設(shè)計單位同生產(chǎn)廠商同步開展工作。這樣，設(shè)計聯(lián)絡(luò)會就顯得尤為重要。設(shè)計單位需要給生產(chǎn)廠家提供測點定義表、工藝流程圖和必要的電氣二次圖紙。每一具體要求都要通過交流、溝通的方式將設(shè)計方案逐一向生產(chǎn)廠商交代清楚。同時生產(chǎn)廠商也必須將其設(shè)計方案提交給設(shè)計單位進(jìn)行確認(rèn)。通過幾個回合的配合工作方能確定最終的設(shè)計方案。制造商才可以進(jìn)行加工、制作。

每一工程都有其不同的特點和不同的工藝要求，廠商在設(shè)備生產(chǎn)過程中，必須詳細(xì)了解個工程的不同之處，具有嚴(yán)格針對性的生產(chǎn)、加工做出適合于該工程的裝置。所以必須采用微機(jī)式的控制及保護(hù)裝置，設(shè)計單位與生產(chǎn)廠家的默契配合也同樣重要，它將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。反之，就會使設(shè)計圖紙與安裝設(shè)備接線不符，造成現(xiàn)場大量的改動接線，增加了安裝部門的工作量，使工程的質(zhì)量難以得到保證，同時也會拖延工期。

3）配備先進(jìn)的水機(jī)自動化元件是微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可靠工作的保證

水機(jī)自動化元件選擇的是否合理將直接影響到監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的安全和是否能可靠運(yùn)行的問題。再好的一套微機(jī)監(jiān)控裝置，沒有一套可靠的水利機(jī)械自動化元件做保證，監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性都無從談起。因為一旦自動化元件精度不夠或出現(xiàn)故障，監(jiān)控系統(tǒng)采集到的信息都將是錯誤的，當(dāng)自動化元件誤動或拒動時，都將給微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)帶來不可想象的后果。以往我們所設(shè)計的工程由于受資金限制調(diào)速器油泵電機(jī)控制回路壓力變送器在現(xiàn)場運(yùn)行中誤發(fā)錯誤信號，造成調(diào)速器油系統(tǒng)在油壓正常時油泵電機(jī)還在不停地工作，當(dāng)時只能將微機(jī)自動控制方式退出運(yùn)行，改在手動運(yùn)行位置?？梢娮鳛橐粋€工程必須保證整體設(shè)計方案合理、關(guān)鍵性元器件可靠，必須重視這一點。

目前國產(chǎn)的電氣量自動化元件已經(jīng)過關(guān)，只要選用正規(guī)廠商的產(chǎn)品，元件的質(zhì)量都能得到保證，在實際工程中運(yùn)行效果也很好。而流量、壓力、液位等非電量變送器等自動化元件目前不是都很過關(guān)，還需采用進(jìn)口元件，國內(nèi)部分廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量還需進(jìn)一步改進(jìn)和提高；

4）抓住關(guān)鍵，對容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

每個工程的設(shè)計都會或多或少的出現(xiàn)問題環(huán)節(jié)。怎樣在桃園電站工程二次施工圖的設(shè)計過程中，避免問題環(huán)節(jié)的出現(xiàn)，我們應(yīng)該把握住哪幾個關(guān)鍵點：

（1）強(qiáng)調(diào)控制和保護(hù)系統(tǒng)的安全性和可靠性。按照繼電保護(hù)反事故措施的要求，對于各元件設(shè)備，如：線路、發(fā)電機(jī)、變壓器等保護(hù)裝置，必須執(zhí)行主保護(hù)和后備保護(hù)兩套系統(tǒng)保護(hù)出口分開設(shè)置的原則，使兩套系統(tǒng)具有相對的獨立性。以保證當(dāng)主保護(hù)拒動時，后備保護(hù)能夠正常工作；（2）要求設(shè)為同期點的斷路器的合閘回路，其合閘接點絕對不能帶保持線圈，避免造成非同期合閘；（3）按著電力系統(tǒng)的要求和現(xiàn)場運(yùn)行方式改變時，需要進(jìn)行現(xiàn)場切換操作的回路，必須配備便于操作的換操設(shè)備；（4）計算機(jī)監(jiān)控和保護(hù)裝置的工作電源，必須采用弱電控制，從而可以避免強(qiáng)、弱電系統(tǒng)的混淆，燒毀采集模塊；（5）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)必須設(shè)有主泵和備用泵工作狀態(tài)自動定時切換和手動切換的工作方式。對于調(diào)速器油泵電機(jī)的控制，中、低壓空壓機(jī)的控制，滲漏排水泵的控制等要保證兩臺水泵、油泵或兩臺空壓機(jī)的工作狀態(tài)盡量相同，避免一臺水泵、油泵或空壓機(jī)經(jīng)常運(yùn)行、長期磨損，而另一臺長期處于閑置的狀況發(fā)生；（6）微機(jī)系統(tǒng)的工作電源應(yīng)由交、直流電源同時供電。正常時采用交流電源，當(dāng)交流電源消失時，微機(jī)裝置自身自動切換到直流電源上。這樣，即保證了工作電源的可靠性，同時也避免了直流電源長期放電對其使用壽命的影響。

總結(jié)：在此次工程設(shè)計中，由于我們把握了以下的幾個關(guān)鍵問題，才使得該工程安裝、調(diào)試工作進(jìn)展順利，縮短了預(yù)定的安裝、調(diào)試工期，工程提前發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)效益。從2001年4月份四臺機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電至今，運(yùn)行一直安全、穩(wěn)定，狀況良好；現(xiàn)場操作靈活、維護(hù)方便；經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1）切合工程實際，注重優(yōu)化設(shè)計方案，確保設(shè)計圖紙的準(zhǔn)確性和完整性；2）在設(shè)備選型上，必須采用具有一定類似工程供貨經(jīng)驗、正規(guī)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品；3）設(shè)計中密切同生產(chǎn)廠家的配合，避免設(shè)計圖紙與到貨設(shè)備不吻合而造成現(xiàn)場修改接線；4）關(guān)鍵環(huán)節(jié)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，杜絕錯、漏、碰現(xiàn)象的出現(xiàn)。在二次接線上嚴(yán)格執(zhí)行繼電保護(hù)及安全自動裝置反事故措施的要求；5）選擇性能可靠的水機(jī)自動化元件。

[1]方輝欽主編.現(xiàn)代水電廠計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與試驗.

[2]簡浩華，許建安合編.小型水電站電氣部分設(shè)計指南.

[3]水電站機(jī)電設(shè)計手冊水電站機(jī)電設(shè)計手冊編寫組.