液压坝闸配电及自动化设计实例浅析

液压坝闸配电及自动化设计实例浅析

王含羽王冬雪胡妮

陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001

摘要：文中以电气配电设计及电气自动化技术为基础对阐述了某水生态综合治理工程的7座液压坝闸的电气设计内容及自动化设计方案，并对电气设计方案进行了优化设计，闸门自动化系统能有效为实时信息全面掌控及决策做贡献。

关键词：液压坝自动化设计

某水生态综合治理工程包括7座液压坝极其配套的液压坝管理房。其中的电气设计包括1~7#液压坝及其配套1~7#液压坝管理房的供配电系统、防雷接地、闸门控制及综合自动化系统设计。

根据提资，1~7#液压坝闸具有挡水及泄洪功能，在洪水期，断电会对泄洪造成阻碍。因此，其负荷等级按一级负荷考虑。根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009的规定，一级负荷应由双重电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏。根据供电地点和用电负荷的分布情况，结合当地供电电网现状，初步确定，从附近10kV变电站引出一条10kV架空专线作为主供电源给1~7#液压坝闸供电，每座液压坝设置1台0.4kV柴油发电机组作为液压坝闸第二路电源。

液压坝用电负荷如下：

工程设计为了减小管理房占地面积、节省土建费用，1~6#液压坝采用箱式变电站供电方案，在1~6#液压坝管理房旁分别设置箱式变电站，电压比为10/0.4kV。箱变电源采用10kV电力电缆YJV22-8.7/10kV-3×70“T”接引自10kV专线引来，管理房各用电设备电源采用低压电缆引自箱变的低压侧。

7#液压坝采用杆上变压器供电方案，在7#管理房外10kV终端杆设置1台10/0.4kV变压器，变压器采用S13油浸式变压器。变压器10kV高压侧设1组氧化锌避雷器、1套10kV跌落丝具；在管理房内设置1面动力配电柜给配电设备供电，动力配电柜电源采用电缆引至室外终端杆上变压器低压侧。

电气主接线采用单母线接线方式，该接线方式的优点是：接线简单清晰、运行可靠、投资少、运行费用低、操作维护方便，能满足用电可靠性的要求。经复核，液压坝闸电动机在启动时，低压母线电压不低于额定电压得85%，液压坝闸电动机的启动均按直接启动方式设计，电机在启动时，不能同时启动，需要单台依次启动。

为确保供电可靠性，设置柴油发电机组作为液压坝闸的第二路电源。在系统电源中断且须对液压坝闸进行操作时，打开主供电源回路，闭合柴油发电机回路，启动柴油发电机组给液压坝闸供电，确保电机运行可靠。

1#~6#液压坝闸管理房旁分别设置箱式变电站各一座，箱变内的主要设备有2台高压柜，1台主变压器，1面低压进线屏，2面低压馈线屏,1面低压补偿柜。管理房布置有控制室和柴油发电机室。控制室内设置1面闸门控制柜、1个照明配电箱，控制柜安装方式为落地安装，屏前距墙不小于2米，屏后距墙不小于0.8米。照明配电箱距地1.5米暗装。柴油发电机室与管理房贴临布置。7#液压坝户外10kV终端杆上安装10kV跌落丝具、10kV避雷器、10kV变压器。在7#管管理房布置有控制室和柴油发电机室。控制室内安装1面动力柜、1面闸门控制柜、1个照明配电箱，动力柜与控制柜安装方式靠墙落地安装，照明配电箱距地1.5米暗装。柴油发电机室与管理房贴临布置。

本工程照明主要为1#~7#液压坝管理房照明。照明电源取自管理房内的照明配电箱。管理房的室内照明光源均选用LED荧光灯光源，柴油发电机室灯具采用防爆型灯具。照明线路采用采用暗线暗管敷设方式，控制方式采用就地控制。柴油发电机室及管理房安装自带蓄电池的应急照明灯具，保证在断电情况下室内照度与正常照度一致。

本工程接地系统采用TN-S系统,并在总电源进线处做等电位联结。接地网为以水平接地体为主，并采用部分垂直接地极组成复合环形封闭式接地网，管理房在电源进线处做总等电位接地，水平接地体采用热镀锌扁钢-50×5，敷设深度为冻土层厚度以下，垂直接地极采用DN50，2500mm长的镀锌钢管。接地电阻按照不大于4Ω设计，若接地电阻没有达到要求，可增加接地极或使用接地模块等措施，直至接地电阻达到要求。

计算机监控系统，以计算机、网络系统为工具，实现液压坝远程和就地控制一体化。在当地水利局监控中心设有总控制中心，供管理部门在总管理房对7座液压坝进行综合调度和集中控制操作。工程在1#~6#座液压坝各设1套PLC现地监控屏，7#座液压坝动力屏内设置PLC装置，PLC装置采用网线将数据上传至工业电视屏后，利用工程自建光缆及汇聚交换机与监控中心通信，管理人员可对其进行就地操作和远程监控。液压坝设备的控制模式设二级控制：就地、总控制中心。上、下控制级之间，下级控制的优先权高于上级。总控制中心监控主机可通过网络远程控制液压坝的开、关、停和运行参数设定，监测液压坝的运行工况和运行参数。各液压坝内的PLC与监控主机间通过工业以太网交换机相连接，传输通道利用视频光缆。

参考文献：

泰山抽水蓄能电站上水库1号闸门电气控制系统改造王洪博；王斌《抽水蓄能电站工程建设文集2016》2016-11-16

电气常用低压配电技术研究赵成磊；吴国宏《科技创新导报》2018-01-21

浅谈10kV供配电设计常用问题与对策年华《智能城市》2017-11-2