吉林省桃園水電站設計經驗總結

李克強，馮麗欣

吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林長春 130021

桃園水電站，為壩后式水電站工程。此電站裝機總容量為5600kW，分四臺機組。地處哈泥河干流（吉林省通化市二道江區楊家崴子村境內）。

1999年10月份開始對該工程進行電氣部分施工圖設計，2000年5月份設計圖紙施工完成。12月份第1臺水輪發電機組完成，試運行72小時。2001年6月份電站內安裝的四臺水輪發電機組正式并網并投入使用，至今運行狀況良好。

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

設計代表不需要經常跑現場，其主要原因是設計圖紙與現場設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，我們認為這個工程的設計是成功的。通過該工程多年的運行實踐證明，設計方案合理，運行可靠，便于現場運行、維護，為業主帶來了巨大的經濟效益。總結其經驗，歸納為以下幾個方面：

1）在設備選型上，必須采用具有一定類似工程供貨經驗、正規生產廠家的產品

通過對類似工程的操作實踐，我們一致認為：供貨設備的質量、安裝調試的周期、售后服務經驗水平的高低，將會直接影響到工程的質量進度，這個與生產廠商的正規性脫不開關系。水電站的微機監控與保護系統，設計單位同生產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在該設備上，如果廠商選擇的不當，將會給工程帶來很多問題。

在以往的工程設計中我們曾經遇到過此類問題，有些生產廠商只具有常規的控制和保護裝置的供貨經驗，而在微機監控和保護方面根本沒有類似工程的供貨業績，當時某工程的業主沒有認識到這個問題的重要性，盡管作為設計部門我們反復強調此事，但業主還是堅持自己的觀點選擇了一個供貨經驗不足的廠商，那時還沒有實施招投標制度。結果合同簽訂后，由于生產廠商經驗不足，很多東西都處在熟悉和摸索階段，設計工作根本無法進行，更談不上按期供貨的問題，許多問題逐漸的暴露出來，業主只好與其終止合同，結果業主受到了一定的經濟損失，同時影響了工程的進度。所以，在桃園電站的設備選型上，作為設計單位，我們反復的向業主強調這個問題，并同業主一道進行了充分的調研工作。

最終桃園水電站，采用的是某專業生產微機監控與保護裝置的公司。該公司專門為中小型水電站生產微機監控與保護裝置，具有多個類似工程的供貨經驗，其規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。

采用微機監控及保護裝置設計單位同生產廠商配合量很大，這就要求設計單位對其十分了解，同時也要求生產廠商對水電站的生產工藝流程非常清楚。在設計過程中，作為設計部門我們向生產廠家提供了詳細的測點定義表、開關及所有設備的工藝流程圖，同時將設計的要點、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計部門確認。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驗，配合工作深入、細致、得心應手，使得配合工期大大縮短、減少了設計聯絡會的次數。從中我們深深體會到選擇一個好的廠家和設計單位具有一定的經驗是十分重要的。作為設計單位一定要為業主把好這一關。

另外，售后服務人員的經驗、及對本廠生產的裝置的操作熟練程度也為機組正式投入使用節約時間。桃園電站四臺水輪發電機組在現場調試及72小時試運行過程中生產廠家只派一名技術人員到現場服務，就順利的完成了工作。這需要有設計單位與生產廠商在設備制造過程中完善、細致的工作和過硬的設備質量做保證，同時也要求售后服務人員具有一定的工作經驗。

2）設計中，設計部門必須同生產廠家密切配合，將每一具體問題落實準確，避免現場修改設計方案

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

在桃園電站工程設計中，針對每個具體問題、電纜走向、影響到設備開孔尺寸等問題我們都逐一落實到位，認真把握好設計中的關鍵節點，杜絕錯、漏、碰現象出現。正因如此，該工程所有的預留孔洞及隱蔽工程沒有出現錯、漏、碰現象，確保了施工進度；

（2）電氣二次部分：桃園電站采用的是微機控制及保護裝置，微機控制及保護裝置同常規的控制保護方式由于其構成原理的不同，所以在設計的程序上也是有區別的。常規裝置的設計方式是設計單位首先進行設計選型，將整體設計方案和設計意圖通過設計圖紙表述清楚，制造商只需按照設計圖紙進行裝置的加工、制造即可。而微機型裝置則不同，它要求設計單位同生產廠商同步開展工作。這樣，設計聯絡會就顯得尤為重要。設計單位需要給生產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、溝通的方式將設計方案逐一向生產廠商交代清楚。同時生產廠商也必須將其設計方案提交給設計單位進行確認。通過幾個回合的配合工作方能確定最終的設計方案。制造商才可以進行加工、制作。

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

3）配備先進的水機自動化元件是微機監控系統可靠工作的保證

水機自動化元件選擇的是否合理將直接影響到監控和保護系統的安全和是否能可靠運行的問題。再好的一套微機監控裝置，沒有一套可靠的水利機械自動化元件做保證，監控系統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故障，監控系統采集到的信息都將是錯誤的，當自動化元件誤動或拒動時，都將給微機監控系統帶來不可想象的后果。以往我們所設計的工程由于受資金限制調速器油泵電機控制回路壓力變送器在現場運行中誤發錯誤信號，造成調速器油系統在油壓正常時油泵電機還在不停地工作，當時只能將微機自動控制方式退出運行，改在手動運行位置。可見作為一個工程必須保證整體設計方案合理、關鍵性元器件可靠，必須重視這一點。

目前國產的電氣量自動化元件已經過關，只要選用正規廠商的產品，元件的質量都能得到保證，在實際工程中運行效果也很好。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，還需采用進口元件，國內部分廠商生產的產品質量還需進一步改進和提高；

4）抓住關鍵，對容易出現問題的環節嚴把質量關。

每個工程的設計都會或多或少的出現問題環節。怎樣在桃園電站工程二次施工圖的設計過程中，避免問題環節的出現，我們應該把握住哪幾個關鍵點：

（1）強調控制和保護系統的安全性和可靠性。按照繼電保護反事故措施的要求，對于各元件設備，如：線路、發電機、變壓器等保護裝置，必須執行主保護和后備保護兩套系統保護出口分開設置的原則，使兩套系統具有相對的獨立性。以保證當主保護拒動時，后備保護能夠正常工作；（2）要求設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）按著電力系統的要求和現場運行方式改變時，需要進行現場切換操作的回路，必須配備便于操作的換操設備；（4）計算機監控和保護裝置的工作電源，必須采用弱電控制，從而可以避免強、弱電系統的混淆，燒毀采集模塊；（5）計算機監控系統必須設有主泵和備用泵工作狀態自動定時切換和手動切換的工作方式。對于調速器油泵電機的控制，中、低壓空壓機的控制，滲漏排水泵的控制等要保證兩臺水泵、油泵或兩臺空壓機的工作狀態盡量相同，避免一臺水泵、油泵或空壓機經常運行、長期磨損，而另一臺長期處于閑置的狀況發生；（6）微機系統的工作電源應由交、直流電源同時供電。正常時采用交流電源，當交流電源消失時，微機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：在此次工程設計中，由于我們把握了以下的幾個關鍵問題，才使得該工程安裝、調試工作進展順利，縮短了預定的安裝、調試工期，工程提前發揮了經濟效益。從2001年4月份四臺機組全部并網發電至今，運行一直安全、穩定，狀況良好；現場操作靈活、維護方便；經濟效益顯著。

1）切合工程實際，注重優化設計方案，確保設計圖紙的準確性和完整性；2）在設備選型上，必須采用具有一定類似工程供貨經驗、正規生產廠家的產品；3）設計中密切同生產廠家的配合，避免設計圖紙與到貨設備不吻合而造成現場修改接線；4）關鍵環節嚴把質量關，杜絕錯、漏、碰現象的出現。在二次接線上嚴格執行繼電保護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自動化元件。

[1]方輝欽主編.現代水電廠計算機監控技術與試驗.

[2]簡浩華，許建安合編.小型水電站電氣部分設計指南.

[3]水電站機電設計手冊水電站機電設計手冊編寫組.