江新聯(lián)圍除險加固工程大洞口水閘電氣施工探討

林麗華

（廣東省水利電力勘測設計研究院，廣東 廣州 510635）

水閘是水利工程常見的水工建筑物，綜合性較強，涉及到土建、金屬結構、機電安裝等專業(yè)。設備安裝技術復雜，對水閘正常運行、社會效益地發(fā)揮起著關鍵作用。水閘設備安裝可分為一次設備安裝和二次設備調(diào)試。一次設備是指生產(chǎn)和分配電能的設備；二次設備是指對一次設備進行測量、控制、監(jiān)視和保護的設備。本文結合廣東省江新聯(lián)圍除險加固達標工程對水閘電氣施工展開探討。

1 工程背景

廣東省江新聯(lián)圍除險加固達標工程大洞口水閘主要任務是以擋潮為主，兼顧排澇、泄洪、通航。通過新建大洞口水閘，與江新聯(lián)圍干堤及其他閉口閘一起作用，形成完整的防洪（潮）、排澇體系。按照江新聯(lián)圍防洪、防潮總體布局，大洞口水閘是江新聯(lián)圍的閉口閘之一，其軸線位于江門水道大洞橋下游約1000 m 處，垂直于河道。大洞口水閘主要由8 孔常規(guī)水閘、2 孔55 m 通航孔、兩岸連接段、空箱擋墻和上、下游翼墻等組成。

2 電氣一次

2.1 接入電力系統(tǒng)

工程水閘電源分別由距此約4 km 處的三江110 kV 變電站及4 km 處的會城110 kV 變電站2 電源提供，擬各采用一回10 kV 架空線從兩電源點接入。

廣東省江新聯(lián)圍除險加固達標工程大洞口水閘電氣設備輸電線路分布多且復雜。導線安裝是電氣設備正常運轉(zhuǎn)的保障。安裝導線過程中，要加強安裝工藝管理，特別針對容易出現(xiàn)導線斷路、局部破損、接觸不良等現(xiàn)象，注意檢查線路的安全性能。

2.2 變壓器安裝

本工程擬設2 臺10/0.4 kV 變壓器，分別以變壓器- 線路組接2 電源10 kV 進線，2 臺變壓器互為備用，0.4 kV 母線采用單母線分段結線。

變壓器在安裝過程必須做好防護措施：①搬運過程必須防止發(fā)生碰撞甚至傾倒；②變壓器是精密設備，必須做好防潮工作；③絕緣不得破損；④防止綁扎松動；⑤防止?jié)B油漏油。

2.3 柴油發(fā)電機安裝

本工程采用1 臺0.4 kV、250 kW 柴油發(fā)電機作為其備用電源。在柴油發(fā)電機運行前，必須做好細致全面的檢查工作：

（1）檢查飛輪螺釘、地腳螺帽和其它機件螺帽是否牢固；

（2）檢查油箱是否有漏油現(xiàn)象，重點關注機油管和管接頭處，可用量油尺檢查油底殼的機油量，確認是否符合規(guī)范要求；

（3）檢查起動系統(tǒng)，必須將起動蓄電池的電液比重控制在1.240～1.280 這一范圍內(nèi)[1]；

（4）檢查通風是否順暢，保證新鮮空氣順利進入發(fā)電機，避免廢氣二次進入發(fā)電機；

（5）檢查線路是否連接正確，絕緣性能是否正常。

2.4 防雷設備安裝

本工程在10kV 線路進線側各選用1 組Y5C1-17/50 型避雷器作為防雷設備。

防雷設備對水閘電氣設備起到重要的安全防護作用，特別是珠三角地區(qū)，雷雨天氣經(jīng)常發(fā)生，需對防雷設施安裝工作給予高度重視。

（1）避雷器的安裝要做到牢固、排列整齊，引線相間距離及對地距離應符合規(guī)定要求；

（2）避雷器的引流線要連接緊密、短而直，禁止中間有接頭，引流線使用10 kV 絕緣線，其截面積不小于50 mm2；

（3）避雷器引下線使用截面積不小于50 mm2的鋁線或截面積不小于35 mm2的銅絞線。

2.5 啟閉機電機控制及安裝

本工程的通航工作閘門采用可升臥式翻板閘門，采用QHHY2×2000 kN 液壓啟閉機；常規(guī)工作閘門采用弧形鋼閘門，QHHY2×800 kN 弧形閘門液壓啟閉機。啟閉機電機采用三相交流異步電機，電機是水閘正常運轉(zhuǎn)的核心電氣設備。電機通過正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等方式控制閘門的開啟關閉，電氣控制的一、二次回路功能主要分為三方面：實現(xiàn)電機控制（正反轉(zhuǎn)）；保護電機（非正常工況，電機容易出現(xiàn)過載、短路、斷相等極端現(xiàn)象）；實現(xiàn)閘門啟閉控制。電動機在安裝過程中，要做好電動機檢查和固定工作。

（1）在安裝前做好開箱檢查及抽芯檢查，并做好電動機的干燥工作；

（2）為防止電動機振動值超過規(guī)定（見表1），安裝時在基礎面與電動機間設置墊片，可采用質(zhì)地堅硬的木板或硬塑膠，一般不超過三塊，接觸面緊密，安裝完畢后，在電機底座進行二次灌漿；

（3）電動機的地腳螺栓上要套用彈簧墊圈，擰緊螺母時要按對角交錯次序擰緊；

（4）一般用水平儀進行測量電動機水平度，根據(jù)規(guī)定進行調(diào)整；

（5）電動機接線，根據(jù)電動機額定電壓及電源電壓的不同，三相定子繞組可接成三角形（△)或星形（丫）兩種形式。

表1 電動機設備的允許振動值

電動機在運行過程中，要注意保證散熱，啟閉機的電機功率一般較大，要保持隨時散熱，做到外殼清潔且無厚重物覆蓋；保證線路安全，連接電動機的線路較多，防止因線路故障引發(fā)電動機的運行問題；定期檢測，定期組織專業(yè)技術人員對電動機進行維護保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)故障，及時處理。

3 電氣二次

根據(jù)管理工作需要，本工程設置工程管理信息系統(tǒng)，包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、水情信息采集系統(tǒng)、水閘安全監(jiān)測系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡通信及辦公自動化子系統(tǒng)等。

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)

本工程的閘門監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)場無人值班，遠程操作的模式。在管理樓的中控室設置1 套監(jiān)控主機/工作站和1 臺100 M以太網(wǎng)交換機；在閘室設置4 套以PLC 為核心的LCU（現(xiàn)地控制單元）設備，其中2 套LCU 分別負責對1#～5#、8#～12#閘門的監(jiān)控，另2 套LCU 分別負責對6#、7#通航孔閘門的監(jiān)控。各LCU 通過網(wǎng)絡接口模塊與中控室的以太網(wǎng)交換機連接，與工作站等設備共同構成閘門監(jiān)控的星形光纖以太網(wǎng)局域網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳下達。根據(jù)工程所在處江面的尺寸大小，圖像監(jiān)控系統(tǒng)擬在內(nèi)、外江側各設置4 套外場攝像機，共8 套。各攝像機經(jīng)過畫面分割切換器連至圖像工作站，圖像工作站設在中控室。考慮到夜間閘門關閉容易引發(fā)航行事故，在通航閘孔頂設置4 套投光燈，當夜間閘門關閉時，將投光燈投射在閘門上，警示過往船只。整個監(jiān)控系統(tǒng)具有非常全面的監(jiān)控功能。

（1）通過計算機和可編程邏輯控制器（PLC）聯(lián)合工作，實現(xiàn)對閘門啟閉升降自動化；

（2）實現(xiàn)水閘運行管理的動態(tài)監(jiān)控，具備良好的人機界面，方便運行管理人員隨時隨地掌握變化情況；

（3）起到預警、智能化保護作用，當出現(xiàn)預定設置預警場景，一方面可通過PLC 程序?qū)崿F(xiàn)自動關閘，另一方面借助于蜂鳴器，及時通知運行管理人員，啟用應急處置方案。

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)

本工程安全監(jiān)測系統(tǒng)項目主要包括在每個閘墩上各設置1 個位移、沉降測點，水閘上下游各設置自動水位計1臺。據(jù)此本工程設置3 套監(jiān)測數(shù)據(jù)測量控制單元（MCU），進行對所有自動監(jiān)測項目進行自動采集，每套MCU 負責約100 m 閘寬的監(jiān)測。系統(tǒng)設置1 套工作站，MCU 通過網(wǎng)絡接口模塊直接與工作站連接，非自動監(jiān)測項目可手動錄入工作站。

傳統(tǒng)測量水位工具是水準尺，隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術的發(fā)展，目前測量水位采用基于電氣控制的自動水位計，其由水位傳感器和水位顯示儀組成，兩者通過信號傳輸線進行聯(lián)系。水位傳感器分為碼盤式和壓力式兩種：碼盤式傳感器工作時，將柔性繩一端系在浮筒上，另一端系在重錘上并繞在傳感器的輪盤上，通過重錘的平衡作用帶動輪盤轉(zhuǎn)動，進而測出水位的高低；壓力式傳感器是利用半導體單晶硅在外力作用下其阻值發(fā)生變化的原理制成[2]。水位測量顯示儀一般會將上下游水位測量數(shù)據(jù)集合在一起，同時還可以對上下游水位進行比較，當兩者差值小于設定的數(shù)值時，發(fā)出報警信號，適用沿海的擋潮水閘。

4 結語

沿海擋潮水閘電氣技術隨著科技技術進步顯現(xiàn)出信息化、智能化、自動化等趨勢，相信在不久的將來，電氣技術會在水利工程中發(fā)揮更高的經(jīng)濟、社會效益。