白鶴灘電站電氣二次設備制造工藝與安裝質量控制探索與實踐

羅紅俊，楊廷勇，張官祥

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處，四川 涼山615400）

1 引言

水電站電氣二次設備是水輪發電機組控制中必不可少的設備，是對一次設備的工況進行監測、控制、調節、保護，為運行人員提供運行工況或生產指令所需要的電氣二次設備，主要包括保護裝置、自動控制裝置、繼電器、測量儀表等，電氣二次設備制造和安裝是整個水電站建設各環節中重要的一個環節，電氣二次設備的安裝質量主要體現在電氣二次設備安裝的規范性與設備運行的可靠性和穩定性上，它不僅直接影響到電氣二次設備的使用和運行性能，還關系到水輪發電機組正常穩定運行。隨著水電站工程項目與規模逐漸擴大，工程要求標準不斷提高的施工環境下，有必要嚴格控制水電站電氣二次設備制造工藝與安裝質量，提高電氣二次設備運行可靠性，確保水電站水輪發電機組正常安全穩定運行。

2 電氣二次設備制造與安裝質量存在的主要問題

鑒于水電站電氣二次設備種類繁多、安裝和施工具有專業性強、質量要求高、操作過程復雜等特點，在電氣二次設備安裝與施工過程中對電氣二次設備裝配與安裝的施工工藝和質量控制提出了更高的標準[1]。根據公司流域電站建設過程中實踐經驗發現，因受到諸多外部環境及技術水平限制，在水電站電氣二次設備施工工藝與質量控制中普遍存在一些問題。

2.1 屏柜布局及裝配問題

屏柜裝配是工廠設計的重要工作之一，在電氣控制屏柜開始裝配前按照電氣控制柜結構圖進行外型尺寸、面板開孔、面板標識粘貼，確認無誤后方可進行裝配工作，但在屏柜結構布局設計和裝配過程中經常存在以下主要問題：一是屏柜內的電氣元件因體積不同布局不整齊，元件的安裝方式不合理等，如發熱大的模塊安裝在離風扇口比較遠，不滿足產品的安裝規定，容易使控制元件之間產生電磁干擾和發熱性干擾；二是由于各個電氣二次系統設備是由多個廠家供貨，在柜內外電氣元件安裝位置附近貼有接線圖對應的標簽以表示該元件種類代號及功能描述，但標簽存在尺寸、型式不一致的問題，如形狀有圓形的和長方形的、材質和顏色多樣如底色有白色和黑色的、同類標簽的字體大小不統一、中英文描述不規范等，不滿足機電設備外觀建設要求和標準。

2.2 電纜敷設問題

電纜敷設是水電工程電氣二次設備安裝過程中的重要環節之一，關系到整個水電站廠房設備布局和美觀，直接影響電氣二次設備的正常運行[2]。在電纜敷設過程中主要存在的問題有：一是動力電纜和控制電纜敷設在同一層支架上，多層電纜疊加敷設，強電和弱電電纜未設計分層布置，易對電纜的工作性能產生干擾，并且不便于后期維護；二是電纜敷設時電纜走向混亂，沒有編制電纜排列布置圖，同時電纜并未固定和加掛標識牌，缺少系統科學的電纜敷設規劃；三是電纜路徑上有可能使電纜受到機械性損傷、地下電流、振動、熱影響、蟲鼠等危害的地段，并未采取相應的保護措施，容易造成電纜破損。

2.3 二次配線工藝問題

二次配線是確保電氣二次設備動作準確和可靠的基本保障，要求保證二次配線正確、科學、牢固、整齊和美觀。在二次配線施工中因技術人員技能素養和施工工具等因素的影響，存在以下常見問題：一是對于多股芯的芯線未采用線鼻子壓接再鍍錫后接入端子，而是直接接入端子，容易產生松動情況；二是采用的線鼻子與芯線規格及端子螺栓規格不匹配，如采取剪除芯線銅絲、接線孔比螺栓規格大等；三是多股芯剝除外層護套時，其長度與線鼻子長度不相符，芯線露出長度過大或者存在線鼻子空芯現象；四是電纜的備用芯的余量和長度不足，備用芯線芯未穿入線號管，并在端頭未配置電纜線芯封帽。

3 電氣二次設備制造與安裝質量控制措施

為了解決水電站電氣二次設備裝配與施工工藝過程中存在的常見問題，并把安裝工程質量管理工作做好，本文從電氣屏柜工廠裝配、屏柜現場安裝、電纜敷設、二次接線、防火封堵以及自動化裝置（元器件）安裝等工序流程、施工工藝及質量控制要求出發，重點分析和解決現場安裝和施工時出現的主要問題，并采取對應的質量控制措施，確保每一個環節都嚴格按照工藝流程控制，確保電氣二次設備安裝工程的施工過程都能得到有效的監督，確保每一位技術人員都能按照相關方案高效的開展工作。

3.1 完善工藝質控點和技術標準

（1）明確屏柜裝配質量驗收標準。在常規竣工驗收的基礎上，增加屏柜組裝接線中間節點驗收環節，采用分級驗收機制，實現層層把關。根據GB 50171 和三峽企業標準Q/CTG 42-48、Q/CTG 70 相關規定和要求，編制《白鶴灘電站電氣二次控制屏柜工廠裝配質量驗收表》，從屏柜常規檢查、屏柜接地、柜面設備檢查、電氣元器件檢查、小母線及銅排安裝檢查、二次配線工藝、二次接線工藝、屏柜內二次線接頭標識、電氣二次設備標識牌等九大方面出發，分類明確了78 項裝配質量驗收項目和驗收標準，具體驗收項目見圖1。明確的標準有端子排距機柜后框架外側的距離為250 mm、至地面的距離為350 mm、至柜體頂面的距離200 mm，進一步提高了工廠屏柜裝配的操作性，提高了一次性驗收合格率。

圖1 白鶴灘水電站電氣二次屏柜工廠裝配工藝及質量驗收項目

（2）規范元器件標識牌制作工藝。針對國標和企業標準中沒有明確的技術參數（如元器件標識牌的型號參數），結合實際需求編制《白鶴灘電站電氣屏柜元器件標識牌制作要求及規范說明》，從標識牌的材質、顏色、字體樣式、尺寸和布局等方面，明確細化參數，統一格式。如材質采用0.3～0.5 mm PVC 薄膜，底板帶熒光，薄膜背面涂不干膠；顏色采用色標為Y07 的熒光橙；中文字體采用黑體加粗，其余字體采用Arial，字號選用20 等，具體見圖2 所示。此方案中根據元器件標識牌布置在屏柜柜面、柜內元器件、現地自動化元件等位置不同，結合柜內結構分類細化、統籌規劃布局方式，以使粘帖效果整齊美觀。

圖2 電氣元器件標識牌制作規范樣式圖

（3）優化端子信號功能分類分色。總結公司流域電站設備維護及管理工作經驗，優化端子排設計理念，按照端子信號功能分類設計端子排顏色，根據標準選擇不同型號的端子排，并進一步明確和細化各信號端子的型號及顏色，端子根據信號功能分為接地端子、電力電源、交流電源、直流電源、CT/PT 端子、開關量、模擬量、RTD 信號端子、重要信號等，并分別定義獨立的顏色，以便于快速區分端子信號的功能，端子排分類分色設計首次創新性地應用于白鶴灘電站電氣二次控制屏柜，提高了端子排的可視性，可大幅度降低誤動誤接線的風險，提高維護的便捷性。如排開關量信號端子采用淺灰色的直插式彈簧端子，模擬量信號端子采用藍色的直插式彈簧端子，重要信號端子采用紅色的通用組合螺釘直通式單層端子。

3.2 構建技術管理體系

（1）編制施工工藝與安裝質量預控方案。從總結公司大型水電站機電建設標準化工作經驗角度出發，以國家、行業、公司相關規范制度為方針，以“美麗白鶴灘 美麗機電”建設為目標，編制《白鶴灘水電站電氣屏柜裝配及二次施工工藝及質量預控方案》，從電氣屏柜工廠裝配、屏柜現場安裝、電纜敷設、二次接線、防火封堵以及安裝自動化元件（裝置）等工序流程出發，詳細規定施工工藝及質量控制要求、控制措施，以把控電氣二次設備制造過程工藝，規范施工流程，加強控制安裝質量，提高電氣二次設備的安裝質量和效率，并通過PDCA 方法實現質量檢驗的閉環管理，對每一個工序流程設置質量與施工工藝驗收表，以提高工藝標準化水平。如表1 所示為電纜敷設質量及施工工藝驗收表。

表1 電纜敷設質量及施工工藝驗收表

（2）編制機電設備出廠驗收方案。目前，針對水電站機電設備出廠驗收項目，沒有國家標準、技術標準和公司企業標準等技術指導性文件，缺乏機電設備的出廠驗收規范和檢驗標準。為了規范水電站電氣二次設備出廠驗收流程，提高設備出廠檢驗要求和設備可靠性，確保電氣二次屏柜施工工藝及質量，踐行機電設備外觀建設標準和理念，編制《白鶴灘水電站機電設備出廠驗收方案》，從電氣二次設備的整體外觀性能和功能測試等方面明確了驗收目的、驗收項目、驗收內容以及驗收標準，以確保出廠電氣二次設備整體外觀整齊、設計合理、功能齊全、性能可靠。

3.3 建全協同監督機制

屏柜裝配與制造工藝控制方式采取供方設備質量驗證，由生產廠家、業主、監理單位三方協同對其制造過程進行監視和督導，在制造過程中實施“首檢、巡檢、終檢”機制，過程質量控制和整改由生產廠家組織監督和管理。

（1）建立首臺套樣板示范工程。為了更好地控制裝配工藝，落實美麗機電要求，提升實施質量，保障實施工期，避免被動返工，建立首臺套樣板示范工程。針對首臺套樣板柜實行“首檢”機制，由業主和電廠人員全程參與屏柜裝配與制造過程，把控和督導過程質量。事前與三方人員充分溝通，明確樣板柜制作工藝，選擇一組結構復雜及功能齊全的屏柜作為樣板柜，旨在體現屏柜結構布局、線纜布線、加工工藝的最基本要求，確保動力控制回路、二次回路線纜、屏柜內外布線的外觀質量、施工工藝、標識牌和門楣等滿足高質量高品質要求，總結經驗，持續改進，確保達到設備驗收的標準要求。

（2）完善屏柜制造協同監督機制。根據設備供貨時間節點，屏柜生產廠家倒排屏柜組裝計劃及供貨時間表，跟相關方確認后按計劃實施，確保屏柜組裝工作有序、進度可控。批量生產屏柜時采用“巡檢”機制，電廠人員對重要工藝和重要工程節點參與驗證，過程檢驗記錄由生產廠家統一管理，記錄應清晰、完整和整潔，便于查閱；屏柜出廠驗收時采用“終檢”機制，對屏柜所有工藝、材料選型、檢驗記錄等進行全方位驗收，確保設備制造零缺陷。

3.4 搭建技術建議跟蹤平臺

依托信息化手段建立技術建議跟蹤平臺，各部門及時更新技術建議，并梳理公司流域電站發生的缺陷、待改進優化建議、在生產源頭發現的問題等，由設備責任部門安排專人負責跟蹤落實，重大技術建議協同生產管理部門共同討論解決方案及措施，由生產管理部門跟蹤直到問題解決落實，并及時關閉已落實的技術建議。技術建議跟蹤階段分為圖紙審核、設計聯絡會、出廠試驗、現場安裝和調試等，從設計源頭上確保設計質量，在不同階段及時跟蹤落實，確認每個階段的生產和檢驗標準要求，從根本上消除設備隱患。

4 結束語

綜上所述，為滿足水電站設備運行穩定可靠所提出的要求和標準，在安裝和施工階段，水電站電氣二次設備安裝應將工廠屏柜裝配、現場安裝、電纜敷設、二次接線及自動化元件安裝等工序作為重要控制點，每個環節以專業的技能素養進行監管和施工，加強規范流程和標準，做好質量控制，以便于對可能出現的不合理與不穩定情況進行控制。結合白鶴灘水電站實際情況，對電氣二次設備屏柜裝配及二次施工工藝進行嚴格控制，做好技術管理體系，把握工藝質控點，使得外觀布置整齊美麗、工廠裝配工藝質量滿足設計控制要求，從而進一步推動“美麗白鶴灘”和“美麗機電”工程建設目標的實現，為白鶴灘水電站電氣二次設備正常穩定運行提供良好的基礎保障。