美麗機電工藝在白鶴灘電廠監(jiān)控盤柜中的設計與實現(xiàn)

楊 晉，袁平路，李 萌

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

0 引言

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水力發(fā)電作為一種清潔能源，在我國日常發(fā)電過程中起到了很大的作用。水電站監(jiān)控系統(tǒng)對于水電站的運行非常重要，監(jiān)控系統(tǒng)一般包含多個控制柜和服務器柜。控制盤柜的布線質量對于監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常重要。一般控制柜的布線大部分注重達到設計功能，對美觀程度相對要求不高，對于布線工藝要求較高的電站，普通工藝不能達到其要求。

白鶴灘水電站機組是目前世界上首個單機百萬千瓦巨型水輪發(fā)電機組。在建設白鶴灘水電站時，三峽集團提出將白鶴灘水電站建設成為美麗機電精品工程（以下簡稱美麗機電）的倡議，并提出了多項三峽企業(yè)標準。其中，對控制柜內部布線提出要橫平豎直，弧度一致，導線布置嚴密，美觀等要求。為了達到《美麗機電》控制柜內部布線要求，本文在現(xiàn)有的成套工藝基礎上，對整個成套配線的工序流程重新梳理。提出了分塊進行成套布線的方法，滿足了《美麗機電》的要求，提高了布線質量及美觀程度，并保障了安全可靠，已經(jīng)在白鶴灘水電廠得到了成功的應用，效果良好。

1 布線原則

水電站監(jiān)控系統(tǒng)一般由多個控制柜組成，在控制柜成套裝配過程中一般只注重成套的正確性及時效性，對控制柜內部布線的美觀程度未做過高要求。因此導致柜體內部行線槽中，線纜交叉嚴重，線束綁扎凌亂，線纜轉彎不規(guī)范等問題，給運行維護人員查找線纜增加了難度，也對設備正常運行帶來了一定的風險。而監(jiān)控系統(tǒng)控制柜中線纜的種類繁多，線徑各不相同，以多芯軟線為主。細小軟線的可塑性較差，處理不好會影響美觀程度。成套配線前，應先充分熟悉接線圖紙，對每個設備的出線量及走向有個初步判斷。在此基礎上將線纜分層、分組布置，最底層布置線徑較小、較軟的信號線，上層放置線徑較大較硬的信號線。強弱電線纜需要分開固定、成束。

在電氣設備布置設計時，需要電氣設計人員充分考慮盤內設備間走線的合理性。一般應遵循以下原則：

（1）節(jié)省線材、布局合理美觀、節(jié)省配線時間、便于維護。

（2）線槽內線纜分散進入線槽、以免線槽內線纜集中。

（3）在配置PLC模塊槽位和布置PLC接線端子時，PLC槽位與所接終端節(jié)點的位置，避免線纜在行線槽中交叉，以減輕配線難度。

（4）在布置門上設備和門上設備終端節(jié)點位置時，要考慮將接線終端放置在門軸側，避免線纜橫跨盤柜。

（5）在設計跨控制線纜時，在裕量允許的情況，盡量減少線纜長度。

（6）盡量將接線終端布置在靠近接線側。如：A柜和B柜并柜，A柜在前視左側，兩柜端子均在柜體后面兩側，兩側端子間需要跨盤線。這時，盡量將A柜跨接端子布置在后視左側，B柜跨接端子布置在后視右側，這樣可以有效減少跨盤線的長度，降低成本的同時也降低行線槽內線纜數(shù)量。

2 分塊布線的分類與設計

控制柜成套配線是個系統(tǒng)工程。設備的接線點多，成套工作所需要的工作量大。因此，將電氣原理圖歸類分塊成套配線有助于提高配線質量、減少漏線錯線情況，也有助于提高配線工人自檢時效性。一般情況下，可將電氣原理圖紙分解為：供電部分、設備間走線部分、PLC線組部分3大類。

2.1 供電電源部分走線設計

低壓控制柜內部電纜多采用BVR多芯軟線，根據(jù)設備的功率選取線徑。一般銅芯導線可參考4～5 A/mm2選取。

在確定電源設備位置后，從空氣開關側開始接線，壓接相應的冷壓端頭（一般為針型端頭或片型端頭），調整線纜與空氣開關之間的線纜弧度一致后，將線纜綁扎至空氣開關的行線槽豎齒上。線槽內同類別空氣開關線纜結組綁扎。綁扎時扎帶間隔應均勻，松緊適度。在線束轉換方向時，應按90°圓弧轉彎去往接線終端所在的行線槽位置。線纜到達接線終端所在的行線槽后，應貼近行線槽（遠離接線終端）側綁扎，綁扎要求同前。

供電部分線纜裕量的留取是根據(jù)設備線纜的根數(shù)多少來決定。一般情況下，用電設備不超過20個或相同種類的用電設備不超過3組時，此時線纜量相對較少，易于區(qū)分，可以在節(jié)點終端行線槽內不設線纜裕量。

若超出上述要求，用電設備復雜，種類繁多時，宜設置線纜裕量。裕量應控制在線纜所在的行線槽寬度為直徑的圓周長的1/2～3/4范圍內，且長度宜在200 mm以內。如圖1示。

圖1 線槽內線纜裕量示意圖

線纜裕量的綁扎與固定。由于線纜為軟線，在行線槽內部不易成型，可將線纜裕量梳理整齊后，統(tǒng)一綁扎在靠近終端側行線槽的豎齒上。線束在行線槽內的高度，由到達最遠側終端節(jié)點線纜長度決定，其他線纜可依次由遠及近排列綁扎。在接入各自節(jié)點前將多余線纜裁切掉。線束外側線纜應為終端節(jié)點最遠側線纜。綁扎要求同前。

2.2 設備間走線部分設計

設備間走線應從A設備到B設備綁線。綁線及走線部分與電源部分走線設計類似但需要注意以下兩點：

（1）過門線是控制柜門上設備的成套配線，應從門上設備開始綁扎接線，依次向控制柜內接線。門上設備接線采用直接綁扎，吸盤固定的方式。吸盤間距應均勻分布，同一水平線上的吸盤高度應保持一致，萬轉開關宜左右走線，指示燈及按鈕宜上下走線。過門處線纜應增加纏繞管或者穿尼絨軟管作為保護。在過門處，線束可取門上加強筋孔和控制柜框架孔作為線束固定點。

線纜在過門處的U型線束裕量的留取方法。可將門開啟至最大角度，取門加強筋固定點到框架固定點之間長度的5倍作為過門線的U型裕量。綁扎時應使過門線自然下垂（U口向上），線束內線纜整齊，開關門時U型裕量沒有擠壓、變形等情形。若前門上設備較多，可將門上設備分為上、中、下3個部分，分路走線。分路線束的U型裕量的弧度應保持一致。

（2）穿孔線是當控制柜內部線束有穿孔時的配線，所穿孔需做防護處理，宜選取與孔相應的護齒，線束要增加纏繞管或者尼絨軟管。所穿孔的直徑至少是整組線束直徑的1.2倍。

2.3 PLC線組部分走線設計

PLC線組可分為：非自帶線和自帶線兩類。

（1）非PLC自帶線的配線應從PLC模塊接線器端開始接線，每個接線器為一線束組，將接線器端線號統(tǒng)一綁扎在接線器外。線束從PLC接線器出來后，將線束的弧度調整一致后，綁扎至行線槽的豎齒上。進入行線槽后，走線綁扎，可參照2.1要求。

（2）PLC模塊自帶線的配線應先把PLC模塊固定在底板上，自帶線安裝在模塊上，確定線束的位置。將線束依次綁扎在PLC下側行線槽的豎齒上，要求每根自帶線的垂直弧度做到一致，自帶線與模塊之間不能有預應力避免模塊受損。

PLC自帶線進入PLC下側行線槽后，根據(jù)所去的終端位置進行分續(xù)綁扎，綁扎參照2.1要求（注意：自帶線外皮較硬，在轉換方向時，不能折直角彎，防止自帶線產(chǎn)生預應力，造成內部線組受損）。自帶線進入接線終端所在位置的行線槽后，應貼近行線槽（遠離接線終端）側綁扎，綁扎按照“2.1”的要求。自帶線內部彩色線束與終端連接：以線纜弧度一致為原則。PLC自帶線內部彩色線束長度由上述要求預留完成后，壓接預絕緣端子，然后，連接至信號量對應端子，最后由行線槽口內線纜數(shù)量為組（一般情況以3根線或4根線為組，具體情況可根據(jù)線槽口內對應線纜數(shù)量為準）調整線束弧度一致后，固定在行線槽上——整理線組進行綁扎至行線槽內自帶線后側。

PLC自帶線的裁切可以根據(jù)到達接線終端位置的最遠端為外皮剝線位置。注意自帶線剝離的方法，應使用自帶線內部自帶的尼龍線裁切外皮。不可使用斜口鉗、電工刀、美工刀等裁切，避免內部彩色線組受損。在自帶線外皮剝離位置加裝熱塑管，熱塑管的長度為40 mm，熱塑管中心位置置于自帶線外皮剝離切口處，誤差控制在±3 mm以內。自帶線內部彩色線束的長度處理方法：首先分出去往供電電源部分的彩色線組，將該線組綁扎（綁扎參照上述“2.1”所述要求）至供電電源端子位置，在此基礎上預留200 mm作為裕量，裁切多余部分線組；其他彩色線組已到達至該線組最后一個繼電器底端位置，在此基礎上預留200 mm為裕量（注意單根自帶線內部未使用的彩色線應保留，不可切除），裁切多余部分線組。去往繼電器部分的彩色線束以單根自帶線為組分別進行綁扎，綁扎參照上述“2.1”的要求。彩色線束應置于自帶線后側（注：自帶線應在行線槽內所有線束的最外側）。

2.4 線纜整理

控制柜所有線束接線完成后，需要對行線槽內部線束進行整理。對于來自不同方向去往同一方向的同類線束線纜應再次捆扎，直至捆扎到分開處之前20～30 mm再進行一次捆扎。綁扎帶束縛住線束即可，不可綁扎過緊，使線束絕緣表皮塌陷，也不可過于寬松，使綁扎帶失去綁扎效果。最后，將行線槽內部綁扎帶的綁扎口統(tǒng)一調整到線束后側。

3 分塊布線的實現(xiàn)

分塊布線成套工藝可以使得控制柜內線纜整潔有序，且行線槽的使用率明顯提高。該成套工藝方法達到了三峽集團對控制柜內部線纜的美觀、整潔、線纜轉彎弧度一致等《美麗機電》要求。

使用分塊布線成套方法可以減少后期控制柜內部線纜整理的時間，也減少了因控制柜內線纜凌亂而導致的返工，為后續(xù)工程人員調試，爭取了時間。

4 結語

電氣柜的成套配線流程是個復雜的工程，既要使配線滿足設備的功能需求，又要考慮到美觀和提高效率，線路標識方面要清晰，內部布局要合理。本文提出的分層、分塊成套工藝方法，使得控制柜成套工程達到統(tǒng)一化、標準化的要求。該種方法一定程度上，節(jié)省了線纜線材、提高了布線的美觀程度、節(jié)省配線時間。該工藝已經(jīng)在白鶴灘電站、三峽左岸電站、長龍山抽水蓄能電站等工程中得到了成功的應用，滿足了美麗機電的要求，得到了用戶的認可。