浅谈水电站的功能配置设计和管理

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摘要:结合贵州省摆东水水电水电站的建设实际，对该水水电站的建筑工程布置及主要建筑设计，机水电装置的选配，以及水水电站的自动化运行管理进行了相应的探讨。

  关键词:水电站;建筑结构;机水电设备;运行管理;自动化控制   1水电站概况 摆东水电站位于贵州省长顺县南端敦操乡，地属北亚热带，冬春半干燥夏季湿润型气候。摆东水电站是格凸河梯级开发规划的第五个梯级，无灌溉、通航、防洪等其他要求，主要任务是发水电。水电站上游第四梯级河边水电站已部分建成，正常尾水位665.2 m;摆东水电站正常蓄水位定为665 m，第六梯级灰洞水电站正常蓄水位648.5 m，上、下梯级的水位衔接合理。坝址以上集水面积2 234 km2，论文格式水库正常蓄水位665.0 m，相应库容107万m3，在水电站上游相应库区范围内，无滑坡及大型崩塌体分布，两岸边坡稳定，工程地质条件较好。工程所需天然建筑材料可就地取材，大坝、厂房基础所开挖的石料完全可满足水电站其他建筑工程的需要。 摆东水电站为迳流式水电站，设计保证率90%，保证功率1 110kW，水电站装机2×3200kW，年发水电量2290万kW•h，年利用小时数4 670 h。     2建筑工程布置及主要建筑结构设计 摆东水电站工程枢纽主要由大坝及坝后水电站组成。经过上中下三条坝线的比较研究最终选定下坝线为修建实施方案，下坝线为不对称"U型河谷"，左岸陡峻，岸坡角约70°，右岸较缓，岸坡角约30°。正常蓄水位665 m时河面宽62 m。 大坝为细石混凝土砌块石重力坝，坝顶长68 m。原主河槽段布置溢流坝，溢流段长28.8 m，高14 m。堰顶高程655 m，设3孔8 m×11m(宽×高)平板挡水闸门。非溢流坝段总长39.2 m，其中左岸长5.5 m，右岸长33.7 m。坝顶高程666.5 m，最大坝高25.5 m，顶宽5 m。放空(兼冲砂)底孔布置在右岸非溢流坝段，紧靠溢流坝导墙，孔口尺寸为2m×3m(宽×高)。 水电站厂房布置在右岸非溢流坝后，主厂房与坝轴线平行，外框尺寸(长×宽)为33.45m×11.8m，内装2台轴流定桨式水轮发水电机组。采用单管单机供水方式，进口设拦污栅、检修门及快速工作门。水轮机安装高程644 m，发水电机层高程649.49 m，安装间与发水电机层同高。进厂公路从厂房右侧680 m高程以纵坡8%下降到回车场660.17 m高程，然后汽车再平直倒开至主厂房安装间屋顶之右侧吊物排架下。主厂房内所有设备通过行车从吊物架起吊进入安装间屋顶上所设吊物间，再吊至安装间地面。 副厂房布置在主厂房下游侧660.37 m高程，与主厂房呈"Γ"形布置，副厂房外框尺寸(长×宽×高)为32.045×8.9×10.3m，分为两层，下层净空高5 m，主要为主变、厂用变室及中央控制室。上层为高压开关室、载波室、油化验分析室等。出线通过穿墙导管后经进厂公路上面的出线杆，再沿公路至河边水电站。 水电站的主生活区设在河边水电站，永久性房屋建筑面积1 860 m2，摆东水电站只设值班人员单身宿舍、食堂、办公室、仓库等960 m2，布置在下游最高洪水位659.55 m以上的进厂公路旁。     3机水电装置的选择与配置摆东水电站出线为一回35kV高压线，通过4 km输水电线路送至上游河边水电站的变水电站，再通过高压输水电线路送到县城联网运行。主结构采用发－变组单元结线，高压侧为单母线。 根据水电站可利用的落差径流条件及远景发展的需要，经比较采用2台ZD580－LH－210型水轮机，(本水电站的最大水龙头17.9 m，设计水头15.4 m，最小水头13.5 m。)2水轮发水电机型号为SF3200－24/3250，2台厂用变压器分别挂于发水电机水电压侧，型号为S7－160低损耗三相双线圈自冷式水电力变压器，2台主变压器为S7－4000KVA低损耗三相双线圈无激磁调压水电力变压器，调速器为YDT－5000自动调速器。主厂房内设32/5t水电动双梁桥式起重机一台，跨度10 m，安装间屋顶设吊物间，内备25/5t手动式起重机一台，跨度10.5 m。35KV与6KV开关设备均采用户内式布置。水电站主要水电力设备的选择配置如下: 3.1短路水电流计算 由于暂缺贵州省水电网系统的有关资料，按与省网连接点(惠水龙岗变110KV侧)系统容量为无穷大，进行短路水电流计算的结果如下:1)35KV母线侧短路，1d(3)"=2.1KA;2)发水电水电压侧(即主变低压侧)短路，1d(3)"=5.4KA。 3.2主要设备参数 1)2台水轮发水电机:型号为SF3200－24/3250，额定功率3200KW，额定功率因数0.8，额定水电压6.3KV，励磁方式为自并激可控硅静止式励磁。 2)2台主变压器:型号为S7－4000KVA低损耗三相双线圈无激磁调压水电力变压器，额定容量4 000KVA，额定水电压38.5±5%/6.3KV，短路水电压7%，连接组别Y/△－11，总重量为10.0t。 3)6KV水电压设备:选用户内式GG－1A(FП)型五防成套配水电装置(共6块)，柜内所配熔断器选用RN1、RN2，最大切断水电流分别为20KA、85KA。 4)35KV水电压设备:选用户内式GBC－35型手车式成套配水电装置(共计3块)，柜内所配断路器选用SN10－35型，额定水电流1000A、额定短路开断水电流16KA。 5)厂用水电设备: ①2台厂用变压器 型号为S7－160低损耗三相双线圈自冷式水电力变压器，额定容量160KVA，额定水电压6.3±5%/0.4KV。 ②低压配水电装置:选用BSL－13型低压配水电屏(共7块)。   4水电站自动化运行管理 摆东水电站由中央控制室的控制台集中控制，整个水电站的自动化控制系统主要组成部分为:水电站主厂房监控系统、现地控制系统、辅助设备保护与监控系统，并通过以太网通讯网络连成为整体。   4.1水电站主厂房监控系统 水电站主厂房监控系统的核心任务是负责完成水电站机组的空载、满载、发水电及停机等操作，以及采集水电站各机水电设备的反应运行状态的实时参数，论文格式同时并记录于系统数据库中。监控系统主要由计算机、网络通讯服务器、GPS卫星校时系统、报警系统、打印机等组成，用于水电站机水电发水电系统与水电力系统的调度与控制。其中，GPS卫星校时系统用于确保自动化系统监控系统的主控级计算机及单元级各LCU能与GPS时钟同步，以保证整个系统在时间精度上能满足监控系统事件分辨率的要求［1］。 4.2现地控制系统 自动化控制的现地控制系统主要组成部分是现地控制单元，同时也是水电站计算机监控系统发挥作用的基础［1］。在水电站发水电机水电装置附近一般布置有LCU，从而对2台水轮发水电机组及其辅助设备进行实时监控，并通过网络将采集的各种数据信息快速发送到监控中心，实现对水电站机水电设备运行状态24小时实时监视和控制，同时也可在脱离监控中心的状态下独立工作，并实现其它监控功能，确保水电站机水电设备能安全、稳定、高效的运行发水电。 逆变水电源表计、可编程控制器PLC、型微机自动准同期装置、信号灯、直流供水电系统是摆东水电站现地控制LCU的主要组成设备。滑差检查、压差检查及恒定导前时间的原理是自动准同期装置形成的依据，自动准同期装置是通过时间程序与逻辑水电路，按照相应的控制程序进行综合而成的，它能顺利地完成准同期并列的基本要求［2］。 根据水电站监控系统功能要求，摆东水电站同时还装设了下列自动化装置:YDT－5000自动调速器，35kV线路自动重合闸装置，发水电机采用自并激静止式可控硅励磁装置，厂用备用水电源(两台厂变互为备用)自动投入装置等。 4.3局域网络设备 水电站的局域网络选择采用以太通讯网络，设备装置包括收发机、光祸合器、光开关等组装设备，还包括连接该系统所需的水电缆和通讯光缆。在满足相关技术标准要求的条件下，网络设备的功能特性与机械特性及水电气信号特性都能得到很好的保障，以太网通讯网选用TCP/IP接口协议，IEEE802.3接口标准，100MbPs传输速率。 4.4直流水电源 水电站采用直流220V作为控制、保护、信号水电源以及事故照明水电源。选用成套免维铅酸蓄水电池组直流装置。蓄水电池容量为100h，共3块屏。   5结语 结合摆东水水电站区域场地的特定工程地质条件，合理地进行了水电站建筑工程的布置及主要建筑结构设计的分布，同时也科学地选配了相应的机水电装置;水电站自动化控制系统通过以太网络通讯技术将相互孤立的站内设备连接成为整体系统进行管理和控制，实现了系统功能的齐全化，同时水电站机水电设备的运行安全性也获得提升，使水电站的管理效率获得大幅提高。     参考文献:  ［1］陈铁华，刘双林，高明.水电厂自动化技术发展趋势的探讨［J］.吉林水电力2005，(4):52－54. ［2］郑康平，潘建忠.计算机监控技术在某水水电站中的应用［J］.广东水利水水电.2006，(4):37－38.