摘要：九节带水电站工程的主要建筑物由大坝、引水隧洞、压力管道、电站厂房及升压站、生活区等构成。本文对九节带电站电气设备改造实践进行讨论，希望能给业界同行提供帮助。
关键词：九节带水电站；电气设备；技术改造
1 引言
汝城县九节带水电站增效技术改造工程位于郴州市汝城县文明乡九节带村下境内，地理位置东经113020‘，北纬25035‘，坝址位于滁水一级支流秀水河中游—文明乡原快乐水电站下游约60m处，厂房位于九节带村下游约700m处，坝址以上集雨面积207km2，河流长30.7Km，平均坡降13.88‰，滁水是湘江的二级支流，耒水的一级支流，发源于汝城县盈洞乡与广东省分界处海拔1594m的通天窝山峰，由南向北流经汝城县的盈洞、新联、秀水、文明、快乐乡，至塘下与长策水汇合至滁口汇入耒水。工程以发电为主，坝址以上控制集雨面积流域内气候温和，雨量充沛，植被覆盖良好，水土流失不严重，电站于2004年6月建成投产发电，现总装机容量为2×6300kW=12600KW，设计水头143.4m，单机流量为5.3m3/s，电站工程的兴建符合秀水河河流水电开发规划。主要建筑物有大坝、引水隧洞、压力管道、厂房及升压站组成，目前有公路通至电站，交通十分方便。
2电站运行现状
电站自2004年6月投运10年以来，电站设备或多或少出现了一些问题，受限于当时的技术水平，在电站建设时，有的设备或设施没有设计或者不够完善，所以对电站的安全生产存在一定的安全隐患，下面是电站设备设施的运行情况[1]：
表1 九节带水电站2013年至2017年发电量统计表
2.1高低压开关柜
（1）高压开关柜采用老旧的GG-1A开关柜，技术落后，高压柜开关是油开关，性能差。
（2）低压开关柜断路器技术落后，性能较差。
2.2监控保护系统
九节带水电站使用的是南自生产的成套设备，型号为SD200，该监控保护系统属于较早开发的系统，所以在一些保护监控的设计不够完善，不能满足电站的安全生产需要，而且原有全站计算机监控系统采用10/100M光纤环网，上位机电脑设备落后，普遍运行缓慢，各保护装置因为年代久远，很多也已经无法使用，给电力设备安全运行带来极大的隐患，为保证电站的安全生产，电站计划对该系统和设备进行更换和升级[2]。
2.3励磁装置
由于励磁系统的调节余量过小，经常不能起励建压，不能满足无功时要求，严重影响供电网络的安全运行，需更换2套励磁系统，以适应改造后的微机监控的要求。
2.4辅机控制
本站辅机控制包括技术供水泵控制、集水井渗漏排水泵控制、高、低压空压机控制、蝶阀油压装置控制等，控制为手动功能，不具备自动控制的功能。无法适应以后远程监控的运行需要，不能满足微机监控自动化要求，需更换[3]。
2.5备用电源
大坝没有备用电源，为保证大坝的设备安全及防汛安全，增加一台带自启动柴油发电机组，同时电站计划对大坝的动力和照明系统进行更新改造，并将原来的SJ100KVA/10/0.4KV变压器更换为S11型节能变压器。
2.6大坝自动化系统
原来在电站设计是没有设计大坝的闸门自动化控制系统，现电站计划增加大坝闸门自动化控制系统、大坝泄洪预警系统、大坝监控系统及架设大坝到厂房光纤线路（8公里左右）。
3 电站技术改造原则、目标及内容
3.1电站技术改造原则
本次增效技术改造工程尽可能不改动现有的水电工程建筑物，改造重点是对电气设备进行技术改造，通过技术改造，提高设备的运行效率，减少运行成本，节能环保，达到增加发电量的目的[4]。
3.2电站技术改造目标
九节带水电站增效技术改造工程主要目标为：实现“少人值班、无人值守”；提高电站的运行效率，减少运行成本；多年平均发电量增加比例10%以上。
3.3电站技术改造内容
本次对电站电气设备改造内容有电气一次、电气二次设备。主要改造内容如下：电气设备更新改造；高、低压配电屏、励磁装置及部分电缆；旧一代监控保护设备全部更换成新一代的微机监控保护装置。
4 电气设备改造
4.1存在问题
根据现状分析，九节带水电站现有的设备技术性能参差不齐，主要体现在发电机定子线圈绝缘下降、高压设备落后及变压器耗能属不节能产品、监控保护装置系统产品及性能落后等，辅机控制设备自动化程度不高[5]。
4.2改造设计
4.2.1水电站与电力系统连接
九节带水电站增效技术改造工程改造后装机容量仍为2×6300kW，以现有的110KV线路T接邓—满线路，输电距离10Km，导线规格为LGJ-185，输送容量为16000KVA，本改造工程不改变输电线路及与电力系统的连接。
4.4.2电气主接线
（1）电气主接线
九节带水电站增效技术改造工程改造后装机容量仍为2×6300kW，本工程为增效技术改造工程，电气主接线仍采用二机一变扩大单元接线。设一台主变，型号为SF7-16000/112。
（2）厂用电
①厂用电源
现状电站厂用电电源取自发电机6.3KV母线，设2台型号SC-200/6.3厂用变压器，二台厂用变互为明备用，厂用电低压为0.4KV，设厂用屏及动力箱。
②事故照明
现状电站事故照明主要设在主副厂房，满足电站在厂用电源失去后机组的运行要求，通过交直流切换装置引至事故照明灯具，正常运行时由厂用交流220V电源供电，厂用电源事故后，通过交直流切换装置投入直流电源，交直流切换装置设在厂用屏内[6]。
（3）主要电气设备
本次改造工程选择主要的电气设备如下；①高压开关柜KYN28-12；②低压柜GGK；③可控硅微机励磁装置
图1 网络连接图
4.4.3防雷接地
本电站上网电压等级属中性点接地系统，因此不考虑绝缘配合。全厂接地以建筑物的自然接地与人工接地相结合，电站所处的土壤电阻率不高，对接地不作特殊要求。根据电站提供的资料，全厂接地电阻小于4欧，接地电阻满足要求。
4.4.4自动监控
取消原来所有常规控制屏柜，用计算机监控保护自动化系统完全取代原来的传统型监控保护系统，可对全站机电设备实现微机控制、调节、保护、测量、信号、通讯等。
计算机监控系统采用全分层、分布开放式的全厂集中监控方案。设有负责完成全厂集中监控任务的电站控制系统级及负责完成机组、开关站公用设备监控任务的现地控制系统。现地层每台机组监控设机组LCU屏1面，所有公用设备和升压站设备监控设公用LCU屏1面。
主变线路共1面保护控制屏，2台发电机共2面保护控制屏。另外配置1面计量屏，2台发电机、主变及35KV线路各配置1台电子式多功能电度表。
电站主控层配置两套互为热备用的操作员工作站，配置1套语音报警系统和报表、事故打印机，另外配置中央控制室控制台1套，用于安放操作员工作站及打印机等主控层设备，主控层和现地层采用100M快速工业以太网通信。计算机监控可实现对电源系统的“遥测、遥控、遥信、遥调”，实现无人值守。
4.4.5继电保护
电站增效技术改造工程电气设备的保护采用微机保护，与监控系统共用一套，组合微机监控保护系统，按继电保护的有关规程，各元件的保护配置如下：
①发电机保护的配置：纵联差动保护、复合电压起动过电流保护、电流速断保护、过电流保护，过电压保护、失磁、过负荷保护、定子单相接地、励磁回路一点接地及低电压保护等。
②变压器保护的配置：纵联差动保护、复合电压起动过电流保护、电流速断保护、过电流保护，重、轻瓦斯保护及油温升高发信号。
③厂用变压器保护的配置：电流速断保护、过电流保护。
④110KV线路保护的配置：电流速断保护、过电流保护。
4.4.6视频监视
本次增效技术改造工程共设视频监视点有：大坝水位2个、厂区1个（进厂大门1个）、主厂房2个、中控室1个、高压室1个、低压室2个、水轮机层4个、尾水1个、升压站2个、压力管道1个共17个。
5 结束语
九节带电站电气设备需要改造的项目较多，而且项目建设的周期比较长，同时对于设备改造管理团队的要求也特别高。在进行设备改造过程中，要保证工程安全有效地进行，消除设备改造的潜在安全隐患，提高设备改造的可靠性，同时也要满足最新规定的要求。对施工方案、施工期和施工质量进行严格管理，保证水电站电气设备的安全稳定的运行。
参考文献：
[1]王见信.水电站电气二次设备技术改造分析[J].科技与企业，2013（13）：236-236.
[2]姜少斌，张建波，周国俊.浅谈水电站电气设备技术改造实施的管理措施[J].中国管理信息化，2015，18（15）：140-141.
[3]庞艳.变电站电气设备的安装技术分析[J].电子技术与软件工程，2014（4）：170-170.
[4]王燕青.水电站电气设备增容改造[J].内蒙古水利，2012（5）：110-111.
[5]卢业恳.水电站电气设备增容改造相关问题探讨[J].电源技术应用，2013（1）：156.
[6]凌升桂.水电站电气设备增容改造相关问题探析[J].通讯世界，2017（10）：200-201.
论文作者:杨平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/7
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