1、水库潮湿环境电气设备改造方法分析 郑平 贵州省水利投资(集团)有限责任公司 摘 要： 针对塘坎上水库及其电气设备配置实际情况, 围绕在潮湿环境下开关设备易产生火弧, 容易引发火灾的问题, 在明确交流接触器反复分离、吸合, 环境湿度大, 缺乏保护装置等问题产生原因的基础上, 提出采用新型防水电子开关进行设备改造的方法, 对这种新型开关设备的特点、优势及功能加以分析, 得出其在潮湿环境下的应用, 能有效解决传统开关设备易产生电弧, 引发火灾的问题, 确保设备运行及工作人员自身安全的结论。关键词： 水库; 潮湿环境; 电气设备; 设备改造方法; 作者简介：郑平 (1962-) , 男, 汉族, 重庆
2、江津人, 高级工程师, 本科, 主要从事电气技术和工程建设管理工作。收稿日期：2017-8-12Received： 2017-8-12水库的电气设备时常处在潮湿的环境下工作, 尤其是在汛期, 部分设备室中的空气甚至可以达到水饱和状态。针对电气设备运行而言, 极易产生问题和事故, 存在极大的安全隐患。因此, 必须根据水库实际情况, 结合电气设备运行特征及存在的问题, 采取有效措施进行改造, 以提高电气设备运行稳定性及抵抗外界复杂环境的能力, 尤其是高湿度环境, 以此确保电气设备运行安全, 避免事故发生。1 基本概况塘坎上水库位于瓮安河干流中下游河段, 水库距县城约 28km, 有乡村公路位于库区
3、右岸, 交通相对便利。水库校核洪水位 852.99m, 总库容 6705 万 m;水库正常蓄水位 848.00m, 相应库容为 5527 万 m;水库死水位 816.00m, 相应库容为1182 万 m, 兴利库容 4345 万 m。塘坎上水库推荐初定坝型为碾压混凝土拱坝, 工程总布置为:碾压混凝土拱坝+坝身泄洪表孔+坝身放空底孔+坝身取水管+提水泵站+供水管线。塘坎上水库主要任务是工业供水和灌溉供水, 设计灌溉面积 21906 亩, 其中水田 8713 亩, 旱地 13193 亩。水库设计年供水量 11380 万 m, 其中瓮安工业园区拓展区供水量10750 万 m, 灌溉供水量 630 万
4、 m。2 水库潮湿环境电气设备改造方法2.1 电气塘坎上水库位于瓮安河干流中下游河段, 瓮安河为乌江右岸一级支流, 属长江流域乌江水系。水库工程等别为等, 工程规模属中型。水库主要任务是灌溉和工业供水。塘坎上水库工程主要由大坝、泵站、压力管线等组成, 此次电气设计主要涉及泵站及坝区用电。2.2 负荷等级该水库泵站的主要任务是工业供水和灌溉用水, 泵站工业供水装机容量是62500k W, 运行方式为 4 台工作 2 备用;灌溉用水装机容量是 2315k W, 两台均为工作泵;设计流量分别是 4.43m/s 和 0.96m/s。根据泵站设计规程规范(GB50265-2010) , 本工程供水对象的
5、重要性为中等, 泵站规模属于中型泵站, 负荷等别属于二级负荷。供水区工程中的闸门主要分布在 1#、2#联通管和工业出水池, 根据金属结构专业提供的资料, 在供水工程部分一共有 16 个闸阀, 需要单电源供电, 属于三级负荷。灌溉工程部分的闸阀是手动闸阀, 不需要用电。2.3 接入电气系统方式根据水机及相关专业提供的资料, 工业用水装机容量 62500k W, 灌溉泵站装机容量是 2315k W, 泵站最大运行工况下容量为 42500+2315k W。由于该水库负荷等级为二级, 为保证泵站供电的可靠性, 应采用双电源供电。为便于就近消耗电力电量, 减少网损根据电网资料, 一回就近接于 35k V
6、 天文枢纽变电站的 35k V 母线预留间隔, 距泵站线路长度约 10km, 输电导线型号暂定为LGJ-240。另一回就近接于 110k V 江界河变电站的 35k V 预留间隔, 距泵站线路长度约 14km, 输电导线型号暂定为 LGJ-240。经现场调查, 两变电站电源点均有足够的主变压器容量, 不需要在变电站增设变压器。供水工程的闸阀主要分布在三个地方, 其电机功率不大。1#联通管闸阀电源“T”接就近高坎上村的 10k V 系统, 距离约 1.9km, 2#联通管闸阀电源“T”接就近桐梓院村的 10k V 系统, 距离 1.7 约 km, 工业出水池“T”接大坝备用10k V 电源, 距
7、离约 1.4km。2.4 电气主接线拟定泵站的电气主接线为:水库工程泵站进线为双电源供电, 一回来自 35k V 天文枢纽变电站的预留间隔, 另一回来自 110k V 江界河变电站的 35k V 预留间隔, 两回进线侧断路器采用机械和电气双重闭锁, 泵站选用两台容量为 16000k VA主变压器降压至 10.5k V 供 8 台电机用电。35k V 侧和 10.5k V 侧均采用单母线接线, 符合泵站设计规范要求。2.5 主要问题与改造措施2.5.1 问题所在大坝廊道和坝轴线保持平行位置关系, 廊道的左右两侧均设置两处出口。为保证安全, 在下层廊道设置了监测装置和启闭机, 该廊道水位常年保持在
8、库内以下1。由于该廊道施工时技术水平有限, 在正式蓄水以后出现若干漏点, 而且实际漏水量还有伴随库位升高不断增大的趋势, 致使廊道内空气无法流通, 尤其是在汛期时, 廊道中湿度水平远超标准, 处处布有积水, 对设施与线路运行均造成严重影响2。某日当工作人员到廊道中对启闭机进行操作时, 由于空气已经达到水饱和状态, 导致启动瞬间在触点位置产生火弧, 引燃控制开关, 现场人员即刻切断了总电源才有幸避免事故发生。此后, 当工作人员开启闸门时, 发现启闭机不能正常停机, 反复操作按钮无效, 不得不切断总电源进行强制性停机。2.5.2 改造措施廊道内开关设备必须及时进行改造或更换, 否则将使闸门无法正常
9、启闭, 并且时刻威胁着工作人员自身安全。针对这一实际问题, 相关技术人员会同专家通过多次试验与分析, 研制出一套具有防水功能的电子开关。启闭机主要采用电动机进行驱动, 过去的开关设备由动力电源提供电能, 两个交流接触器是系统的核心元件, 依靠控制按钮对交流接触器的启动与关闭进行控制, 使启闭机能够按要求进行下降或是上升。这种开关设备存在以下缺陷:无论是交流接触器还是按钮, 均以触电合闭的方式控制电流通断, 而在湿度较大的环境下, 触点位置极易在操作中产生电弧, 尤其是交流接触器, 因为它的接线柱间隔距离很短, 且电压较高, 为电弧的产生创造了良好条件, 容易造成火灾的发生。一般情况下, 采用通
10、用的交流接触器可以对两根火线进行控制, 倘若电源缺相, 且缺乏保护装置, 则电动机会有很大几率遭到损坏3。这一新型电子开关的作用原理为:采用变压器将动力电源转换为工作电源, 包括控制操作与保护, 开关是设有多个电子元件的电路板, 使用环氧树脂对控制箱实施密封处理, 同时由 SSR、操作装置及光继电器构成了核心部件, 其中 SSR主要负责对电路的通断进行控制;而光继电器属于一种保护元件, 确保电动机的电源在缺相时不会启动, 并且在电压快速降低时进行自锁。此外, 其内部设有的延时装置还能确保电路不会在第一时间断开, 相比传统的开关设备有很大的优势4。对于传统的开关设备而言, 由于其交流接触器在启动
11、过程中会有很大的电流, 导致电源电压大幅度降低, 在电压降低至某一数值后, 使接触器分离, 在分离的同时, 电压会恢复到正常水平, 又使接触器吸合, 重复数次, 除了会产生不同程度的火弧, 还会对接触器造成损伤, 而光继电器及其延时、自锁等功能的应用可从根本上解决这一问题。此外, 新型开关采用的操作装置为电磁感应式, 不再使用传统的按钮, 一方面使无火弧和无触点成为可能, 另一方面无需人工操作, 可从根本上保护工作人员自身安全。通过对新型防水电子开关的进一步研发、优化和实践, 实现了三项保护功能, 即过热保护、过电流保护和误操作保护。其中, 过热保护主要指的是当开关设备所处环境的设计温度大于
12、55时, 电源被开关自动切断, 确保开关设备在高温环境中不会烧坏电器;过流保护主要指的是当电动机正常运行时, 如果实际电流大小比设定值大, 则电源被开关自动切断, 避免电动机受损;而误操作保护主要是指假设在对电源进行接通以前, 现场有工作人员将开关放置在下降或者是上升的位置, 则开关不会启动, 只有在开关处在停止的位置才能启动5。3 结束语综上所述, 新型防水电子开关最大的特点就在于装置中不存在触点, 火弧没有产生条件, 而且在防水防潮的同时还能有效防止振动, 甚至在水下也是可以正常使用的。借助其以弱电流电压对高电流电压进行控制的特色, 可有效确保设备及人员安全。参考文献1梁冲锋, 王巍, 杨涛.电气设备防潮关键问题探讨J.洁净与空调技术, 2013 (04) :812. 2刘瑞廷.张河湾水库潮湿环境电气设备改造措施探索J.河北水利, 2014 (07) :40. 3叶长华.消除潮湿环境漏电的对策J.设备管理与维修, 2014 (05) :30. 4刘松林.消除潮湿环境对兆欧表测量误差的探讨J.电测与仪表, 2015 (02) :25, 21. 5方千.在潮湿和有腐蚀介质环境下设备电气布线的最佳形式J.电工技术, 2014 (11) :2223.
