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[摘要] 本文介绍了变电站自行设计改造蓄水池排水装置，并附加了保护停机系统，较好地解决了汛期电缆沟及蓄水池排水遇到的操作难题，适合变电站及其他防涝场所推广应用。
[关键词] 蓄水池 自动排水 保护停机 应用
1.引言
变电站电气设备和高、低压电缆必须保持良好的绝缘性能，而潮湿积水是破坏设备绝缘性能的重要因素。中原油田分公司供电管理处金堤变电站地处黄河滩防洪区内，汛期雨水充足，经常遭遇大雨或雷雨天气，蓄水池大量存水，需要及时地将积水排出电缆沟和蓄水池，保证电气设备和高、低压电缆不会被雨水浸泡。
2.以往做法及存在问题
变电站排水大都采用潜水泵集中排水，蓄存在电缆沟、变压器池和地面等处的积水，按照排水设计流向蓄水池，当遇有雨水天气时，变电站值班人员需要及时观察水位上升情况，并手动开启潜水泵电源，潜水泵作用将蓄水池内积水抽出排至站外下水管网，因潜水泵不能自动停机，变电站值班人员需经常观察蓄水池内水位，当蓄水池内积水排空后需手动停机，完成蓄水池排水操作。
从以上操作过程中，可以看到，以往的操作主要存在四个方面的问题：
一是实际操作困难。变电站蓄水池一般设计在站内四周角落位置，既是考虑电缆沟汇集的终端地势的合理位置，也是方便积水排向站外下水管网的有利位置，但却距离变电站主控室和人员值班地点较远，蓄水池需要排水时大都为恶劣雨水天气，变电站值班人员不仅在远距离往返观察水位时，需要穿行于电气设备之间，给人身安全带来风险，并且此时，往往是电网系统正处于运行故障频发时段，需要变电站值班人员密切关注电网运行状况并及时配合电网操作，而无法抽身观察蓄水池水位情况，就可能造成蓄水池排水系统开、关机不及时。
二是影响电网安全运行。现有排水系统开机、关机都不能自动控制，需操作人员认真、及时地观察蓄水池水位，判断是否开始排水或停止排水，可能会因为开、关机不及时而造成电气设备的损坏，甚至造成电网运行事故。排水不及时而使电气设备和电力电缆长时间在水中浸泡，容易引起直流接地现象，甚至有引发开关误动作、电缆爆炸等事故的可能；关机不及时会造成潜水泵空转发热，直至电机烧毁等情况的发生。
三是造成不必要的经济损失。据统计数据显示，2007年以来，仅金堤变电站因潜水泵关机不及时，导致潜水泵烧坏事故就曾发生过7次，中原油田分公司供电管理处全处因同类原因造成潜水泵烧坏事故20余起，不得不进行更换；2008年，濮阳市遭遇了一次前所未有的暴雨天气，降水量最高达到了70mm以上,洪区内变电站均受到了不同程度的影响，黄河水源变电站地势较低，受周围环境影响，电缆沟内反复积存来自外界和地表的淤水，因未及时采取排水措施而使电缆长时间浸泡在水中，造成水厂一路6KV电源电缆存在隐患，不得不更换电缆，给单位造成了不必要的经济损失。
四是影响正常生产运行。一般变电站值班是轮班制，按照固定值班表更替值班人员，白天站内最多能保证4人值守，夜间站内值班人员更少。如果潜水泵烧坏需要更换，在人员不足、物料储备不够的情况下，很容易造成不能及时修理或更新的情况发生；即使正常情况下，更换好一台新的潜水泵，也需要3名男同志花费1-2小时的时间才能完成；如果潜水泵烧坏未及时更换，遇有阴雨天气的恶劣情况下，更是会影响到防洪排涝顺利进行和正常的电力生产运行，并且会给变电站值班人员的人身安全造成一定的危险。
3.改造原理
分析以上存在的问题，急需对传统做法进行改进，在不改变原有蓄水池位置及整体结构的基础上，遵照节支节能和安全可靠原则，以低成本改造解决以上问题，即利用一个水位控制器测量水位，实现对潜水泵开、关机控制，如图所示：
从接线图中可以看到，改造后的水泵是在原有基础上加装了一个水位检测和电源控制系统，利用交流接触器扩展容量。水位控制器使用红、黄、绿三色探头采集水位信号，红色探头的位置设计为开机水位，黄色探头的位置设计为关机水位，绿色探头放在水池的最低位，与水池底部接触。用三相橡皮电缆一端连接水位控制器红、黄、绿三色端口，另一端分别对应连接三个探头。依照所需水位深度，最低处固定绿线对应的探头。设计停机水位处（水泵停机处）对应固定黄线对应的探头，设计开机水位处（水泵启动处）对应固定红线对应的探头。固定探头处用PVC管做固定标尺（固定在水池壁上），这样一台全新的自动水位控制排水泵就诞生了。
自动控制排水装置的具体工作原理是：空气开关K1和K2处于合闸状态，当水位上升到开机水位（即红探头处）时，水与探头接触，控制器自动启动发出开机指令，潜水泵开始工作；当水位下降到停机水位（即黄色探头处）时，水与探头脱离接触，控制器自动保护发出关机指令，潜水泵停止工作。由此，潜水泵完全实现了按照检测水位自动控制，既能保证潜水泵及时抽排积水，又能在排空水后自动停机，达到了预期目的，很好地解决了以往做法存在的问题。
4.改造难点
在改造过程中，需要解决的的难点及注意事项：
一是對原有的电源控制箱进行改造。在加装潜水泵排水保护控制器时，需要将原有的空气开关拆除并重新布线，在拆除空气开关时应注意相序链接，要在拆除过程中将空气开关两侧的相序分别做好标记，以免在加装控制器时发生接线错误，造成电机反转等不良后果。
二是控制器探头的安装与调试。加装的控制器探头必须牢固固定在水池内，按照预定的指示水位控制潜水泵工作状态，如果探头位置因固定不牢发生偏移，将导致控制器误动作。有条件的情况下可以在安装完毕后仔细调试探头位置，也可以在首次使用时注意观察控制器工作状态，若工作位置不合理则需要及时调整。
三是探头选材要合理、耐用。在实际应用过程中，蓄水池内深入的控制器探头长时间与水接触，探头部位可能会发生锈蚀现象，在选材时要注意最好选用专用碳棒探头，并且要定期检查探头状况，查看是否发生锈蚀，当发生锈蚀危及正常工作时应及时更换。
5.结论
通过改造，在潜水泵交流回路中，利用水位控制器测量水位并控制潜水泵工作状态，实现了蓄水池内潜水泵的自动开、停机控制，实现了无人操作、工作准确，节约了能源，避免了损失，保证了变电站值班人员和电气设备的安全，对电网的平稳运行起到了积极的作用。
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[关键词] 蓄水池 自动排水 保护停机 应用
1.引言
变电站电气设备和高、低压电缆必须保持良好的绝缘性能，而潮湿积水是破坏设备绝缘性能的重要因素。中原油田分公司供电管理处金堤变电站地处黄河滩防洪区内，汛期雨水充足，经常遭遇大雨或雷雨天气，蓄水池大量存水，需要及时地将积水排出电缆沟和蓄水池，保证电气设备和高、低压电缆不会被雨水浸泡。
2.以往做法及存在问题
变电站排水大都采用潜水泵集中排水，蓄存在电缆沟、变压器池和地面等处的积水，按照排水设计流向蓄水池，当遇有雨水天气时，变电站值班人员需要及时观察水位上升情况，并手动开启潜水泵电源，潜水泵作用将蓄水池内积水抽出排至站外下水管网，因潜水泵不能自动停机，变电站值班人员需经常观察蓄水池内水位，当蓄水池内积水排空后需手动停机，完成蓄水池排水操作。
从以上操作过程中，可以看到，以往的操作主要存在四个方面的问题：
一是实际操作困难。变电站蓄水池一般设计在站内四周角落位置，既是考虑电缆沟汇集的终端地势的合理位置，也是方便积水排向站外下水管网的有利位置，但却距离变电站主控室和人员值班地点较远，蓄水池需要排水时大都为恶劣雨水天气，变电站值班人员不仅在远距离往返观察水位时，需要穿行于电气设备之间，给人身安全带来风险，并且此时，往往是电网系统正处于运行故障频发时段，需要变电站值班人员密切关注电网运行状况并及时配合电网操作，而无法抽身观察蓄水池水位情况，就可能造成蓄水池排水系统开、关机不及时。
二是影响电网安全运行。现有排水系统开机、关机都不能自动控制，需操作人员认真、及时地观察蓄水池水位，判断是否开始排水或停止排水，可能会因为开、关机不及时而造成电气设备的损坏，甚至造成电网运行事故。排水不及时而使电气设备和电力电缆长时间在水中浸泡，容易引起直流接地现象，甚至有引发开关误动作、电缆爆炸等事故的可能；关机不及时会造成潜水泵空转发热，直至电机烧毁等情况的发生。
三是造成不必要的经济损失。据统计数据显示，2007年以来，仅金堤变电站因潜水泵关机不及时，导致潜水泵烧坏事故就曾发生过7次，中原油田分公司供电管理处全处因同类原因造成潜水泵烧坏事故20余起，不得不进行更换；2008年，濮阳市遭遇了一次前所未有的暴雨天气，降水量最高达到了70mm以上,洪区内变电站均受到了不同程度的影响，黄河水源变电站地势较低，受周围环境影响，电缆沟内反复积存来自外界和地表的淤水，因未及时采取排水措施而使电缆长时间浸泡在水中，造成水厂一路6KV电源电缆存在隐患，不得不更换电缆，给单位造成了不必要的经济损失。
四是影响正常生产运行。一般变电站值班是轮班制，按照固定值班表更替值班人员，白天站内最多能保证4人值守，夜间站内值班人员更少。如果潜水泵烧坏需要更换，在人员不足、物料储备不够的情况下，很容易造成不能及时修理或更新的情况发生；即使正常情况下，更换好一台新的潜水泵，也需要3名男同志花费1-2小时的时间才能完成；如果潜水泵烧坏未及时更换，遇有阴雨天气的恶劣情况下，更是会影响到防洪排涝顺利进行和正常的电力生产运行，并且会给变电站值班人员的人身安全造成一定的危险。
3.改造原理
分析以上存在的问题，急需对传统做法进行改进，在不改变原有蓄水池位置及整体结构的基础上，遵照节支节能和安全可靠原则，以低成本改造解决以上问题，即利用一个水位控制器测量水位，实现对潜水泵开、关机控制，如图所示：
从接线图中可以看到，改造后的水泵是在原有基础上加装了一个水位检测和电源控制系统，利用交流接触器扩展容量。水位控制器使用红、黄、绿三色探头采集水位信号，红色探头的位置设计为开机水位，黄色探头的位置设计为关机水位，绿色探头放在水池的最低位，与水池底部接触。用三相橡皮电缆一端连接水位控制器红、黄、绿三色端口，另一端分别对应连接三个探头。依照所需水位深度，最低处固定绿线对应的探头。设计停机水位处（水泵停机处）对应固定黄线对应的探头，设计开机水位处（水泵启动处）对应固定红线对应的探头。固定探头处用PVC管做固定标尺（固定在水池壁上），这样一台全新的自动水位控制排水泵就诞生了。
自动控制排水装置的具体工作原理是：空气开关K1和K2处于合闸状态，当水位上升到开机水位（即红探头处）时，水与探头接触，控制器自动启动发出开机指令，潜水泵开始工作；当水位下降到停机水位（即黄色探头处）时，水与探头脱离接触，控制器自动保护发出关机指令，潜水泵停止工作。由此，潜水泵完全实现了按照检测水位自动控制，既能保证潜水泵及时抽排积水，又能在排空水后自动停机，达到了预期目的，很好地解决了以往做法存在的问题。
4.改造难点
在改造过程中，需要解决的的难点及注意事项：
一是對原有的电源控制箱进行改造。在加装潜水泵排水保护控制器时，需要将原有的空气开关拆除并重新布线，在拆除空气开关时应注意相序链接，要在拆除过程中将空气开关两侧的相序分别做好标记，以免在加装控制器时发生接线错误，造成电机反转等不良后果。
二是控制器探头的安装与调试。加装的控制器探头必须牢固固定在水池内，按照预定的指示水位控制潜水泵工作状态，如果探头位置因固定不牢发生偏移，将导致控制器误动作。有条件的情况下可以在安装完毕后仔细调试探头位置，也可以在首次使用时注意观察控制器工作状态，若工作位置不合理则需要及时调整。
三是探头选材要合理、耐用。在实际应用过程中，蓄水池内深入的控制器探头长时间与水接触，探头部位可能会发生锈蚀现象，在选材时要注意最好选用专用碳棒探头，并且要定期检查探头状况，查看是否发生锈蚀，当发生锈蚀危及正常工作时应及时更换。
5.结论
通过改造，在潜水泵交流回路中，利用水位控制器测量水位并控制潜水泵工作状态，实现了蓄水池内潜水泵的自动开、停机控制，实现了无人操作、工作准确，节约了能源，避免了损失，保证了变电站值班人员和电气设备的安全，对电网的平稳运行起到了积极的作用。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”