城市电排站稳定排查分析及其备用电源改造实践.pdf

179云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2023-06-12 作者简介：谢雅婷（1987-），女，广东东莞人，工程师，主要从事水利工程管理工作。城市电排站稳定排查分析及其备用电源改造实践谢雅婷（东莞市水务工程建设运营中心，广东东莞523000）摘要：东莞市是我国经济发展重要区域，城市内部水利基础设施完善，但建设时间久远，存在许多影响水利设施正常运行的问题。通过对东莞市城市排站进行安全排查鉴定，发现主要存在配备电源比率低，防雷接地系统不完善，机电设备隐患大 3 个问题，使得城市的防洪排涝能力大大下降。针对安全鉴定结果，对城市排站备用电源进行改造，在排站设置移动电源，解决电源供应不足的问题，保证排站的正常运行。关键词：防洪排涝；城市水利；安全鉴定；电源改造中国分类号：TU998.4 文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)03-0179-04DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.045Stability Investigation and Analysis of Urban Electric Discharge Stations and Practice of Retrofitting Backup Power SourcesXIE Yating(Dongguan Water Engineering Construction and Operation Center,Dongguan 523000,China)Abstract：Dongguan is an important area for economic development in China,with well-developed water conservancy infrastructure within the city.However,its construction started early and there are many problems that affect the normal operation of water conservancy facilities.Through safety inspection and identification of urban drainage stations in Dongguan,it was found that there are three main problems:low power supply ratio,incomplete lightning protection and grounding system,and significant hidden dangers in mechanical and electrical equipment,which greatly reduce the citys flood control and drainage capacity.Based on the safety assessment results,the backup power supply for urban power stations will be renovated,and mobile power sources will be installed at the stations to solve the problem of insufficient power supply and ensure the normal operation of the stations.Keywords：flood control and drainage;urban water conservancy;safety assessment;power supply renovation0引言广东省东莞市属于东江流域，位于其下游，毗邻港澳，地理位置优越，水陆交通发达1。自上个世纪 50 年代以来，东莞市在其沿江沿海一带规划建设了超过 900 宗水利基础设施2，使得东莞市的水利建设进入全面发展时期，建设水平位于全国前列3。东莞市的防洪排涝、航运灌溉及水资源调度等水利工程设施为全市的发展保驾护航，使得该区域水资源得到充分利用，符合人与自然和谐发展的要求。然而建设年代较早的部分水利工程，随着运行时间不断累积，可能出现主体工程破旧受损，机电设备陈旧生锈等情况，一定程度上影响着水利工程的运行效率和安全4。为加强市区水利工程安全管理，使得现有水利工程与时代发展需求相协调5，需全面开展水利工程安全鉴定和改造。基于东莞市水利基础资料和运行状况，对水利工程进行梳理调查，有助于科学推进安全鉴定工作，补齐工程短板、提升工程抗风险能力，进一步推动水利深化改革6。随着时间推移，经济、科学技术的不断发展，180云南水力发电2024 年第 3 期水利工程区人口增加等各种因素影响，水利工程可能会存在防洪不满足要求、工程结构老化、金属电器设备陈旧等问题，通过及时有效的安全鉴定排查可以有效发现或防止相关问题的发生，并采取可靠的改造措施来消除安全隐患后，可以进一步防治重大安全风险。对东莞市中心城区排站进行安全排查，鉴定安全风险，基于安全鉴定结果对排站进行改造，提高东莞市水利工程质量，推动示范水利工程运行市区建设。1城市排站概况东莞四周共与广州、深圳和惠州的 9 个县级行政区接壤，属亚热带季风气候，长夏无冬，日照充足，雨量充沛，一年中最冷为 1 月份，最热为 7 月份。雨量集中在 49 月份，其中 46 月为前汛期，以锋面低槽降水为多。79 月为后汛期，台风降水活跃。常受台风、暴雨、春秋干旱、寒露风及冻害的侵袭。城巿防洪和排涝与社会的发展和人民的生命安全相关，市区的防洪排涝工作必须得到重视7。东莞市中心城区由 4 个街道组成：莞城、东城、南城和万江，自上世纪 90 年代以来相继建成了固定式机电排涝泵站 66 处 67 座、装机 165 台、总装机容量 2.63104 kW，机电排涝面积 152 km2，初步形成了以中心泵站为骨干、中小型泵站相结合，强排与自排相结合的排涝体系8。目前排涝泵站配备双电源供电仅占总数的 6%。此次以中心城区为轮廓，以范围内排涝泵站为对象，以泵站的备用电源为主线，根据排涝泵站的实际情况和运行管理需求对排涝泵站进行安全鉴定和改造。由于全市排涝泵站和水闸数量庞大，分布较广，将城区 4 个街道：莞城、东城、万江、南城及市直属单位（运河治理中心、东莞大堤管理处、南畬塱排站管理处）所辖站点作为调研范围，其中包含 91 座排站、87 座水闸，共计 178 个。2安全调研排查情况2.1泵站及主机情况莞城区5座泵站排涝能力均不满足现状需求，调研站点电机均在合理运行年限内，调研站点均有运行及维护记录、排涝运行时泵组无异常。东城区除上桥排站、上桥塘一站和上桥存塘二站不满足外、其余 32 座站点排涝能力均满足现状需求，极端天气超标暴雨排站均难以满足排涝需求。上桥排站新增机组振动和摆动严重、周屋排灌站灌溉泵组 1 台损坏、花园新村二排站 1 台污水泵故障未修理。万江区除 2 座泵站（宏远排站和坝头排站）排涝能力不满足现状需求外，其余站点均满足需求。除西塘尾排站电动机达到报废年限和高基排站电机接近报废年限外，其余站点电机均在合理运行年限内。南城区泵站排涝能力均满足现状需求，袁屋边排涝站机组故障有异常声音，篁村宏远排涝站机组出现锈蚀严重现象，白马排涝 1 站起重设备，启闭机电机锈蚀严重，其余站点运行无异常。运河管理中心和南畬塱排站管理处排站机组现状良好，无达到报废设备，无故障设备，机电设备均委托第三方进行维护。2.2高低压配电情况莞城区调研站点除博厦、新开河和万江雨水泵站满足规范外，其余泵站配电设备均为淘汰产品，且布置空间不能满足电气规范要求，存在安全隐患。站点防雷接地系统分 3 种情况：有防雷接地，但接地电阻是否达标不详；无防雷接地系统；有无防雷接地及接地电阻是否达标不详。5 座排站既无 10 kV 双电源、也无备用柴油发电机组。东城区调研站点 9 座排站配电设备为不规范产品（淘汰产品），但布置空间均满足电气规范要求，同时调研站点 1 座排站配电设备布置严重不满足规范要求。8 座排站、5 座水闸无建筑防雷接地，9 座排站低压入户端未安装避雷器，同时全部站点无防雷接地电阻检测。万江区调研站点 4 个（高基排站、西塘尾、龙通排站、坝头排站）配电设备为淘汰产品、其中高基排站布置空间也不满足现行规范，其余站点配电设备和布置空间均满足现行电气规范要求。站点防雷接地系统分两种情况：41 座站点有防雷接地网，但接地电阻是否达标不详，其余 20 座无防雷接地系统。南城区调研站点有 3 座排站站点配电设备为181谢雅婷城市电排站稳定排查分析及其备用电源改造实践淘汰产品，其余均为无淘汰产品。有 4 座排站布置空间不满足现行规范要求，其余均满足。除篁村排涝下墩站无防雷接地网，其余均有但接地电阻是否达标不详。所有站点无 10 kV 双电源、但均有备用柴油发电机组。运河管理中心调研站点配电设备无淘汰产品，11 座水闸无建筑防雷，37 座排站水闸均有防雷接地网，并有检测数据合格。13 座排站中 2 座有备用电源、4 座拆除重建、2 座不需备用电源、1 座排站基本不运行，24 座闸站或设置柴油发电机组或与排站共用备用电源，其余 11 座无备用电源。东莞大堤管理处调研站点配电设备无淘汰产品，均有防雷接地网，无检测数据但莞城水闸的低压入户端未装避雷器，2 座闸站均未设置柴油发电机组。南畬塱排站管理处所有 10 个站点均存在防雷网格偏大，引下线不足问题。下沙排站和大圳埔新排站外部电缆绝缘值不达标，经常出现故障停电。2.3闸门及启闭设备东城区鳌峙塘水闸和上桥自排闸启闭机的电动机缺失，峡口涵闸螺杆启闭机螺杆倾斜且锈蚀严重、桑园筷子河涵闸启闭机螺杆锈蚀严重、老围河自排闸钢丝绳老化迹象，其余 3 座闸门正常。万江区调研站点水闸 11 个站点启闭机无手摇装置，有2个闸站的启闭机采用电动葫芦，不规范，其余均无问题。南城区江南世家排涝站的自排闸，闸门宽高比超出 2，启闭机采用单吊点不合理，同时该闸门止水方向设置错误。运河管理中心，东莞大堤管理处以及南畬塱排站管理处闸门及启闭机状态良好。3排站现状问题经过安全鉴定排查，城区及市属单位的排站水闸普遍存在备用电源配置比率较低、防雷接地系统不完善、运行维护管理水平较低的问题，部分排站水闸存在排涝能力不足、变压器容量不足、机电设备故障、淘汰等问题。3.1备用电源配置比率低经调查统计可知，城区及市属单位 91 座排站中，除其中有 2 座为调水泵站不需设双电源（樟村泵站、中心涌调水动力泵站），只有 28 座配置了备用电源（高压双回路供电，或自备柴油发电机），占 30.8%。其中，南城 15 座排站都有备用电源，运河治理中心所辖排站 2 座有双电源，南畬塱排站管理处所辖排站 6 座设置双电源（其中 2座在建），其他街道排站备用电源配置比率很低，均为每个街道 1 座排站设置双电源。水闸主要根据内外河水位情况，进行合理调度，发挥河道自排或挡潮功能，其用电功率较小（主要用于启闭闸门）。市排站主要在河道水量较大时，通过发挥排站强排功能，解决片区内涝问题，其用电功率较大，供电性质相对重要，可按二级负荷考虑，配置备用电源。城区及市属单位 87 座水闸中，有备用电源（小型柴油发电机）的共31座，占 35.6%。3.2防雷接地系统不完善按建筑物防雷设计规范，各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置，并应采取防闪电电涌侵入的措施9。经调查统计可知，178 座排站水闸中，有 52 座无建筑防雷接地系统，22 座低压入户端未装避雷器，7 座机电设备（如电动机、发电机）外壳未作接地。另外，南畬塱排站管理处所辖排站 10 座，虽有建筑防雷接地系统，但避雷带网格大，接地阻值不满足，需进行改造。运河治理中心所辖排站水闸无建筑防雷接地共计 10个站点，均已经列入改造计划，其中海口庙水闸、竹塘水闸已经进行改造，塘厦水闸和高步塘厦水闸站在改扩建进行中。3.3机电设备隐患大部分排站排涝能力不足。此次摸排排站 91 座，其中7座排站的规模不满足现行运行工况的需求，随着东莞市城市化快速发展，排站的排涝能力已经不满足需求，同时由于几座排站均处于人口密集的老城区，在大雨情况下，此 7 座排站均存在排不及时的情况，局部出现内涝。部分排站配电设备布置不满足现行规范。有19座排站因受位置条件限制，配电房空间尺寸小，设备布置不符合规范要求，安全运行及操作检修空间不足。182云南水力发电2024 年第 3 期运行维护管理不规范。所有调研排站普遍存在无防雷检测，未按泵站技术管理规程规定定期对配电设备进行预防性试验。运行人员管理水平低，机电、金属结构及信息化设备无专业维护单位，设备运行保障性不强。站点普遍没有信息化系统，自动化程度和管理效率低。4 个街道共有 49 座排站水闸属于村级管理，问题更加明显。4备用电源改造根据排涝泵站运行情况和现状，针对存在的问题，对城区排站进行改造。同时安全鉴定范围内南城街道的所辖排站均 15 座已经设置了双电源供电及备用电源，不纳入范围，因此进行改造的排站共计 76 座。4.1城区街道电源改造方案根据各个街道区域排站的实际情况，采购箱式户外发电站，没有相应的布设存放空间，采购租用发电服务的方式，运维简单，投资少。同时运行管理方可以根据具体排站的历年运行管理中发生供电故障的频次，合理安排每个站的采购服务频次。因此根据街道所辖排站的数量和机组配电功率的范围，排站拟采用采购提供发电服务方案作备用电源方案，莞城街道备用1台移动发电车，东城街道和万江街道备用 2 台移动发电车，4.2市局直属电源改造方案市局直属排站纳入本改造工程范围的 1 个排站：莞樟路下穿桥排站，该排站供电电源为 0.4 kV，无法实现增设 1 回 10 kV 供电电源的改造，同时该站位置是市里的 1 个重要易涝点，承担任务重要。因此为该排站增设机组备用电源，采购固定式柴油发电机组。市局作为东莞水务系统主管单位，肩负着全市防洪排涝指挥调度的重任，在市局采购 1 台移动柴油发电车，作为应急储备。根据调研成果可知，运河治理中心范围内备用电源改造排站 4 座，其中 3 座已经由运河治理中心委托相关设计院设计双电源改造方案，确定了 10 kV 供电点和供电距离，其余 1 座排站护安围排站站建设年代久远，1970 年投入运行，已经运行 51 a，小（二）型，高低配电系统设备及配电房空间均不满足备用电源改造的需求，需求另选择空间进行高低压变配电系统的整体改造。南畬塱排站管理处所辖 4 个排站建设年代偏久，17 a 以上，配电房均无改造空间，因此此次改造低压配电系统、增设快速接入柜，采购移动发电服务方式。同时管理处备用 1 台移动发电车。5结束语结合东莞城区安全排查情况，加强对排站的安全管理检查，防止不规范技术改造带来安全隐患和重大安全事故。对无 10 kV 双电源或备用柴油发电机组的排站进行改造，使其具备主机设备的备用电源供电能力。在备用电源改造前，东莞市区排涝泵站配备双电源供电仅占总数的 6%。对小型的排涝泵站进行备用电源改造后，增强了排站的强排功能，保证排水运行功能不间断，排水效率得到了大大提升，洪涝问题得到了解决。之后还需对不满足现状排涝能力或存在设备布置不满足规范要求的排站，在条件具备时进行增容技术改造或缺陷专项改造或重建；对存在淘汰配电设备的站点进行专项改造，对严重不满足现行规范要求的站点重建。总之，在安全排查之后，应关注安全排查鉴定结果，规划设计安全措施并尽快实施，助力排站运行安全。参考文献：1 甘建文，刘小玲.珠三角农村产业发展的水环境动态效应分析：以东莞市水乡片为例J.中国农村水利水电，2016（7）：62-66+71.2 欧阳媛.基层水利统计工作的困境与突破：以东莞市为例J.水利发展研究，2014，14（11）：106-107+111.3 黄柏青.广东：打响民生水利品牌 为建设“幸福广东”提供水利支撑J.中国水利，2011，（24）：79.4 杜受富，余时芬.水利工程安全第三方监督管理模式初探J.人民长江，2017，48（18）：82-85.5 左其亭，纪义虎，马军霞，等.人与自然和谐共生的水利现代化建设体系及实施路线图J.人民黄河，2021，43（6）：1-5.6 方卫华，陈允平，钱雨佳.基于水利改革发展总基调的小型水库安全管理研究J.中国农村水利水电，2020（8）：193-197.7 李曦亭，王磊之，王银堂，等.基于安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接研究J.河海大学学报自然科学版，2023，51（2）：150-156.8 郑冬燕.东莞市城市洪水管理对策 J.人民珠江，2009，30（5）：44-46.9 马稳，杨兵，邱天珍.鸭河口水库防雷工程改造处理J.河南水利与南水北调，2015（02）：60-61.