韋添耀

摘要：水電站的電氣設(shè)備在日常的運(yùn)行中，將遇到一系列的問(wèn)題。因此對(duì)水電站電氣進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，能夠有效的保障水電站的長(zhǎng)期發(fā)展，筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水電站電氣一次改造設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的探析，望能為水電站的發(fā)展提供微薄之力。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣；一次改造；設(shè)計(jì)

水電站的發(fā)現(xiàn)原理是將水能通過(guò)設(shè)備轉(zhuǎn)換為電能。使用水庫(kù)進(jìn)行擋水及泄水等處理，當(dāng)水庫(kù)內(nèi)的水流進(jìn)水電站的引水系統(tǒng)后，通過(guò)設(shè)備機(jī)組的不斷運(yùn)作，進(jìn)而將水能轉(zhuǎn)換為電能，最后通過(guò)電網(wǎng)系統(tǒng)為社會(huì)提供電能。本文著重分析水電站電氣一次改造的設(shè)計(jì)。

1.相關(guān)概念的介紹

1.1設(shè)備電氣的接線

對(duì)于電氣的接線通常分為一次接線與二次接線。水電站的主接線主要是指發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、電流互感器、隔離開(kāi)關(guān)、母線及線路之間的正常連接，進(jìn)而保證了正常的電力生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換及運(yùn)輸?shù)裙ぷ?。一次接線是水電站的主體，它能夠直接的體現(xiàn)和影響水電站的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、技術(shù)水平等，以水電站電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的效益為設(shè)計(jì)原則，并將動(dòng)能的性質(zhì)、周邊水文條件、建設(shè)規(guī)模、當(dāng)前地形的運(yùn)輸條件、接入電氣系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)及整體布線等進(jìn)行充分的考慮。

1.2接線的形式分類

電氣一次接線通常應(yīng)結(jié)合水電站及電力系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)確定。通常10至110千伏的接線形式主要采取無(wú)匯母流線的接線方式及有匯母流線的接線方式，無(wú)匯母流線的接線方式主要包括多角度接線、變壓器單元接線及橋形接線等，而有匯母流線的接線方式主要包括單母線、中母線分段、雙母線及旁路開(kāi)關(guān)等。

1.3主變壓器與發(fā)電機(jī)

主變壓器與發(fā)電機(jī)的科學(xué)連接主要有以下三種方式：?jiǎn)卧泳€、擴(kuò)大型單元接線以及聯(lián)合單元接線等。通常為了有效的控制發(fā)電機(jī)的連線出口安全，可將斷路器安裝在其出口接線上。為了防止發(fā)電機(jī)在強(qiáng)電環(huán)境中作業(yè)不被燒壞，應(yīng)將變壓器接地進(jìn)而發(fā)電機(jī)接地，將發(fā)電機(jī)與變壓器之間采取離相封閉母線等進(jìn)行有效聯(lián)接[1]。

2.水電站電氣改造的必要條件分析

隨著水電站的不斷運(yùn)營(yíng)，電氣設(shè)備及相關(guān)附屬器械都將逐漸陳舊老化，進(jìn)而不能完全保證發(fā)電的效益、安全發(fā)電以及供電的持續(xù)可靠性。對(duì)此應(yīng)進(jìn)行水電站電氣的改造，而進(jìn)行水電站電氣改造前，應(yīng)對(duì)改造的必要性進(jìn)行調(diào)查，存在以下幾個(gè)方面的，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改造：一是，個(gè)別水電站采取的分期建設(shè)，投入的主變壓器的型號(hào)、性能及容量均存在較大的差異，無(wú)法滿足實(shí)際運(yùn)行要求；二是常用的油斷路器，隨著使用年限的增加，或日常運(yùn)行中出現(xiàn)短路等，以致設(shè)備老化、變形及漏油嚴(yán)重的情況嚴(yán)重，且與之配套使用的相關(guān)操作系統(tǒng)，往往是電磁式，進(jìn)而隨著使用年限的增加其可靠性降低，且配件落伍難以購(gòu)買；三是母線在滿載流量或過(guò)載流量下進(jìn)行工作，其可靠性低，且穩(wěn)定性差；四是通常情況下使用單母線接線的方式進(jìn)行主變高及低壓側(cè)的接線，而斷路器沒(méi)有正確的在主變低壓進(jìn)行安裝，以致可靠性不強(qiáng)且不便操作，電能損耗較大；五是配電裝置型號(hào)混搭，存在嚴(yán)重的浪費(fèi)連接電纜的情況，是水電站的正常運(yùn)行及維修帶來(lái)了不便?？傊纳圃O(shè)備老化的情況即是水電站電氣改造的主要目的，進(jìn)而有效的提高水電站的發(fā)電可靠性，增強(qiáng)水電站的整體效益，加強(qiáng)蓄水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能等。

3.水電站電氣一次改造的基本原則分析

水電站點(diǎn)的電氣改造應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)規(guī)程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，應(yīng)充分將水電站的情況進(jìn)行考慮，進(jìn)而有效控制項(xiàng)目工期，并以最低的成本投入獲取最好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1合理可行性原則

進(jìn)行水電站的電氣改造時(shí)，往往受到一些不可變更或不宜變更的條件制約，進(jìn)行電氣改造應(yīng)充分考慮水電站的具體情況，進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，另外設(shè)計(jì)方案應(yīng)保證符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2科學(xué)技術(shù)性原則

在合理可行的基礎(chǔ)上，采取新型技術(shù)、機(jī)械設(shè)備及新型材料等對(duì)水電站的不足進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。

3.3經(jīng)濟(jì)性原則

在進(jìn)行電氣改造時(shí)，對(duì)于一次性投資的電氣設(shè)備如斷路器及隔離開(kāi)關(guān)等應(yīng)盡量節(jié)約配設(shè)，盡量做到主接線簡(jiǎn)要；主變壓器的選擇應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理，不建議增大電能損失，切實(shí)保障電氣系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行，使得年發(fā)電量得到顯著提升，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于特殊情況可特殊處理[2]。

4.水電站電氣一次改造的內(nèi)容分析

科學(xué)的水電站電氣一次改造其設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)方面：一是討論與修改原先主接線方案；二是結(jié)合新設(shè)計(jì)的主接線方案進(jìn)行引接廠用電和調(diào)節(jié)接線方式；三是計(jì)算短路電流，小型水電站的技改往往不會(huì)發(fā)生太多的變動(dòng)；四是選擇合理的且符合原有電氣設(shè)備條件的新型替代品；五是進(jìn)行高壓開(kāi)關(guān)柜的配置接線改造；六是設(shè)計(jì)屋內(nèi)外配電裝置布設(shè)圖進(jìn)行改造等。與一次改造相關(guān)的電氣二次改造、通信、照明、給排水等進(jìn)行改造，除了二次改造外，其他只需進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁?/p>

4.1改造電氣主接線的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

對(duì)水電站進(jìn)行電氣改造后，能夠有效的提升安全運(yùn)行與靈活操作等，并可采用多種不同運(yùn)行方式，具有良好的投切速度，適用性強(qiáng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2廠用電的科學(xué)設(shè)計(jì)

結(jié)合水電站的實(shí)際情況，科學(xué)的選擇適合的廠用變壓器，廠用變壓器應(yīng)具備良好的保護(hù)外殼、降溫風(fēng)扇及溫控設(shè)備，且應(yīng)滿足自起動(dòng)壓降與單臺(tái)容量滿足最大負(fù)荷。另外，應(yīng)具有自動(dòng)投入設(shè)備與備用電源，進(jìn)而使設(shè)備能夠正常運(yùn)行，有效提高運(yùn)行的安全性及可靠性。

4.3重要一次設(shè)備的選擇標(biāo)準(zhǔn)分析

4.3.1主變壓器的選擇

水電站中的多個(gè)主變壓器應(yīng)具有相同的容量、抗阻百分?jǐn)?shù)等，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行。使用新型材料與新工藝、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等制作主變壓器，能夠有效的將空載損耗及短路損耗進(jìn)行控制。若原有變壓器的容量滿足改造要求，則可使用相關(guān)技術(shù)，將其改造成為節(jié)能變壓器。

4.3.2高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的更替

將沒(méi)有“五防”設(shè)施的固定式開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行淘汰，選用XGN-10等新型的開(kāi)關(guān)柜，新型開(kāi)關(guān)柜具有可靠性強(qiáng)、體積小等優(yōu)勢(shì)，然而造價(jià)較高。使用真空斷路器代替少油斷路器，選用新型隔離開(kāi)關(guān)，并設(shè)置“五防”裝置。在方案的選擇上應(yīng)傾向于經(jīng)濟(jì)合理的方案，也降低了土建的工作量。

4.3.3低壓交流、直流電源設(shè)備的更換

對(duì)于廠用的配電盤、變出線斷路器及母線連接斷路器等，應(yīng)選擇合適的型號(hào)，并在主廠房及副廠房、電纜層、安裝間、尾水閘門室、高位油箱室及中控室等處準(zhǔn)確設(shè)置檢修配電線及動(dòng)力配電箱等，進(jìn)而有效的對(duì)相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行及動(dòng)力用電檢修進(jìn)行控制，另外采用合適的斷路器作為配電箱的進(jìn)線與分接之間的控制開(kāi)關(guān)。

在以往的水電站中，主要使用鉛酸蓄電池組設(shè)計(jì)成直流電源，其弊端在于占地面積大。在進(jìn)行電氣改造時(shí)，則可選擇科學(xué)的免維修式蓄電池柜進(jìn)行代替，進(jìn)而滿足水電站對(duì)于事故照明以及合閘控制的相關(guān)要求。在普通水電站的電氣改造工作中，工作的重點(diǎn)一般是集中在設(shè)備改造方面以及主接線改造，總體來(lái)說(shuō)要基本保證水電站的大致路線、電線結(jié)構(gòu)走向不發(fā)生變化，而且不應(yīng)當(dāng)對(duì)水電站內(nèi)的照明設(shè)施、電壓保護(hù)措施及接地設(shè)置做出太多的改動(dòng)。盡量多利用適合標(biāo)準(zhǔn)要求的氧化鋅性避雷裝置來(lái)替換以前使用的閥型避雷裝置，這是因?yàn)檠趸\型避雷裝置占用面積小、保護(hù)性能強(qiáng)、放電時(shí)間短還有使用周期更長(zhǎng)[3]。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)水電站進(jìn)行技術(shù)及設(shè)施改造工作，具有較大的必要性和較好的經(jīng)濟(jì)效益。在改造工作中，要遵循上述多項(xiàng)原則，利用新型技術(shù)、新型設(shè)施對(duì)原有的不符合現(xiàn)有情況的老舊設(shè)施和技術(shù)進(jìn)行替換，這樣可以大幅提升水電站設(shè)備的運(yùn)作性能，同時(shí)減少了故障概率，盡可能地減少了安全隱患，大量減少了設(shè)備檢測(cè)維修資金，增加了使用壽命，為水電站的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了極大的好處。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新萍.水電站電氣一次改造設(shè)計(jì)研究[J].科技與企業(yè)，2013，08：115+118.

[2]包曉暉，柯慕嵐.澎水水電站電氣一次改造設(shè)計(jì)與分析[J].水電站設(shè)計(jì)，2012，01：39-41.

[3]周逸萍.越南嘉興水電站電氣一次設(shè)計(jì)[A].廣西水力發(fā)電工程學(xué)會(huì).南方十三?。▍^(qū)、市）水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)聯(lián)絡(luò)會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C]，2009：5.