王勇龍

(齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

1 水電站電氣設(shè)計概述

水電是一種新型能源，具有無污染、成本低、可持續(xù)發(fā)展等特點，作為一種清潔性能源，有著巨大的發(fā)展空間和潛力。水電站從字面意思來看就是水力發(fā)電站，它是一種將水能和動能轉(zhuǎn)化為電能的綜合性工程。水電站的發(fā)電過程是在河流高處或者將水引向高處，利用水從高處下落的沖擊力和流速帶動水輪機旋轉(zhuǎn)，將水能、動能轉(zhuǎn)化為機械能，水輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。水電站通常由擋水、引水、泄洪建筑物和電機站組成，加強水電站電氣設(shè)計，對水電站的發(fā)電、變電、配電、輸電及其控制輔助設(shè)備等進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計，可以降低電氣施工中的潛在風(fēng)險，提高水電站的電氣設(shè)備運行效率，提升水資源的利用率，提升水電站的整體運行質(zhì)量，使水電站安全、穩(wěn)定、可靠運行，便于進(jìn)行電力調(diào)峰，實現(xiàn)社會用電綜合效益的最大化。水電站的電氣設(shè)計是水電站建設(shè)的重中之重，電氣設(shè)計中的發(fā)電、變電、配電、輸電及其控制輔助設(shè)計對水電站的工程建設(shè)具有重要作用。

2 當(dāng)前水電站電氣設(shè)計中存在的問題

2.1 高壓限流保護(hù)裝置設(shè)計不完善

在一些水電站的電氣設(shè)計中，在高變壓側(cè)缺少高壓限流保護(hù)裝置或者保護(hù)裝置的熔斷器電阻過小，熔斷時間太短，不能完全發(fā)揮出保護(hù)電機的作用。由于水電站在將水能、動能轉(zhuǎn)化為電能的過程中，電壓電流很不穩(wěn)定，對變壓器的高變壓側(cè)造成損害很大，有時候高變壓側(cè)發(fā)生短路，容易將保護(hù)裝置熔斷器快速熔斷而產(chǎn)生越級跳閘，對變壓器、發(fā)電機、輸電線路等造成損傷，甚至導(dǎo)致爆炸，對水電站建筑產(chǎn)生破壞造成更大的損失。

2.2 發(fā)電機中性點接地設(shè)計不完善

很多水電站的電氣設(shè)計中，發(fā)電機中性點接地設(shè)計大多都選用消弧線圈的接地方法，這種接地方法當(dāng)發(fā)電機單相接地經(jīng)過中性點經(jīng)消弧線圈接地的電流非常小，在發(fā)電機發(fā)生單相接地故障時，只是傳遞出信號給相關(guān)管理人員后，然后上報給管理調(diào)度人員，組織相關(guān)人員啟動備用電機來轉(zhuǎn)移負(fù)荷，將出現(xiàn)問題的電機負(fù)荷減小至零后，斷開發(fā)電機開關(guān)，并停機處理，再由相關(guān)電氣設(shè)備運行維護(hù)人員進(jìn)行操作。這樣的流程比較繁瑣，不夠合理。

2.3 水輪機系統(tǒng)的電氣監(jiān)管不完善

有些水電站缺乏對水輪機系統(tǒng)的電氣監(jiān)管系統(tǒng)或者監(jiān)管技術(shù)相對落后，有些水電站還是依靠傳統(tǒng)的人力去巡視、檢查、控制水輪機系統(tǒng)的瓦溫、液位、流量、油壓油位、過速等值，對水輪機系統(tǒng)的監(jiān)控、順序控制、保護(hù)措施等依靠相關(guān)人員的經(jīng)驗、邏輯等進(jìn)行判斷，準(zhǔn)確性有待提升，且需要長時間的人員技能培養(yǎng)，消耗大量的人力財力，并且在水輪機出現(xiàn)事故時，不能在第一時間發(fā)現(xiàn)故障并及時地進(jìn)行停機處理，防止事故擴大，對水輪機系統(tǒng)的保障能力還需進(jìn)一步地提升。

3 優(yōu)化水電站電氣設(shè)計的策略

3.1 優(yōu)化高壓限流熔斷器保護(hù)裝置

在水電站電氣設(shè)計中熔斷器保護(hù)裝置雖然是非常小的設(shè)計，但是能發(fā)揮出非常大的作用。優(yōu)化設(shè)計高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置，利用其具有截流值小，開斷時間短、能力強，速動性強等特點，防止短路電流對水電站設(shè)備的沖擊損害，快速有效地保護(hù)變壓器、發(fā)電機、輸電線路等電氣設(shè)備。高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置設(shè)計要科學(xué)，要深入考慮對低壓側(cè)最大短路電流的限制、熔斷時間以及截斷電流控制，做好對水電站電氣設(shè)備的保護(hù)。

3.2 優(yōu)化發(fā)電機中性點接地方式

水電站的中性點接地方式應(yīng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用經(jīng)高阻接地變壓器的接地方式。這種接地方式在發(fā)電機的接地出現(xiàn)故障時，不用消弧線圈的綜合處理，接地電容性電流會大于接地允許值，直接傳遞反映到跳發(fā)電機開關(guān)，開關(guān)直接關(guān)閉，并進(jìn)行相應(yīng)地處理，這樣就減少各層級之間的調(diào)配處置，避免了故障信息層層傳遞出現(xiàn)的誤差，更加方便快捷地處理相應(yīng)的問題故障。

3.3 運用計算機監(jiān)控對水輪機系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)

水輪機系統(tǒng)在水力發(fā)電行業(yè)占有重要的地位，在水電站的電氣設(shè)計中要充分考慮采用國內(nèi)外先進(jìn)的計算機監(jiān)控技術(shù)對水輪機系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)。通過計算機監(jiān)控技術(shù)對水輪機系統(tǒng)的上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)等瓦溫、液位、流量、低油壓、低油位、電氣機械過速等值進(jìn)行監(jiān)管，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)與水輪機系統(tǒng)進(jìn)行簡易的數(shù)據(jù)交換，并進(jìn)行模擬邏輯判斷，實現(xiàn)對超過允許值的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警的功能，保障水輪機系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對水輪機系統(tǒng)的安全起到保護(hù)作用，避免事故的發(fā)生。

3.4 優(yōu)化進(jìn)水口回路電氣設(shè)計

水電站的廠房與進(jìn)水口的位置一般來說都有一定的距離，進(jìn)水口回路的電氣設(shè)計對發(fā)電機組的過速保護(hù)有重要作用，因此要對其進(jìn)行單獨細(xì)致考慮。在選用電磁閥的時候，不能選擇常規(guī)的二次電纜控制落快速門電磁閥，要考慮線路分壓問題，科學(xué)設(shè)置線路電阻分壓比例，也不宜選用內(nèi)阻過高的線圈，防止線圈出現(xiàn)霉斷，合理選用線圈內(nèi)阻，避免產(chǎn)生電磁閥動作故障，保障水電站安全穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

我國水資源儲量豐富，非常便于發(fā)展水電事業(yè)。伴隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們能源保護(hù)意識的提升，水電產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。在水電站的建設(shè)中，通過優(yōu)化高壓限流熔斷器保護(hù)裝置、發(fā)電機中性點接地方式、進(jìn)水口回路控制電氣設(shè)計等措施，運用計算機監(jiān)控對水輪機系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，提升水電站電氣設(shè)計的質(zhì)量，保障水電設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，提升水電站的整體運行效率。