張育輝 廣東珠榮工程設(shè)計(jì)有限公司

在水電站的運(yùn)營(yíng)過(guò)程之中，電氣主接線是非常重要的組成內(nèi)容。設(shè)計(jì)主接線時(shí)，必須結(jié)合實(shí)際情況，從地形、電力、樞紐布置等方面考慮，保證主接線的可靠性和穩(wěn)定性。在運(yùn)用時(shí)要結(jié)合實(shí)際，優(yōu)化調(diào)試方案，確保水電站工作順利開(kāi)展。

1.優(yōu)化原則

水電站的電氣主接線設(shè)計(jì)，直接影響整個(gè)水電站的運(yùn)營(yíng)，因此電氣主接線必須按經(jīng)濟(jì)性、靈活性和可靠性的原則，選擇最佳方案，為水電站的健康運(yùn)營(yíng)奠定基礎(chǔ)。

1.1 可靠性原則

在檢修斷路器時(shí)不能對(duì)供電系統(tǒng)造成影響。在母線出現(xiàn)故障、斷路器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要保證停運(yùn)時(shí)間的和停運(yùn)次數(shù)，盡量縮短停運(yùn)時(shí)間，降低停運(yùn)頻率。將停運(yùn)時(shí)間縮短在最小，保障水電站的經(jīng)濟(jì)利益。

1.2 靈活性原則

設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)應(yīng)保證擴(kuò)建工作的靈活性、檢查維修工作的靈活性、調(diào)度工作的靈活性。工作人員在調(diào)度時(shí)，切除相關(guān)路線要保障運(yùn)行模式的調(diào)度工作，減少隔離開(kāi)關(guān)的操作頻率。在檢修設(shè)備時(shí)要靈活地停運(yùn)繼電保護(hù)設(shè)備和斷路器，在進(jìn)行安全檢查時(shí)，要保證電力系統(tǒng)的有效運(yùn)營(yíng)，杜絕出現(xiàn)停運(yùn)電力系統(tǒng)，影響用戶正常用電的情況。

1.3 經(jīng)濟(jì)型原則

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，水電站競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。要保證水電站的有效運(yùn)營(yíng)，提升水電站經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，必須要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)型的原則。設(shè)計(jì)方案要簡(jiǎn)潔大方，節(jié)約費(fèi)用，在安裝繼電保護(hù)設(shè)備或者是二次回路時(shí)，能夠簡(jiǎn)單進(jìn)行，避免繁瑣復(fù)雜，有效節(jié)約水電站的財(cái)力和人力，將成本支出降到最低。不論是主接線設(shè)計(jì)還是設(shè)備采購(gòu)，都要在保證運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的基礎(chǔ)上開(kāi)展，不能為了節(jié)約成本，而忽視了最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

堅(jiān)持以上三個(gè)原則，合理科學(xué)開(kāi)展主接線設(shè)計(jì)工作，保證設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，從而推動(dòng)水電站事業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

2.優(yōu)化水電站主接線電氣設(shè)計(jì)

水電站的運(yùn)營(yíng)體系中，主變壓器是非常重要的組成部分，優(yōu)化水電站主接線電氣設(shè)計(jì)可從主變壓器的發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接線和升高電壓側(cè)的接線方式進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 主變壓器的發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接線方式

一是單元接線。在主變壓器下方，兩條支線需進(jìn)行有效連接。一條支線連接發(fā)電機(jī)組，一條支線連接變壓器。使用單元接線，可以有效借助線路進(jìn)行分流，增強(qiáng)主接線可靠性，主變壓器和發(fā)電機(jī)的容量要保持一致性，杜絕因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)功率過(guò)高，使連接路線過(guò)熱，產(chǎn)生故障。單元接線對(duì)高壓斷路器數(shù)量有一定的要求，經(jīng)濟(jì)成本較高，但目前我國(guó)的水電站，主變壓器數(shù)量少，相對(duì)高壓斷路器數(shù)量少，采用單元接線所需成本都在可控范圍內(nèi)，性價(jià)比較高。

二是母單線和單母線分段接線（如圖1所示）。部分水電站會(huì)借助單母線接地的便捷操作方式，但這種操作模式也有一定的缺點(diǎn)，如母線一旦產(chǎn)生故障，為了保證工作的安全性，就會(huì)將水電站的所有運(yùn)營(yíng)機(jī)組進(jìn)行停運(yùn)。單母線分段接地，就是并聯(lián)不同的母線，即便有一段母線產(chǎn)生了故障，也可以啟用備用線路，保證水電站的正常供電。在實(shí)際運(yùn)用中，將電氣設(shè)備之間的干擾力度降低，能有效地提升主接線設(shè)計(jì)質(zhì)量。

圖1 母單線和單母線分段接線

2.2 高電壓側(cè)的接線方式

一是線路變壓器組接線。借助外加導(dǎo)流線路，能促進(jìn)變壓器工作效率有效提升，因連接導(dǎo)線的電阻有限，經(jīng)常會(huì)造成變壓器短路。如變壓器發(fā)生了故障，需要將全站停電進(jìn)行維修，靈活性和可靠性低。

二是橋形接線。借助橋形接線，能夠有效地將發(fā)電功率進(jìn)行平衡。橋形分別為內(nèi)橋和外橋。外橋接線，一般用來(lái)處理切合變壓器，或者是水電站的調(diào)峰工作。對(duì)于發(fā)電量較大的水電站，則不使用這種接線方式。內(nèi)橋連接，主要是為了實(shí)現(xiàn)備用價(jià)值，一旦母線產(chǎn)生故障，就可以進(jìn)行內(nèi)橋連接，實(shí)現(xiàn)區(qū)域短路，無(wú)需全站停運(yùn)，也可以開(kāi)展維修工作。

三是單母線接線與單母線分段接線。單母線接線，接線簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。但可靠性差，母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止運(yùn)行，造成全站停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。母線接線只用在回路出線少，并且沒(méi)有重要負(fù)荷的電站中，不適用于大型水電站。

單母線分段接線可以提高供電可靠性和靈活性，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不會(huì)造成全站停電。

在實(shí)際運(yùn)用中，選擇合適的接線方式，能有效地提升工作效率，減少因故障帶來(lái)的影響。

結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，以某水電站為例，進(jìn)行水電站主接線方式下調(diào)試方案的優(yōu)化分析。

3.水電站首臺(tái)機(jī)組調(diào)試

3.1 首臺(tái)機(jī)組調(diào)試

和首臺(tái)機(jī)組投運(yùn)相關(guān)的設(shè)備都需進(jìn)行同步投運(yùn)，具體包括公用系統(tǒng)設(shè)施、電氣一次設(shè)施、輔助機(jī)械、電氣二次設(shè)施。分析水電站的設(shè)備布置情況和主接線圖紙，由于廠房空間有限，設(shè)備布置存在緊湊的情況，吊裝設(shè)備時(shí)存在一定的難度。這時(shí)需要一次性完成靜態(tài)調(diào)試工作。

3.2 應(yīng)對(duì)策略

某水電站的設(shè)備數(shù)量和種類較多，在調(diào)試設(shè)備時(shí)，工作量較大，時(shí)間較短，點(diǎn)多面廣。因此要對(duì)投入的資源進(jìn)行合理的安排，銜接好各個(gè)單位的工作，保證不同系統(tǒng)調(diào)試的有效制約，這是首臺(tái)機(jī)組的重點(diǎn)工作。

一是機(jī)構(gòu)的設(shè)置。針對(duì)首臺(tái)機(jī)組投運(yùn)，要開(kāi)展界面調(diào)試工作，明確劃分職責(zé)，保證各個(gè)單位的有效協(xié)調(diào)，才能促進(jìn)調(diào)試工作的順利完成。組織指揮部，將建管局負(fù)責(zé)人作為總指揮，對(duì)調(diào)試總負(fù)責(zé)人進(jìn)行明確，組成完整的調(diào)試小組，包括安裝機(jī)電的項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人、電站的負(fù)責(zé)人以及調(diào)試總負(fù)責(zé)人等等。根據(jù)分系統(tǒng)，建立不同職責(zé)的調(diào)試小組。由施工的單位開(kāi)展調(diào)試工作，由監(jiān)理進(jìn)行驗(yàn)收，借助第三方機(jī)構(gòu)，進(jìn)行調(diào)試復(fù)核。

二是技術(shù)方案。在啟動(dòng)水電站機(jī)組之前，調(diào)試工作主要有以下內(nèi)容。用電系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站、直流系統(tǒng)、繼電保護(hù)、調(diào)速器、進(jìn)水口設(shè)施、監(jiān)控系統(tǒng)、封閉母線、技術(shù)供水、通信系統(tǒng)。在調(diào)試時(shí)，要將用電系統(tǒng)和直流系統(tǒng)作為核心內(nèi)容，要優(yōu)先處理這兩部分的內(nèi)容。做好這兩項(xiàng)內(nèi)容的調(diào)試工作，才能保障后續(xù)調(diào)試工作的有序開(kāi)展，繼續(xù)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試。

在調(diào)試時(shí)，開(kāi)關(guān)站電氣二次調(diào)試需要大量的工作，工作人員要提前完成地下設(shè)備的高壓試驗(yàn)和開(kāi)關(guān)站的調(diào)試，杜絕電氣二次調(diào)試的過(guò)程中，造成干擾。在開(kāi)展其他調(diào)試工作時(shí)，要做到同時(shí)進(jìn)行。

不論從事哪一個(gè)調(diào)試工作，各個(gè)流程都必須要進(jìn)行無(wú)縫銜接。明確工作人員的具體職責(zé)，明確分工，職責(zé)到人，以天為單位，進(jìn)行具體調(diào)試，保證首臺(tái)機(jī)組的發(fā)電需求。

4.后續(xù)投運(yùn)實(shí)驗(yàn)工作

在調(diào)試后續(xù)機(jī)組時(shí)，一定要分配好調(diào)試任務(wù)，盡量避免對(duì)已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)的機(jī)組造成影響。堅(jiān)持安全調(diào)試原則，避免出現(xiàn)安全事故。盡量在最短的時(shí)間之內(nèi)，完成調(diào)試工作，同時(shí)保證調(diào)試的整體質(zhì)量。

4.1 試驗(yàn)所帶來(lái)的后果

在試驗(yàn)二號(hào)機(jī)組的過(guò)程中，一號(hào)機(jī)組需要停止運(yùn)營(yíng)；在試驗(yàn)四號(hào)機(jī)組時(shí)，三號(hào)機(jī)組需要停止運(yùn)營(yíng)。一號(hào)機(jī)組和三號(hào)機(jī)組，已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，一旦停止工作，會(huì)對(duì)發(fā)電工作造成影響，從而降低水電站的經(jīng)濟(jì)收益。在對(duì)二號(hào)機(jī)組和四號(hào)機(jī)組進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)、主變沖擊、主變升流壓的調(diào)試工作時(shí)，已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)的設(shè)施，可能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的安全威脅。為了避免安全事故的產(chǎn)生，工作人員需要對(duì)開(kāi)關(guān)、保護(hù)跳閘回路、電壓回路、電流等設(shè)備，進(jìn)行有效保護(hù)，做好安全措施。

4.2 應(yīng)對(duì)策略

在開(kāi)展調(diào)試工作時(shí)，需要停運(yùn)已經(jīng)投運(yùn)的機(jī)組。為了能夠降低其停運(yùn)的頻率，工作人員需要嚴(yán)格銜接主變沖擊、保護(hù)傳動(dòng)、電機(jī)帶主變升流升壓調(diào)試工作。無(wú)縫銜接好三個(gè)環(huán)節(jié)，可以將陪停次數(shù)降低到最小，保證在一次之內(nèi)解決。同時(shí)，還能夠降低開(kāi)關(guān)站倒閘的頻率，降低工作人員的工作量。工作人員要減少運(yùn)營(yíng)機(jī)組的停運(yùn)時(shí)間，在開(kāi)展調(diào)試工作之前，做好電網(wǎng)調(diào)度和相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行有效協(xié)調(diào)。細(xì)化調(diào)試方案，包括每一個(gè)接線端子、回路、人員分布等，將調(diào)試過(guò)程中的測(cè)試、操作、復(fù)核等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效落實(shí)，職責(zé)到崗，明確分工；對(duì)于每個(gè)試驗(yàn)需要花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行科學(xué)估算，結(jié)合時(shí)間長(zhǎng)短，充分協(xié)調(diào)好電網(wǎng)調(diào)度工作。結(jié)合實(shí)際情況，做好準(zhǔn)備工作，能避免出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)變更調(diào)試方案的情況。在申請(qǐng)?jiān)囼?yàn)項(xiàng)目之前，工作人員需要對(duì)調(diào)度臺(tái)的交接班時(shí)間進(jìn)行關(guān)注，盡量保證試驗(yàn)工作有效銜接，杜絕工作人員出現(xiàn)等待的情況。同時(shí)，還要對(duì)網(wǎng)調(diào)所批準(zhǔn)的時(shí)間段進(jìn)行充分考慮，在合理的時(shí)間中，進(jìn)行有效試驗(yàn)，保證各個(gè)環(huán)節(jié)的有效銜接。

參與調(diào)試工作的相關(guān)工作人員，需要對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行明確，詳細(xì)閱讀和檢查驗(yàn)方案。試驗(yàn)方案里的安全策略和安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的檢查。在設(shè)計(jì)圖紙上面標(biāo)注好電壓、電流、跳閘回路的位置，以免出現(xiàn)遺漏情況。在輸入電壓和電流的時(shí)候，要做好端子的保護(hù)措施。按照界面進(jìn)行劃分，嚴(yán)格執(zhí)行投運(yùn)設(shè)施策略，施工單位的工作人員要對(duì)新接入的設(shè)施進(jìn)行負(fù)責(zé)。到了工作的結(jié)尾處，電站、監(jiān)理以及第三方復(fù)核調(diào)試機(jī)構(gòu)，共同見(jiàn)證，進(jìn)行復(fù)核。

在試驗(yàn)過(guò)程中，有些設(shè)備的距離較遠(yuǎn)，需要借助移動(dòng)電話進(jìn)行調(diào)度。明確試驗(yàn)調(diào)度負(fù)責(zé)人員，杜絕在開(kāi)展試驗(yàn)工作時(shí)，出現(xiàn)多人指揮，工作混亂的情況，最終影響工作進(jìn)程。

5.試驗(yàn)成果

在開(kāi)展水電站的調(diào)試工作時(shí)，詳細(xì)的分析了水電站的主接線情況，并有效的優(yōu)化了調(diào)試方案。面對(duì)復(fù)雜的工作環(huán)境，有效的提升了調(diào)試工作的整體質(zhì)量，保證水電站多個(gè)機(jī)組的有效運(yùn)用。在同步投運(yùn)時(shí)，投運(yùn)的設(shè)施多，提前進(jìn)行了設(shè)計(jì)，合理安排，在最短的時(shí)間里完成了靜態(tài)調(diào)試和啟動(dòng)試運(yùn)行工作，保證工作質(zhì)量。

在調(diào)試水電站的二號(hào)機(jī)組和四號(hào)機(jī)組時(shí)，進(jìn)行了合理優(yōu)化，將一號(hào)機(jī)組和三號(hào)機(jī)組的停運(yùn)保證在一次之內(nèi)，時(shí)間降低了兩個(gè)小時(shí)，大大的節(jié)約了工作時(shí)間，有效的保證了水電站的經(jīng)濟(jì)利益。

6.結(jié)束語(yǔ)

水電站是我國(guó)高速發(fā)展之中必不可少的構(gòu)成部分，作為設(shè)計(jì)人員，須優(yōu)化電氣主接線設(shè)計(jì)，優(yōu)化調(diào)試方案，滿足水電站的供電需求，促進(jìn)水電站的健康發(fā)展。