論水電站電氣設(shè)計(jì)理念

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中小中小水電站，特別是小容量的中小水電站，假如發(fā)電機(jī)數(shù)量是2臺(tái)，通常利用單元擴(kuò)大接線方式，僅使用1臺(tái)主變壓器。單元擴(kuò)大接線與單元接線進(jìn)行對(duì)比，能夠有效減少主變壓器數(shù)量以及對(duì)應(yīng)的高壓裝置，能夠簡化電氣布置。但是，當(dāng)主變壓器發(fā)生故障或者對(duì)其進(jìn)行檢修時(shí)，發(fā)電機(jī)組將不能輸送容量，見圖1-b。電站在無調(diào)節(jié)水庫和有調(diào)節(jié)水庫的不同情況下，在年利用小時(shí)數(shù)高于5500小時(shí)以上可采用擴(kuò)大單元接線，有利于減少主變臺(tái)數(shù)、配電裝置、場地占用等，經(jīng)濟(jì)上較為合理。

1高壓側(cè)接線方式

中小水電站通常利用變壓器兩繞組，也就是只有一種電壓級(jí)別的高壓側(cè)，中小水電站升高電壓側(cè)接線方式通常包含：1.繞組接線。這種接線方式最簡單，涉及設(shè)備最少，布置也非常簡單，具有較小的占地面積，繼電保護(hù)工作簡單，可是當(dāng)主變壓器和線路出現(xiàn)故障或者對(duì)其進(jìn)行檢修時(shí)將會(huì)終止電網(wǎng)送電。2.分段接線。在中小水電站中這種接線十分常見。

2水電站電氣一次設(shè)計(jì)中的主引出線問題

2.1機(jī)端出線方式的合理選擇在中小水電站中，我們常用機(jī)端主引出線、高壓開關(guān)柜引出線，往往多使用電纜，這對(duì)于電流小于1000A，兩根電纜是可行的，當(dāng)大于1000A時(shí)，過多使用電纜時(shí)，在安裝中就會(huì)出一些問題，比如端頭接線板長度不夠，或電纜太大，不利于在廠房中安裝。例如廠房中機(jī)組、開關(guān)柜、配電裝置等布置較緊湊，電纜轉(zhuǎn)彎半徑太大或電纜太多就不符合安裝要求。這時(shí)應(yīng)盡可能采用箱母線，目前箱母線技術(shù)非常成熟，采用箱母線，不僅安全可靠，還能減少空間占用，均在廠家生產(chǎn)、組裝，現(xiàn)場安裝省時(shí)、省力，減少安裝電纜橋架或電纜溝通道等。

2.2升壓站電氣設(shè)備的合理布置中小水電站大多位于山區(qū)，河谷深切，兩岸邊坡較陡，因此水電站的出線場地大多不太寬裕，場地相對(duì)狹窄。升壓站中的設(shè)備，比如主變壓器、各型高壓開關(guān)、高低不一的構(gòu)支架等均需占用較大的面積，加之電氣技術(shù)要求，比如：出線間隔、各種控制、監(jiān)測、信號(hào)電纜通道，以及對(duì)外交通、安裝、檢修通道等，均需永久占用場地面積。因此，如何靈活選擇升壓站的布置形式在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上有重要意義。

3中小水電站自動(dòng)化水機(jī)和發(fā)電機(jī)保護(hù)問題

3.1水輪發(fā)電機(jī)組可以使用兩支點(diǎn)滾動(dòng)軸承相比傳統(tǒng)的滑動(dòng)三支點(diǎn)軸承，這種支承類型已經(jīng)取消了監(jiān)控軸溫，精簡了自動(dòng)化的回路，突出的優(yōu)點(diǎn)是緊湊的機(jī)組軸向尺寸、低廉的價(jià)格、穩(wěn)定的軸溫、較長的使用時(shí)間、便于維護(hù)等，因此近些年來廣泛應(yīng)用于小型機(jī)組中。

3.2機(jī)組應(yīng)當(dāng)設(shè)置過壓、過流以及失壓保護(hù)機(jī)組電源操作通常選擇在發(fā)電機(jī)出口，在機(jī)組內(nèi)部或者母線位置出現(xiàn)短路故障時(shí)，出口電壓比較低，通過失壓保護(hù)保證低壓斷路器發(fā)生跳閘。

3.3選擇使用手、電兩用直接傳動(dòng)類型調(diào)速器由于水電站具有的特點(diǎn)，選擇使用手、電兩用直接傳動(dòng)類型的調(diào)速器，沒有中間的放大環(huán)節(jié)，節(jié)約了投資的同時(shí)也符合自動(dòng)化提出的要求。設(shè)置的電動(dòng)裝置，操作人員可以集中對(duì)機(jī)組工作實(shí)行控制，降低工作強(qiáng)度。當(dāng)機(jī)組與主變出現(xiàn)跳閘故障時(shí)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉，縮減了機(jī)組發(fā)生停機(jī)的時(shí)間，合理控制飛逸時(shí)間，保證機(jī)組在正常范圍內(nèi)操作運(yùn)行，延長機(jī)組使用時(shí)間。主保護(hù)方式按照容量的大小可以采用不同的方式：為了盡量節(jié)約投資，可以不設(shè)置斷路器，利用高壓跌落保險(xiǎn)保護(hù)。利用高壓側(cè)三相式過流保護(hù)兼做低壓側(cè)單相接地保護(hù)。整定值保護(hù)容易配合出線斷路器，符合選擇性保護(hù)需求。經(jīng)過大量實(shí)踐表明，在相對(duì)穩(wěn)定的電壓，波動(dòng)比較小的電網(wǎng)中，當(dāng)具有良好質(zhì)量的硅整流器時(shí)，可控硅無刷勵(lì)磁能夠確保可靠的運(yùn)行。由于交流勵(lì)磁機(jī)的增加，致使勵(lì)磁容量的控制程度降低了，進(jìn)一步促使控制發(fā)電機(jī)保護(hù)屏與勵(lì)磁屏能夠合并為一面屏，節(jié)省了一次投資。其次傳統(tǒng)的勵(lì)磁取消了滑環(huán)、電刷，有效降低了維護(hù)量，近些年來獲得了比較廣泛的應(yīng)用。

4結(jié)語

電氣設(shè)備正常工作是水電站良好運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。經(jīng)過以上問題的分析，使得水電站電氣設(shè)計(jì)更加科學(xué)與合理。近些年來，已經(jīng)運(yùn)行使用的水電站表明，電氣設(shè)計(jì)方案的合理性能夠最大限度的節(jié)約投資同時(shí)還能夠確保水電站安全可靠的運(yùn)行，在水電站建設(shè)過程中具有重要意義。

作者：吐送巴克·依明單位：烏魯瓦提水力發(fā)電廠