水電站電氣一次設(shè)計(jì)特點(diǎn)研究

董卓識(shí) 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司

水電站電氣工程設(shè)計(jì)包括電氣一次設(shè)計(jì)和二次設(shè)計(jì)，其中電氣一次設(shè)計(jì)中的接線和設(shè)備等方面的選擇都會(huì)直接影響到水電站的發(fā)電效率和發(fā)電模式，作為發(fā)供電的主要組成部分，作為發(fā)電系統(tǒng)中的主要承載力量，電氣一次設(shè)計(jì)關(guān)系到電氣系統(tǒng)的可靠性和安全性。

一、水電站基本情況

除了大型水電站需要特殊選址以外，一般中小型水電站都會(huì)選擇建設(shè)在比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)地帶，負(fù)荷比較小，所以會(huì)采用就近升壓的方式。而且由于電站發(fā)電機(jī)出口的電壓是400伏，所以近區(qū)的負(fù)荷可以由發(fā)電機(jī)直接供給。由于調(diào)速器不具備自動(dòng)調(diào)頻的功能，因此主接線方式就變?yōu)樨＝泳€方式。

二、電氣主接線設(shè)計(jì)

水電站電氣一次設(shè)計(jì)依據(jù)是由電氣系統(tǒng)主要所發(fā)揮的作用來(lái)決定的，要綜合考慮到天文氣象、動(dòng)能特性、構(gòu)建規(guī)模、布線設(shè)計(jì)、地形條件和運(yùn)輸情況等等細(xì)節(jié)性的因素。在電氣一次設(shè)計(jì)中的電氣主連接線設(shè)計(jì)需要考慮到保質(zhì)保量滿足客戶需求以及安全供電的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)中小型發(fā)電站的主接線我們要求要滿足以下條件：一是在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行許可的前提下應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，讓連接線路使用不同顏色，為避免電流干擾，線路上線彼此之間留有距離不纏繞，以保證電流穩(wěn)定性。二是當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障維修或是低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)期，都很有可能要停機(jī)，為最大程度避免發(fā)電機(jī)停機(jī)的發(fā)生，我們要盡量選擇發(fā)電機(jī)直接或間接并列的使用方式，從而保證有可靠電源。對(duì)于并列在一起的元件如果能夠在正常的運(yùn)行狀態(tài)下不受到干擾，一旦某一個(gè)元件出現(xiàn)故障，只需要簡(jiǎn)單的切除故障點(diǎn)回路即可。三是發(fā)電機(jī)接地變壓器是電氣主接線設(shè)計(jì)的核心部分，一方面可以有效限制因接地電弧產(chǎn)生的過(guò)電壓值，另一方面有效避免發(fā)生諧振過(guò)點(diǎn)現(xiàn)象。

三、廠用電接線設(shè)計(jì)

一般發(fā)電機(jī)電壓母線和變壓器要連接的時(shí)候我們都要考慮當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)能否保證大多數(shù)機(jī)組的正常運(yùn)行和生產(chǎn)效率，一般中小型水電站都會(huì)采用10KW—110KW的變壓器，這種規(guī)格下的變壓器供電容量較小，也不需要頻繁切換，所以我們采用熔斷器作為高壓保護(hù)裝備。在使用的時(shí)候，廠用電母線分段處理將用電負(fù)荷均勻分布在兩端母線上，保證每段母線都有獨(dú)立工作的電源和備用電源，并且能保證出現(xiàn)事故后斷電能自動(dòng)連接繼續(xù)運(yùn)行。小型水電站的單機(jī)容量都比較小，一般只需要安裝一個(gè)廠用電源，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，在接線中應(yīng)最大程度縮短負(fù)荷供電線路。但如果是在負(fù)荷集中的地方建議要設(shè)置配電箱，能將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)荷接到配電箱上。

四、電氣一次設(shè)備選型

電氣一次設(shè)備作為水電站的主要組成部分，尤其在當(dāng)前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，水電站包括運(yùn)行、監(jiān)管等都趨向了智能化操作，所以電氣一次設(shè)備在選用和設(shè)計(jì)上也最大程度地靠攏智能化系統(tǒng)。為了讓電氣一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)全面智能化，就必須落實(shí)到各種組件和融合工作的智能化。所以我們一般定義下的智能組件就是由智能終端、合并單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)三部分組成，它們?nèi)齻€(gè)實(shí)現(xiàn)了可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)和監(jiān)測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

智能終端：智能終端常常采用電纜或是光纜跟一次設(shè)備連接，這樣能有效接受來(lái)自斷路器、電壓傳感器等一次設(shè)備發(fā)出的位置狀態(tài)和信息。當(dāng)一次設(shè)備發(fā)出故障信息后，智能終端能夠及時(shí)作出反應(yīng)向電氣一次設(shè)備傳遞跳閘指令，以避免因?yàn)楣收隙鴮?duì)其他設(shè)備進(jìn)一步的損害，同時(shí)再進(jìn)一步對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行調(diào)整維修。這一套程序需要智能終端支持三相跳閘、指令連鎖、分項(xiàng)跳閘等GOOSE命令以及遙控分合命令，以達(dá)到對(duì)電氣一次設(shè)備的保護(hù)目的。

合并單元：合并集成電路芯片和各種互感器組成了合并單元，它所發(fā)揮的作用就是利用互感器來(lái)實(shí)時(shí)接收水電站整個(gè)電力系統(tǒng)的電流電壓瞬時(shí)值，通過(guò)分析和處理來(lái)保證所獲得的電流電壓值的有效性，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)送到測(cè)控裝置來(lái)監(jiān)測(cè)和保護(hù)電力系統(tǒng)。此外合并單元還要保留足夠的數(shù)據(jù)輸出口，與其他智能組件建立通信通道，在必要的時(shí)候外接自動(dòng)化裝置來(lái)進(jìn)一步催化其他功能。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)：狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置需要最基本的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能，信息采集和處理功能以及控制發(fā)布指令的功能。它主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)避雷器狀態(tài)、機(jī)構(gòu)狀態(tài)和局部放電。在安裝時(shí)可以將狀態(tài)監(jiān)測(cè)外置或內(nèi)置在設(shè)備上。需要工作人員注意的是選擇傳感器時(shí)應(yīng)該盡量選擇體積小、壽命長(zhǎng)、靈敏度等都高于設(shè)備的傳感器。

五、結(jié)語(yǔ)

本文圍繞在保證水電站整體運(yùn)行質(zhì)量的情況下著重探討電氣一次設(shè)計(jì)的原則和特點(diǎn)，尤其在當(dāng)前智能化技術(shù)引入的前提下，無(wú)論是設(shè)計(jì)方法、設(shè)備選型等方面都需要綜合考慮。合理清晰的電氣一次設(shè)計(jì)能有效節(jié)省運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。