水电站主接线电气设计与注意问题分析

【摘 要】 因为水电站属于发电与变电的设施，它能够通过水轮机，把水能转变成为机械能，再通过发电机，把机械能转化成电能，之后再使用变压器把电压升高，通过输电线路从而把电能输送到电力系统或者是用户中去。而水电站的电气设备包含着一次设备与二次设备。在一次电气设备的设计当中，首要的设计就当属主接线，同时主接线也是构成电气系统的主要环节。一次回路能够保证为用户提供更加可靠与经济的电能，也会影响着对电气的投资。

【关键词】 水电站 主接线 电气设计 注意问题

0 前言

随着我国水电站的不断发展与运行，在供电方式上也发生了许多变化，运行方式从之前的单机运行直接供电，转变成为了多机并列运行联合供电，随后又发展成为并入大电网运行。可是虽然供电方式在不断的发生着变化，水电站的接线方式却没有改革，一直使用的是传统的接线方式，就是在单机运行时，直接把星形接线的发电机中的中性点引出后与地相接。这种接电方式具有一定的优点，即在电网停电时也还是能够对近区的负荷自发自供，保证为水电站提供更加可靠的照明。由于这种接线方式对低压网络的影响比较小，在使用时更加可靠，能够保证接线的安全。但是，传统的接线方式也还是存在着一些需要注意的问题，本文将简要进行论述。

1 水电站主接线电气设计的原则与特点

1.1 主接线电气设计的基本原则

在水电站主接线电气的设计当中，有一些基本的要求，主要是能够满足用户的用电需求，保证供电的可靠性与用电质量，并且在接线方式上应该使用一些简单、清晰、方便操作与维护的方式，同时需要有一定的灵活性。处理需要满足水电站初期的发电，也需要满足其最终规模的运行要求，使用更加先进的技术，保证水电站运行的更加经济合理。

同时，主接线的电气设计时，需要把水电站的地形、运输条件、接电方式、建设规模以及气候等因素列入考虑的范围当中，保证水电站运行的稳定性，从而达到节约开支，减少投资成本，使用更加先进的技术，提高供电的性能。

1.2 水电站电气主接线的主要特点

因为水电站一般都建在山区，这里地形比较复杂，在很多电气设备的布置上以及线路走廊的安装上，都会受到很多的限制。所以，在进行主接线的电气设计时，应该尽可能的减少接线，尽量保证水电站的主接线设置不会使水电站成为一个设置比较复杂的变电枢纽，同时需要减少电压的等级与接线的回路数。由于水电站一般都和负荷中心离得比较远，所以在发电机的附近很少会与功率较大、电压较高的用户相连接，这样就需要按照机组容量来确定变压器的总容量。除了径流电站以外，其他的很多电站负责的都是一些调峰、调频或者是在出现事故时的备用电站，一般很少使用，所以这些电站的开停机相对而言比较麻烦。而因为水电站的开机程序与其他电站相比简单许多，其外接的机组起动的也非常迅速，更加容易实现自动化的操作，因此，一般的水电站在确定了规模之后，极少会考虑扩建。

2 在水电站主接线电气设计中需要注意的问题

2.1 高压限流熔断器

高压限流断容器主要是添加了高能氧化锌电阻的强化型的限流熔断器，安装了这样的装置之后，电器设备能够有效避免被短路电流所损害，其英文简称是FUR。整个厂区内的发电机与所有用电设备所产生的短路电流是完全等同于厂变高压侧中短路电流，假设应用断路器在这个地方，由于其巨大的电流不得不选用大开断电流断路器，但因为耗费的资金量也非常巨大，所以一般不能应用于大机组。在筹建全新的电站和维修旧的电站的时候，就可以把FUR安装在厂变高压侧。其工作效率十分高，能够在较短的时间里把短路电流拦截下来，避免高厂变突发安全事故。还可以防止母线和主变压器受到短路电流的损坏。另外，还要考虑到厂变低压侧的情况来选择能够适应的限流断容器。

2.2 中性点接地方式

传统的发电机中性点一般是应用消弧线圈来安全接地，这也是符合国家规定标准的安全接地方式。但在实际应用中，我们常常可以发现如果发电机单相接地出现了问题的时候，通过消弧线圈导入地面的电流十分微弱，因此发电机出口开关能够短时间内不跳开，而是报出发生故障的通知信号，这样一来工作人员能够及时赶来排除故障。随着时代的发展，在近些年来我国的水电站已经应用了接地变压器来安全接地，也就是能够通过高阻接地的方式来安全接地，其特点是接地容性电流没有通过消弧线圈补偿，所以在出现发电机单相接地问题的时候，接地电流会明显超过国家规定标准值，这个时候发电机出口开关必须跳开。在选用接地装置的时候要将短时间内的过电压损害发电机绝缘的情况纳入考虑的范围，另外，还需要防止单相接地故障发展成为相间故障，否则对发电机的造成的损害将会更加巨大。综合上述考虑点，我们应该采用接地变压器来进行安全接地工作。

2.3 过电压保护

电站的顶部需要安装适合的避雷设备，之后使用接地扁钢将避雷设备和地网正确连接起来。这样一来在雷雨天的时候能够将电站安全保护起来，避雷带和尾水接地网联通。经试验证明，雷电的电波能够沿着高压线路传播，所以我们应按设计标准要求在一定电压等级的线路上安装避雷线。另外，我们还需要注重避雷器的配置和采取适当的防止操作过电压措施。

3 结语

总而言之，在进行水电站主接线的电气设计时，需要考虑到水电站的综合因素，包括水文气象、地形环境、建设规模、接电方式、运输条件、使用设备、环境保护等方面都应该考虑到位。由于水电站电气的主接线需要同时满足很多方面的要求，比如应该保证主接线的可靠性、保证电力系统运行的安全性与稳定性、保证供电系统运行的灵活性、保证接线方式的简单可靠且便于检修、保证电气接线的经济投入等，因此，在主接线的电气设计时，应该采用更加先进的科学技术，通过本文简述的接线方式，保证水电站的安全运行，提高水电站的经济效益。

参考文献：

[1]吴波.水电站主接线电气设计与注意问题[J].科技创新与应用，2012（6）：84-85.

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[3]魏百茹.浅谈水电站主接线电气设计与注意问题[J].科学技术，2010（10）：24-25.