水电站电气主接线优化设计对策研究

水电站电气主接线优化设计对策研究

李孝春

黔西南州水利电力勘测设计院（贵州  兴义  562400）

摘要：水电站电气主接线就是指水电站避雷装置、电容器、变压器以及发电机等电气设备参照预先设计的一些流程进行连接，形成一个能够真正生产、转化、运输以及分配使用的电气回路。就水电站管理工作而言，作为一个十分重要的工作，只有保障水电站电气主接线设计的合理性才能够确保自身以及电力系统的平稳运行。因此，本文针对水电站电气接线优化设计的对策做出探究，以供参考。

关键词：水电站；电气主接线；优化设计

在以往进行电气主线路设计的过程中，往往会涉及变压器、无功补偿、配电设备以及短路分析等多方面内容，在以往进行传统电气设计的过程中，重点任务就是设备的选取以及短路计算机的选取，但是由于以往并不了解电气主接线的方式，因此经常出现各种各样的问题。现阶段我国电力技术发展异常迅速，当下水电站进行接线设计过程中电气主接线已经成为了不可忽视的方式之一，其应用效果良好并得到了大规模的应用。相关部门在进行电气设计的过程中，应当高度关注主接线设计，采用适当的方式对设计方案进行完善与优化。

一、水电站电气主接线优化设计原则

众所周知，电力系统以及水电站的安全、稳定运营在某种程度上与水电站电气主接线设计的合理性之间有着密切的关联[1]。因此，在进行设计的过程中，相关工作人员应当始终坚守经济性、灵活性以及可靠性的原则，确保设计方案的可行性，创造良好的条件保障水电站的安全运行。

可靠性原则。水电站设计与运行的基本需求就是可靠，其能够为水电供电系统提供保障，一般情况下，断路器检修过程汇总就是衡量水电站电气主接线可靠性的标准，应确保在水电站运行的过程中最大程度避免供电系统出现问题，并在此基础上减少因维修而产生的停运。在进行水电站电气主接线设计的过程中，要确保能够通过接线方案的设计来降低水电站故障以及停运的情况发生[2]。

灵活性原则。在进行水电站电气主接线设计的工程中，灵活性应当体现在水电站电气主接线扩建过程、检查维修以及具体调度等多个方面[3]。例如在开展具体调度工作的过程中，相关工作人员在切除发电机以及相关路线时应当保持灵活，创造更为有利的条件确保检修运行模式以及事故运行模式的系统调度得以正常运行，以此隔离开关的操作次数才能够得以控制。与此同时，在工作人员开展相关检修工作的过程中，对于断路器与相关的继电保护设施需要灵活的切换，这样在进行检查工作的过程中才能够避免水电厂运行不会受到影响。

二、水电站电气主接线设计方案

1、发电机电压侧接线

主变压器始终是水电厂工作流程中的重要设备，因此技术必须按照水电厂建筑规模的不同，来合理设定主变压器的总量，以普通的小型水电站为例，通常只有两个主变压器，而这样的在发电机电压侧的接线方法大致上可分成以下三种形式；单母线连接和单母线连接的分段接头、单元接线方法和扩大单元接线的方法[4]。其一，单母线和单母线中间分段接地。单母线接地方法最大的优点便是接地方法较为简单，不过也存在着不能忽略的缺点，即一旦单母线出现了故障问题，则为维护检修工作人员的安全以及各电气化装置的安全，往往要对整个水电站实施全站停机，从而严重干扰了整个水电站的正常运行，所以技术工作者可以采用单母线分段接地的电气设计方法，也就是通过将母纫间使用并联连接的方法来实现联系，而如果是其中一个母纫出现了故障问题，则只需开通备用线路就能够进行水电站的正常运行，从而很好地保证了线路工作的安全，同时由于单母线分段接地的工程设计方法具有各线路联系清晰的显著特点，因此水电站内各个电气化装置相互之间的正常运行基本没有受干扰，同时也很大限度上提高了电气主接线设计的可信度和合理化；其二，单元接线方法。这样的连接方法即要求在主变压器下依次连接二条支路，第一条支线上必须安装设厂用的变压器，另一条支路则必须装设发电机组，采用导线分流的方法极大增强了水电站主接线的安全性，既切实保证了主变压器和发电厂的容量相匹配，也减少了因为发电厂正常运行时造成的连接电缆受热故障的发生，但投入的成本也有了相应的提高，从总体的效果上来看，单元连接方法有了很大的可操作性；其三，扩大单元接线。在扩展单元接线的过程中，也很好地改善了电力布局，比如原来需要的两个主变压器，在进行了扩展单元接线以后，只需一个主变压器就可以顺利完成对应的各项工作任务，即使其中一个主变压器形成了出现故障问题，另外的备份变压器也可以发挥，从而确保了水电站的顺利运行。

2、升高电压侧的接线模式

增加低电压侧的接线模式。一般来说，水发电厂的主变压器都采用了二绕组变压器，由于这些变压器系统设备都拥有相当好的绝缘性和耐热性能，特别是在夏季的高温气候下，人们耗电量大大提高，而水电站所受到的负荷压力也相当大，因此采取绕组变压器时可以显著降低水电站的工作电压。而当采用高电压侧接地方法期间，根据连接情况的差异，也可以将其区分为以下几类形式

[5]。

变压器线路组接线。此种接线方法有着简便易于使用的特点，是由于采用外增倒灌线的方法来增加了变压器运作效能，而相比于传统交流变压器来说，外连接电线的阻力在总体上可以忽略不计，所以对于有可能出现的变压器短路故障，再加以主接线电气设计所采用的外围单线接方法，在实行维修工作期间就必须将整个水电站都进行停电，所以许多水电站渐渐不再采取此种接线方法。

单母线和单母线之间分段接地。不同于传统发电机电压侧接地的方法，在升高电流侧单母线上分段方式接地所耗费的成本很高，而且由于在具体线路中要采用的设备数量和类型都十分单一，该种接地方式也会使得同条母线上承受的电流/压力值显著降低，适合使用的范围较小。所以，当水电站具体进行电力主接线设置操作时，技术人员可以采取把某段母线直接与风力发电系统进行连接的方法来实现其继电保护的作用，同时，也可以在母纫周围设置隔离开关，假如有一个母纫发生事故，该隔离开关就能激发起相应的防护作用，充分防止在实行检修维护期间出现断电的情况。

桥形连接。有些水电站所采用的方式是“两进两出”的形式，但如果采取单母线和单母线之间分段接地的方式，则因为两个电路之间变压器功率存在差别，所以，电气主接线就无法直接相连起来，如此便会导致水电站发电功率减小。但桥形连接方式能够很好地完成对功率的均衡控制，从而提高水电站内电气主接线设计得合理、科学与稳定性。

结语：

总而言之，当前我国电力资源最为主要的生产方式之一就是水电站，水电站对于社会的发展以及民众的生活而言都有着十分重要的作用与价值。但是，近些年来我国社会生产对于电力能源的需求与日俱增，这也在很大程度上提升了水电站所承担的负荷。因此，在进行水电站电气主接线设计的过程中，应切实保障设计方案的合理性与可行性，为水电站电力系统安全、稳定运行提供充分的保障，切实满足社会民众对于电力能源的需求，同步提升水电站的经济效益以及社会效益，为水电行业的健康发展保驾护航。

参考文献：

[1]李鸿儒,杨文韬,朱志刚,等. 基于逻辑表格法的水电站电气主接线可靠性分析[J]. 西北水电,2021,(06):120-125.

[2]陈方帅. 浅谈小型水电站电气主接线方案的选用[J]. 当代农机,2021,(07):44-45.

[3]刘江. 缅甸萨尔温江孟东水电站电气主接线方案比选[J]. 中阿科技论坛(中英文),2020,(10):21-24.

[4]谢菲菲. 某水电站电气主接线设计及主要电气设备选型[J]. 新型工业化,2020,10(06):46-47.

[5]杨志芳,崔磊,范锴. 水电站与提水泵站结合布置条件下电气主接线创新研究[J]. 水利水电快报,2019,40(12):29-33.