水电站电气设计存在的问题及优化对策

王勇龙

(齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

1 水电站电气设计概述

水电是一种新型能源，具有无污染、成本低、可持续发展等特点，作为一种清洁性能源，有着巨大的发展空间和潜力。水电站从字面意思来看就是水力发电站，它是一种将水能和动能转化为电能的综合性工程。水电站的发电过程是在河流高处或者将水引向高处，利用水从高处下落的冲击力和流速带动水轮机旋转，将水能、动能转化为机械能，水轮机带动发电机旋转，将机械能转化为电能。水电站通常由挡水、引水、泄洪建筑物和电机站组成，加强水电站电气设计，对水电站的发电、变电、配电、输电及其控制辅助设备等进行科学合理地设计，可以降低电气施工中的潜在风险，提高水电站的电气设备运行效率，提升水资源的利用率，提升水电站的整体运行质量，使水电站安全、稳定、可靠运行，便于进行电力调峰，实现社会用电综合效益的最大化。水电站的电气设计是水电站建设的重中之重，电气设计中的发电、变电、配电、输电及其控制辅助设计对水电站的工程建设具有重要作用。

2 当前水电站电气设计中存在的问题

2.1 高压限流保护装置设计不完善

在一些水电站的电气设计中，在高变压侧缺少高压限流保护装置或者保护装置的熔断器电阻过小，熔断时间太短，不能完全发挥出保护电机的作用。由于水电站在将水能、动能转化为电能的过程中，电压电流很不稳定，对变压器的高变压侧造成损害很大，有时候高变压侧发生短路，容易将保护装置熔断器快速熔断而产生越级跳闸，对变压器、发电机、输电线路等造成损伤，甚至导致爆炸，对水电站建筑产生破坏造成更大的损失。

2.2 发电机中性点接地设计不完善

很多水电站的电气设计中，发电机中性点接地设计大多都选用消弧线圈的接地方法，这种接地方法当发电机单相接地经过中性点经消弧线圈接地的电流非常小，在发电机发生单相接地故障时，只是传递出信号给相关管理人员后，然后上报给管理调度人员，组织相关人员启动备用电机来转移负荷，将出现问题的电机负荷减小至零后，断开发电机开关，并停机处理，再由相关电气设备运行维护人员进行操作。这样的流程比较繁琐，不够合理。

2.3 水轮机系统的电气监管不完善

有些水电站缺乏对水轮机系统的电气监管系统或者监管技术相对落后，有些水电站还是依靠传统的人力去巡视、检查、控制水轮机系统的瓦温、液位、流量、油压油位、过速等值，对水轮机系统的监控、顺序控制、保护措施等依靠相关人员的经验、逻辑等进行判断，准确性有待提升，且需要长时间的人员技能培养，消耗大量的人力财力，并且在水轮机出现事故时，不能在第一时间发现故障并及时地进行停机处理，防止事故扩大，对水轮机系统的保障能力还需进一步地提升。

3 优化水电站电气设计的策略

3.1 优化高压限流熔断器保护装置

在水电站电气设计中熔断器保护装置虽然是非常小的设计，但是能发挥出非常大的作用。优化设计高压限流熔断器组合保护装置，利用其具有截流值小，开断时间短、能力强，速动性强等特点，防止短路电流对水电站设备的冲击损害，快速有效地保护变压器、发电机、输电线路等电气设备。高压限流熔断器组合保护装置设计要科学，要深入考虑对低压侧最大短路电流的限制、熔断时间以及截断电流控制，做好对水电站电气设备的保护。

3.2 优化发电机中性点接地方式

水电站的中性点接地方式应随着科学技术的发展，采用经高阻接地变压器的接地方式。这种接地方式在发电机的接地出现故障时，不用消弧线圈的综合处理，接地电容性电流会大于接地允许值，直接传递反映到跳发电机开关，开关直接关闭，并进行相应地处理，这样就减少各层级之间的调配处置，避免了故障信息层层传递出现的误差，更加方便快捷地处理相应的问题故障。

3.3 运用计算机监控对水轮机系统进行保护

水轮机系统在水力发电行业占有重要的地位，在水电站的电气设计中要充分考虑采用国内外先进的计算机监控技术对水轮机系统进行监控保护。通过计算机监控技术对水轮机系统的上导、下导、水导等瓦温、液位、流量、低油压、低油位、电气机械过速等值进行监管，通过计算机监控系统与水轮机系统进行简易的数据交换，并进行模拟逻辑判断，实现对超过允许值的数据进行预警的功能，保障水轮机系统稳定运行，对水轮机系统的安全起到保护作用，避免事故的发生。

3.4 优化进水口回路电气设计

水电站的厂房与进水口的位置一般来说都有一定的距离，进水口回路的电气设计对发电机组的过速保护有重要作用，因此要对其进行单独细致考虑。在选用电磁阀的时候，不能选择常规的二次电缆控制落快速门电磁阀，要考虑线路分压问题，科学设置线路电阻分压比例，也不宜选用内阻过高的线圈，防止线圈出现霉断，合理选用线圈内阻，避免产生电磁阀动作故障，保障水电站安全稳定运行。

4 结语

我国水资源储量丰富，非常便于发展水电事业。伴随着社会经济的发展和人们能源保护意识的提升，水电产业有着巨大的发展潜力和空间。在水电站的建设中，通过优化高压限流熔断器保护装置、发电机中性点接地方式、进水口回路控制电气设计等措施，运用计算机监控对水轮机系统进行保护，提升水电站电气设计的质量，保障水电设备的安全性、稳定性和可靠性，提升水电站的整体运行效率。