水電站電氣設(shè)計是水電工程建設(shè)的起始階段，并且對水電站運(yùn)行有著直接的影響，合理科學(xué)的設(shè)計可以提高水電工程整體的建設(shè)效率，本文就主要探討目前水電工程建設(shè)設(shè)計中一些常見問題。

　　《華北水利水電大學(xué)學(xué)報》水利科技學(xué)報，創(chuàng)刊于1980年。1986年，我刊取得國內(nèi)統(tǒng)一刊號，由內(nèi)部刊物半年刊轉(zhuǎn)為國內(nèi)公開發(fā)行的季刊。1990年，獲得國際刊號，可在國內(nèi)外公開發(fā)行。2007年，改為雙月刊。至今我刊已有32年的出版發(fā)展歷程，已出版了33卷125期。

　　而電氣設(shè)計在水電站中的應(yīng)用可以分為如下幾個方面：利用高壓限流熔斷器的組合方式來對電氣進(jìn)行保護(hù)、接地方式、二次斷線保護(hù)閉鎖以及進(jìn)水口回路的控制上等。文章主要針對上述這些問題進(jìn)行探討和淺析，綜合分析這些問題有助于提高水電站整體運(yùn)行的效率，是利用技術(shù)優(yōu)勢解決經(jīng)濟(jì)效益問題的有利方式。

　　1保護(hù)裝置

　　一般來說，大機(jī)組是不使用斷路器的，是由于此處的短路開斷電流非常的大，是全場發(fā)電容量和系統(tǒng)電流的總和，因此，此處由于電流的問題，造成出口斷路器在短路情況下的開斷電流較小，而不可使用斷路器。在水電站電氣設(shè)計實(shí)際應(yīng)用中，高壓熔斷器能夠快速控制短路電流，并且能夠迅速將短路電流控制在2.5ms以內(nèi)，而基于保護(hù)變壓器的高壓側(cè)，避免對發(fā)電機(jī)和主變壓器以及母線造成損傷，則將截斷電流的范圍控制在短路電流的15%以內(nèi)。另外，為了避免低壓側(cè)故障從而使得限流熔斷器產(chǎn)生越級跳閘現(xiàn)象而擴(kuò)大事故范圍，限流熔斷器應(yīng)當(dāng)挑選高廠變低壓側(cè)最大短路電流在高壓側(cè)中的對應(yīng)值的熔斷器熔斷時間大于在低壓側(cè)中10kV左右，并使得各分支的負(fù)荷量大于電流承受量的總和，充分考慮它們的配合問題。

　　2中性點(diǎn)接地方式

　　中性點(diǎn)接地方式中最常用的一種就是接地變壓器接地的方式，這種方式也是目前眾多水電站所普遍采用的一種接地方式。此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，發(fā)電機(jī)的接地故障為單向時，接地電容性電流就會大于允許值，所以必須對跳發(fā)電機(jī)開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的處理。在以往的實(shí)際操作中，一般是采取消弧線圈接地方式進(jìn)行，這種方式接地的電流較小，在發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地的故障時，就可以免去跳發(fā)電機(jī)開關(guān)的步驟，只要通過信號發(fā)送即可，再由相關(guān)電氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行操作。

　　在關(guān)系密切的發(fā)電機(jī)電壓中，中性點(diǎn)接地電壓的單相接電壓和發(fā)電機(jī)運(yùn)行頻率這兩個重要因素相互作用，在并網(wǎng)發(fā)電的臨時故障處理中充當(dāng)重要角色，使得綜合接地電流有效減小，從而使得發(fā)電機(jī)在這種狀態(tài)下就不用跳開關(guān)。在接收到信號后，相關(guān)操作員在向調(diào)度匯報的同時開啟發(fā)電機(jī)的備用機(jī)組來轉(zhuǎn)移負(fù)荷，當(dāng)事故發(fā)電機(jī)的負(fù)荷減小到零的時候，立即將發(fā)電機(jī)的開關(guān)斷開，并進(jìn)行停機(jī)處理。若單相接地模式下發(fā)電機(jī)發(fā)生故障，并處于額定負(fù)荷下時，對跳開關(guān)直接進(jìn)行關(guān)閉，則會對發(fā)電機(jī)以及其機(jī)組中的軸系設(shè)備都會造成一定程度的損壞。另外，對于我國現(xiàn)有的備用電容量較小的情況來說，在發(fā)電機(jī)的接地出現(xiàn)故障時這種直接的處理方式也不利于整個系統(tǒng)的維護(hù)。

　　3二次斷線保護(hù)閉鎖

　　二次斷線保護(hù)閉鎖即微型機(jī)縱差保護(hù)TA二次斷線保護(hù)閉鎖，在大型發(fā)電機(jī)以及主變壓器中這種保護(hù)設(shè)置的設(shè)計至少要在兩套以上。一般來說，這種保護(hù)設(shè)計有七種，即：發(fā)電機(jī)完全差動、發(fā)電機(jī)不完全差動、發(fā)電機(jī)不完全大差動、主變差動、主變大差動、發(fā)電機(jī)高靈敏單元件橫差以及主變瓦斯。發(fā)電機(jī)以及發(fā)電機(jī)的母線和出口開關(guān)，甚至包括主變壓器都能夠在這種保護(hù)措施下進(jìn)行安全運(yùn)行。要進(jìn)行保護(hù)裝置的設(shè)計就要取不同的TA，這就可以對縱差保護(hù)TA二次斷線保護(hù)閉鎖進(jìn)行完美的實(shí)現(xiàn)。若要做好一整套完整的保護(hù)系統(tǒng)，則在此閉鎖保護(hù)系統(tǒng)后至少再設(shè)計添加一套保護(hù)程序，保證發(fā)電機(jī)及其主變壓器的安全運(yùn)行。另外，縱差保護(hù)TA二次斷線閉鎖程序應(yīng)當(dāng)設(shè)置信號發(fā)射裝置以確保設(shè)備的安全，相關(guān)設(shè)備檢修和操作程序員應(yīng)當(dāng)定時對發(fā)電機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢修。

　　4進(jìn)水口回路控制

　　基于安全因素的考慮，水電站中一般會對機(jī)組的機(jī)械過速點(diǎn)和機(jī)械的手動落門接點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計：一是常規(guī)狀況下的二次電纜通道;二是大壩到水電站監(jiān)控系統(tǒng)之間的光纖。有些水電站廠房離進(jìn)水口距離較遠(yuǎn)，使得進(jìn)水口到機(jī)組的電纜長度長達(dá)兩千米，若采用常規(guī)二次電纜控制落快速門電磁閥，就很有可能造成次電磁閥故障，產(chǎn)生電磁閥動作故障。例如，用橫截面積為2.5毫米的二次電纜，又采用內(nèi)阻為五十Q的線圈落快速門電磁閥，此時電纜已經(jīng)分壓約1/4，但一般來說，電磁閥的工作電壓必須在1/5的范圍內(nèi)波動，此時落快速門電磁閥動作顯然是不可靠的。在選用電磁閥線圈內(nèi)阻的時候需要考慮分壓問題，一般采用20到4000歐姆的內(nèi)阻。由于高內(nèi)阻的電磁閥的線徑太細(xì)，容易經(jīng)常出現(xiàn)霉斷的現(xiàn)象，因此不能選用線圈內(nèi)阻過高的電磁閥。進(jìn)水口到機(jī)組距離達(dá)到一千米以上的，應(yīng)當(dāng)按照5%的比例考慮電纜電阻的分壓問題較為合理。水電站進(jìn)水口快速門是機(jī)組過速保護(hù)的最后一道屏障，在防止其拒動上的設(shè)置是水電站電氣設(shè)計的關(guān)鍵。

　　5計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與水車保護(hù)

　　計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代化水電廠必備的設(shè)備系統(tǒng)，其主要功能包括對水車的保護(hù)以及監(jiān)控和順序的掌控，這些功能中最為重要的是水車保護(hù)功能，這一功能對機(jī)組的安全保護(hù)起到?jīng)Q定性作用，然后是監(jiān)控操作保護(hù)，再然后則是順序的控制保護(hù)功能。在最重要的保護(hù)方式中，這一功能的實(shí)現(xiàn)一般是通過計算機(jī)的計算運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的，主要依靠監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯判斷以及推導(dǎo)能力。通過對上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)等瓦溫等值的推導(dǎo)、出口的推理、和限定實(shí)現(xiàn)對超標(biāo)信號的報警，以便在發(fā)生事故時，能夠在第一時間進(jìn)行停機(jī)處理以保障機(jī)組的運(yùn)行安全，防止對事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　6結(jié)束語

　　有關(guān)水電站電氣設(shè)計的問題主要還是集中在對于機(jī)組的保護(hù)上，通過發(fā)電機(jī)接地方式的保護(hù)、高壓限流熔斷器組合保護(hù)、水車保護(hù)以及對回路控制的保護(hù)等措施，對機(jī)組在故障情況下的緊急停機(jī)處理起到了快速的信號傳達(dá)和保護(hù)作用。在對這些水電站保護(hù)措施的電氣設(shè)計上的設(shè)計要遵循一般的設(shè)計原理，并根據(jù)實(shí)際的操作問題在原則允許范圍內(nèi)，提出相應(yīng)的解決方案，使得水電站電氣設(shè)備能夠在安全的環(huán)境下運(yùn)行。

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