水利枢纽主要电气设计特点分析

水利枢纽主要电气设计特点分析
【摘要】水利枢纽工程一般具有防洪灌溉、疏通航运、发电等功能，肩负着保障人民生命财产安全和创造经济效益的重任。

在综合性水利枢纽工程不以发电为主的情况下，如何使得发电机组既充分发挥发电效益，又在已接入的电力系统中充分发挥作用，是水利枢纽工程主要电气设计的重点所在。

本文详细介绍了水利枢纽工程中主要电气设计的特点，并指出了这些特点所带来的巨大效益。

【关键词】水利枢纽；电气设计；主接线；特点
随着国民经济发展对电力需求的日益加强，环保意识的日渐深入人心，对水资源的综合利用和保护已经成为全社会关注的热点。

在旧时代，防洪与发电是两个毫无关联的议题，为了有效抵抗洪水和引流灌溉，人们兴建了水利工程；而为了有效利用水力发电，人们修建出水电工程。

而在科技高度发达的今天，这两个议题已经逐步融为一体，人们相应地提出了综合性水利枢纽工程的概念。

水利枢纽工程旨在充分利用水资源，同时发挥防洪和发电两方面作用。

要充分发挥水力枢纽工程应有的经济和社会效益，就要结合工程的各方面特点，对其电气设计进行充分地考虑。

1 具有充分的发电效益
防洪灌溉、供水航运是一般水利枢纽工程的必备功能，而发电在一般的工程设计中易被当成附带效益，而实际上，各种水利工程包括小型水利工程都具备非常大的发电潜力。

在不影响其基础功能运行的前提下，充分发挥其发电能力，创造经济效益是现今水利枢纽主要电气设计的考虑重点。

水利枢纽工程主要电气的设计，一般会充分考虑工程所在电力系统的需要，结合影响水库运行的各个不同因素，如季节、年度等的变化规律和趋势，充分发挥出该水利枢纽工程的发电效益和潜力。

一般水利枢纽工程的季节性都非常强。

以防洪功能为主的水利枢纽工程，一般汛期以防洪为主，而在汛期过后，则可以利用讯后的蓄水进行发电；以灌溉、供水为主的水利工程，一般在播种季节充分发挥其功能，其他季节更多地兼顾发电功能；而像长洲这一类以发电为主，兼有灌溉、航运功能等综合利用效益的大型水利枢纽工程，电气设计则以发电为主，辅以基础功能。

在电气设计时，水利枢纽工程的年度性也是一个重要考虑对象，如以灌溉为主的水利工程，其规划的灌溉面积一般需要几年甚至几十年的时间才能达到，这种水利工程中的电气设计一般会由发电为主逐步过渡到以灌溉为主。

此外，在不同年份，降水量变化也非常大，不可以一同论之，必须对其特点做出分析和预测。

总之，水利枢纽工程中的电气设计，如装机容量、装机台数等，都会充分考虑各种因素，以期取得最大的发电效益。

2 电气设计中发电机组的特点
在综合利用的水利枢纽工程中，发电机组的容量一般并不大，然而，其结构及运行要比纯发电型水利工程要复杂很多。

水利枢纽工程中的发电机组往往除了发电之外，还肩负着多种任务。

即使是在同一年不同的季节中，其运行不但受到来水条件的制约，还受到放水条件的影响。

根据外界条件的不同，在某几个月中，发电机组会执行非发电任务，而在其余时间又需要具备随时发电的能力。

在汛期，机组需要全力运行充分发电；而在水利工程有调节灌溉用水任务时，机组则需要连续运行，由于放水流量不变而水量会逐渐减少，机组的发电出力需要随之减少；在秋冬季节，水库主要肩负蓄水任务，由于降水量很少，机组一般只根据具体情况留少量机台运行，做调峰用。

一言以蔽之，水利枢纽工程的发电机组的发电出力、单台机组的发电容量及机组的运行台数等随外界条件的变化，有很大的波动，在电气设计中需要对其引起足够的重视，充分考虑其特点。

3电气设计中主接线的特点
在水利枢纽工程中，电气主接线的设计是其电气设计的核心工作。

主接线设计一般需要遵循五项基本原则：（1）主接线设计需要兼具灵活性和可靠性，并且易于维护；（2）当设备发生故障需要检修时，不影响连续供电；（3）能在各种条件下安全平稳运行，适应性强；（4）综合开关站型式和出线考虑；（5）充分利用先进的科学技术，扩大经济效益。

电气设计通常在这几项原则的约束下完成，对其特点的具体阐述如下。

水利枢纽工程中的电气设计一般灵活性很强。

上文已经提及，水利工程会受到季节、年度的影响，而实际的影响因素远远不止于此，地理位置、环境条件、降水量等等都会成为影响其运行的关键因素，如此一来，电气主接线必须具备适应于不同运行状况的能力。

除了灵活性外，可靠性也是不可忽视的一个特点。

一般的水利发电工程主要考虑的是设备事故对发电的影响，而综合性水利枢纽工程除此之外还必须考虑事故对其他功能的影响。

水利枢纽工程一旦出现事故，将会出现防洪不利、影响灌溉等严重后果，严重威胁人民的生命财产安全。

除此之外，不同于发电站，在水利枢纽工程中，电站的短时间停运是允许的，这一点在选择主变压器和机组时需要被充分考虑。

经济性是电气主接线的另一个重要特点。

如中小型的水利枢纽工程，它们的主接线高压侧接线一般采用变压器一线组接线或单母线接线的方式，虽然采用这种接线方式，当高压侧母线或线路故障时会发生全厂停机的状况，但由于线路故障修复时间很短，并不影响其枢纽工程，可以采用这种方式简化接线，达到减少经济投入，经济效益最大化的目的。

在其他方面也是如此，在不影响其安全运行，不留下安全隐患的前提下，可以充分简化电气设计，以期最大的经济效益。

4 电气设计的自动化
除了上述基本特点外，随着科学技术的发展，自动化已经成为水利枢纽主要电气设计的一个新兴特点。

在水利枢纽工程中，自动化已经成为整个电气部分运行的关键部分，是工程的中枢神经系统。

一般水利枢纽工程中的自动化程度与工程的规模、形式、主接线等因素有关，
自动化主要包括对发电机组、主要电气设备及辅助设备运行的自动化控制及监视，另外，在发现险情时，自动化系统还有发出拟定报警信号的任务。

水利枢纽工程的自动化就是要实现其运行，以及对它的控制和监视，在没有人力或少量人力参与的情况下，安全平稳地按计划自动完成。

水利枢纽工程的自动化程度已经成为其现代化科技水平的一项代名词，它是水利枢纽工程安全平稳运行的重要保障，可以有效地避免人工控制管理中可能出现的失误。

在自动化运行基础上，辅以人工调节便可以弥补其缺乏主观能动性的不足，使其充分扬长避短。

总地来说，水利枢纽工程中的自动化可以充分提高其运行的灵活性和可靠性，减少经济成本投入，增加经济效益，提高生产效率，改善工作人员的劳动条件，使电能质量得到充分保障，是今后水利枢纽工程的大势所趋。

5 结语
水利枢纽工程一般规模非常庞大，结构复杂，运行条件多变，其主要电气设计必须要充分结合自身特点，根据其所处地域的环境气候等特点，因地制宜，尽可能地利用已有的先进技术，从安全可靠、施工可行、经济效益等多方面进行综合考虑，以求达到经济和社会效益的最大化。

参考文献：
[1]蔡镜，吴恩军.长洲水利枢纽工程电气一次设计[J].红水河，2009（6）.
[2]刘爱梅，黎民，黄刚.左江水利枢纽工程电气主接线设计[J].广西水利水电，2003.。