基于水电站电气一次设计的技术研究

基于水电站电气一次设计的技术研究摘要：在我国经济快速增长的同时，能源使用与节约等问题也日益突出。在我国电力行业中，水利发电因其不破坏生态环境，且发电所需能源造价低、能源可循环利用率高、综合效益较高等特点，受到国家的支持。在水电工程中，一次电气设计是一项十分关键的工作,因为电气设备的接线、设备类型的选型等，对水电站发电的质量以及效率等都有着很重要的作用,是发电、供电工程等最为关键的组成部分。基于此，本文以水电站电气为例，阐述其电气一次设计技术的重要价值体现，仅供参考。

关键词：水电站；电气一次设计；技术研究

引言：水电站电气一次设计是发电系统的主要部分，它要承受高压和大电流，所以,在电气一次设计时,任何一个电气设计的选型与方案，都将对整个水电站电气系统的稳定性与安全性起到很大的影响作用。在对水电站电气及一次控制系统进行总体设计的同时,还必须对电气一次控制系统中的每一个组成部分都加以特殊的考虑,包括发电机电压母线、变压器、线路等。与此同时，还必须对电气一次设计的整个系统结构进行科学合理的考虑，,只有对其做出了细致的测算和分析,才能够保证整个系统的顺利运作。水电站一次电气系统的设计对于保证水电站运行期间的安全生产至关重要，因此在进行一次电气设计时，必须对其进行详细而必要的研究。

一、水电站电气主线设计

在水力发电项目中，电力线路的主要设计，是水电工程电气一次设计的重中之重。在水电站电气一次设计中，相关设计人员应当满足以下一些要求：

一是，在枯水期临近时，水电站的电气设备管理人员，应重点关注电气设备的运行状况等，因为此阶段的电气设备运行机组，很容易出现停止运行的情况。所以，在设计主要线路时，一定要考虑到发电机之间必须是并联的，这样才能保证一个发电机发生故障，其

他机组设备仍然能够正常运行，并且能够相互补充，从而保证电网在可靠电源供应的条件下正常运行。

二是，水利发电站的主要任务，就是实现电能的转化为进行发电，而这个任务，就是要保证负荷线的持续供电，而不是说断就断，每一根负载线路，都能从任意一条供电线路上获得电力。因此，在设计具有相同电压的电源时，一定要将其进出线并接，只有这样，才能满足负荷线路的持续供电需要。

三是，对不同种类并联运行的电力设备，当其中一种设备的工作状态改变时，例如输入或输出，都不会影响到其它元件的正常工作。在某个操作环节发生故障的情况下，只要将该回路切断，就可以保证大多数地区的电力供应，从而使大范围的停电损失减少到最小。为了有效地做到这一点，在实际的主接线设计中，为了完成负载电流和短路电压的切换，通常都要首先在器件中安装断路器。

四是，根据以上所述，断路器在整个过程中起到了十分重要的作用，为了防止断路器发生故障，就必须加大对断路器的维修力度，为了保证维修的安全，还应保证维修段与电力系统之间的安全断电，保证维修段与电源端之间的安全距离，以此保障维修人员的人身安全。在具体的主线路设计中，为了保证电路器维修的有关规定，还必须将隔离开关装置，安装到相应的电源元件或断路器上。

五是，在电气系统的主接线设计中，发电机的电压接线是一个非常关键的环节，可以对因接地电弧而导致的过电压进行有效的抑制，也可以有效地抑制由于故障而造成的短路电流，从而防止发电机被烧毁，所以，要根据具体情况，对发电机的接线方法进行合理的选择。单元接线方式，其特征是将发电机和变压器串联，没有发电机的电压母线，并且在发电机的电压侧没有负载。其最大的优点是无需在变电所和变电所间安装断路器，只要安

装一台隔离开关就可以了，这样可以大大简化配电网，节省投资和建造费用。不利之处在于，一旦发生故障，必须进行维修，则整个装置必须停机。此种接线方法适用于大容量、高负载的发电机。在单位数量较小的情况下，不推荐使用此种高压接线方法。

二、水电站厂用电设计分析

如果将电厂用变压器与发电机高压母线相连，则当母线发生故障时，要保证与之相关联的大多数设备都能正常、平稳地运行。在小型水电站中，由于其采用最基本的一级压力供电，所以在选用辅助变压器时，一般会选用电压等级是10-110 KV的变压器。由于其体积比较小,也不需要开关,因此，对于高电压的保护，一般使用保险丝的额定电流。通常，厂用电母线要分段安装，为了使两端母线的电荷分布平均，在每个母线的每一段上都设置一个独立的电源，并且要有一个备用的电力供应，每个备用电力供应上都要装有一个自动投入设备，当电力供应发生问题的时候，可以通过这个系统快速地开启备用电力供应，从而避免大规模的电力供应中断[1]。

三、水电站电气及设备选择

（一）变压器选择

水电站的电气设备管理人员，在进行异地电气设计时，先要对变压器的容量选取标准进行明确，其主要是根据水电站今后5-10年的规划，根据水电站供电地区今后10-20年的发展趋势，来选取变压器的容量。这样，就可以确保变压器的选型具有充分的合理性和科学性。在选型上，在主变发生故障后，应保证主变在主变停机后，仍能保证主变负荷的70%以上。此外，此外，还需要对主变压器的调整方式进行决定，在具体的设计中，可以采用如下两种方式进行调整，一种为无励磁调节，它的调节幅度很小，通常只有5%左右，适宜于小水电机组。另外一个是有载调节电压，其通用性更强，调节幅度可以达到30%，更适用于高负载等级的水电站。

结论：综上所述，在水电站中，电气一次设计起到了十分关键的作用。所以，要加强对电气一次设计的关注，要对电气一次设计的内容有充分的认识，并以电气一次设计的每一个环节为基础，进行相应的设计，以此为基础，更好地促进水电站的稳定、顺利的运行。