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行保護、接地方式、二次斷線保護閉鎖以及進水口回路的控制上等。文章主要針對上述這些問題進行探討和淺析，綜合分析這些問題有助于提高水電站整體運行的效率，是利用技術(shù)優(yōu)勢解決經(jīng)濟效益問題的有利方式。

　　1保護裝置

　　一般來說，大機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)，而基于保護變壓器的高壓側(cè)，避免對發(fā)電機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)象而擴大事故范圍，限流熔斷器應(yīng)當挑選高廠變低壓側(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中性點接地方式

　　中性點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)點在于，發(fā)電機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)電機開關(guān)進行相應(yīng)的處理。在以往的實際操作中，一般是采取消弧線圈接地方式進行，這種方式接地的電流較小，在發(fā)電機發(fā)生單相接地的故障時，就可以免去跳發(fā)電機開關(guān)的步驟，只要通過信號發(fā)送即可，再由相關(guān)電氣設(shè)備運行維護人員進行操作。

　　在關(guān)系密切的發(fā)電機電壓中，中性點接地電壓的單相接電壓和發(fā)電機運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重要角色，使得綜合接地電流有效減小，從而使得發(fā)電機在這種狀態(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)電機的備用機組來轉(zhuǎn)移負荷，當事故發(fā)電機的負荷減小到零的時候，立即將發(fā)電機的開關(guān)斷開，并進行停機處理。若單相接地模式下發(fā)電機發(fā)生故障，并處于額定負荷下時，對跳開關(guān)直接進行關(guān)閉，則會對發(fā)電機以及其機組中的軸系設(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。

　　3二次斷線保護閉鎖

　　二次斷線保護閉鎖即微型機縱差保護TA二次斷線保護閉鎖，在大型發(fā)電機以及主變壓器中這種保護設(shè)置的設(shè)計至少要在兩套以上。一般來說，這種保護設(shè)計有七種，即：發(fā)電機完全差動、發(fā)電機不完全差動、發(fā)電機不完全大差動、主變差動、主變大差動、發(fā)電機高靈敏單元件橫差以及主變瓦斯。發(fā)電機以及發(fā)電機的母線和出口開關(guān)，甚至包括主變壓器都能夠在這種保護措施下進行安全運行。要進行保護裝置的設(shè)計就要取不同的TA，這就可以對縱差保護TA二次斷線保護閉鎖進行完美的實現(xiàn)。若要做好一整套完整的保護系統(tǒng)，則在此閉鎖保護系統(tǒng)后至少再設(shè)計添加一套保護程序，保證發(fā)電機及其主變壓器的安全運行。另外，縱差保護TA二次斷線閉鎖程序應(yīng)當設(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)當定時對發(fā)電機進行停機檢修。

　　4進水口回路控制

　　基于安全因素的考慮，水電站中一般會對機組的機械過速點和機械的手動落門接點進行單獨的設(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水口距離較遠，使得進水口到機組的電纜長度長達兩千米，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，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。進水口到機組距離達到一千米以上的，應(yīng)當按照5%的比例考慮電纜電阻的分壓問題較為合理。水電站進水口快速門是機組過速保護的最后一道屏障，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計算機監(jiān)控系統(tǒng)與水車保護

　　計算機監(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功能，這一功能對機組的安全保護起到?jīng)Q定性作用，然后是監(jiān)控操作保護，再然后則是順序的控制保護功能。在最重要的保護方式中，這一功能的實現(xiàn)一般是通過計算機的計算運行實現(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、和限定實現(xiàn)對超標信號的報警，以便在發(fā)生事故時，能夠在第一時間進行停機處理以保障機組的運行安全，防止對事故的進一步擴大。

　　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組的保護上，通過發(fā)電機接地方式的保護、高壓限流熔斷器組合保護、水車保護以及對回路控制的保護等措施，對機組在故障情況下的緊急停機處理起到了快速的信號傳達和保護作用。在對這些水電站保護措施的電氣設(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)境下運行。

　　參考文獻

　　[1]劉法剛.小型水電站電氣設(shè)計問題的探討[J].科技致富向?qū)В?012(8).

　　[2]劉建軍.水電站電氣設(shè)計中幾個問題的分析[J].湖南水利水電，2007(12).

　　[3]張羽進.中小型水電站電氣設(shè)計的探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2012(6).

　　[4]吳波.水電站主接線電氣設(shè)計與注意問題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(6).

　　[5]吳娟.三道彎水電站電氣主接線的設(shè)計[J].甘肅水利水電技術(shù)，2013(6).