淺析小型水電站電氣設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析小型水電站電氣設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：小型水電站作為水力發(fā)電的重要組成部分，為我國電力事業(yè)的發(fā)展做出了不可磨滅的作用。但是很多小型水電站電氣設(shè)計(jì)仍存在較大的技術(shù)缺陷，這為小型水電站的安全運(yùn)行帶來潛在的威脅，本文主要對水電站電氣一次設(shè)計(jì)和二次設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，并總結(jié)了一些小型水電站電氣設(shè)計(jì)過程中需要注意的問題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：小型水電站；電氣

2、設(shè)計(jì)；一次設(shè)計(jì)；二次設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號：TV742文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　小型水電站利用我國星羅棋布的河流，為我國電力實(shí)業(yè)的發(fā)展做出了重要的作用，并且水是可再生資源，利用水力發(fā)電，在倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境和人類與自然和諧相處的現(xiàn)代社會，小型水電站在很多地區(qū)有著不可

3、替代的地位。但是由于很多地區(qū)小型水電站建設(shè)于建國初期或改革開放前期，這些水電站電氣設(shè)備已經(jīng)開始損壞，并且導(dǎo)致水電站發(fā)電效率低下，因此對小型水電站電氣的設(shè)計(jì)目前尤為重要。小型水電站電氣設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，工程設(shè)計(jì)人員必須充分考慮各種技術(shù)環(huán)節(jié)，制定節(jié)約資金且發(fā)電效率高的設(shè)計(jì)方案。 </p><p>　　小型水電站電氣設(shè)計(jì)的種類 </p><p>　　小型水電站的電氣設(shè)計(jì)中一般分為電氣一次

4、設(shè)計(jì)和電氣二次設(shè)計(jì)兩部分，電氣一次設(shè)計(jì)主要是指對發(fā)電機(jī)和變壓器等接線方式進(jìn)行設(shè)計(jì)；電氣二次設(shè)計(jì)主要是指對勵(lì)磁系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，測量系統(tǒng)，信號，操作電源，繼電保護(hù)和水輪機(jī)組輔助設(shè)備等進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。 </p><p>　　小型水電站電氣一次設(shè)計(jì) </p><p>　　小型水電站一次設(shè)計(jì)是根據(jù)水電站電氣系統(tǒng)的作用來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，要在充分考慮水電站所在地區(qū)的水文環(huán)境，建造規(guī)模等基礎(chǔ)上對接入系統(tǒng)和布線

5、方式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。小型水電站電氣一次設(shè)計(jì)具有接線簡單，回路少，離負(fù)載區(qū)較近等特點(diǎn)。 </p><p>　　2.1 電氣主接線 </p><p>　　小型水電站電氣一次設(shè)計(jì)中的主接線設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的方案可以滿足用戶需求，供電安全且電力穩(wěn)定等設(shè)計(jì)要求。這就要求設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的不同接線線路能夠容易辨別，保持適當(dāng)?shù)木嚯x以防線路纏繞在一起。線路之間距離較近會使線路上的電流相互干擾，影響傳輸電流的

6、穩(wěn)定性，會損壞發(fā)電機(jī)，并且會對檢修帶來困難。 </p><p>　　2.2 發(fā)電機(jī)和主變壓器設(shè)計(jì) </p><p>　　發(fā)電機(jī)和主變壓器的連接采用單元接線方式聯(lián)接比較合適[2]。小型水電站電氣一次設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)為了保證發(fā)電機(jī)出口處連接線的安全，都可以安裝斷路器。發(fā)電機(jī)通過變壓器接地可以確保發(fā)電機(jī)在強(qiáng)壓作用下不會被燒壞。 </p><p>　　2.3 快速落門控制回路

7、</p><p>　　為了加強(qiáng)小型水電站發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，快速落門控制回路在手動(dòng)閘門接點(diǎn)和發(fā)電機(jī)組接點(diǎn)處被廣泛采用。進(jìn)水口快速門是小型水電站發(fā)電機(jī)組過速保護(hù)的最后一道防線，快速落門控制回路是否可以有效的控制進(jìn)水口的落門動(dòng)作，是小型水電站一次電氣設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵內(nèi)容。 </p><p>　　小型水電站電氣二次設(shè)計(jì) </p><p>　　3.1 小型水電站的斷路器控制設(shè)計(jì)

8、 </p><p>　　小型水電站斷路器中的閉鎖和信號設(shè)計(jì)一般與供配電裝置中的設(shè)計(jì)相同，但是要設(shè)計(jì)信號監(jiān)測裝置監(jiān)測水輪機(jī)的工作狀態(tài)、發(fā)電機(jī)組發(fā)生的故障和油泵的運(yùn)行狀態(tài)。電氣測量表計(jì)型號和儀表的準(zhǔn)確度等級要符合小型水電站設(shè)計(jì)要求。另外小型水電站還對發(fā)電機(jī)定子的電流、三相線電壓、發(fā)電機(jī)負(fù)載、發(fā)電機(jī)頻率等利用相應(yīng)的裝置一起進(jìn)行監(jiān)測。另外對水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、河流水位、壓力等進(jìn)行監(jiān)測也可以增加水輪機(jī)自動(dòng)化工作的要求。 <

9、/p><p>　　3.2 選擇合理同步方式和正確接線 </p><p>　　現(xiàn)在的小型水電站的電網(wǎng)一般是并入電力系統(tǒng)中運(yùn)行，對于這類的水電站要根據(jù)電站的實(shí)際狀況及電力系統(tǒng)的要求選擇合適的同步方式和正確的接線方法。首先，為了使小型發(fā)電站的發(fā)電機(jī)可以并入電力系統(tǒng)，要準(zhǔn)確的選擇同步點(diǎn)，因?yàn)槟承┰虬l(fā)生跳閘后，發(fā)電機(jī)可以經(jīng)簡單快捷的操作后就可以復(fù)電。小型水電站一般采用手動(dòng)或恒定導(dǎo)前相角式的半自動(dòng)準(zhǔn)同步

10、裝置。 </p><p>　　3.3 同步檢測繼電器對非同步合閘起閉鎖作用 </p><p>　　同步檢測繼電器對非同步合閘的閉鎖作用當(dāng)發(fā)電機(jī)在非同步狀況并網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)可以避免工作人員受到傷害，也可以防止發(fā)電設(shè)備等損壞。當(dāng)同步點(diǎn)斷路器兩側(cè)的電壓相位角大于動(dòng)作角時(shí)，此時(shí)雖然繼電器啟動(dòng)但是手動(dòng)合閘后發(fā)電機(jī)不能并入電網(wǎng)中。相位差角小于返回角時(shí)再返回，這時(shí)才能發(fā)出使斷路器合閘的脈沖信號，此時(shí)發(fā)電機(jī)

11、的頻率、電壓等相同，才可以使小型水電站的發(fā)電機(jī)輸出的電流并入電網(wǎng)[3]。 </p><p>　　3.4手動(dòng)調(diào)頻和調(diào)壓 </p><p>　　用手動(dòng)的方式對恒定導(dǎo)前角的半自動(dòng)準(zhǔn)同步方式進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)頻操作，設(shè)計(jì)電壓繼電器時(shí)要保證它的運(yùn)行在規(guī)定的恒定導(dǎo)前角度返回，這樣才可以發(fā)出脈沖信號。 </p><p>　　安裝高性能的繼電保護(hù)裝置 </p><p&

12、gt;　　高性能的繼電保護(hù)裝置可以保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，也可以保證發(fā)電機(jī)正常工作運(yùn)行[4]。安裝縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置可以防止1000kW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組和引線之間發(fā)生短路以及發(fā)電機(jī)定子繞組直接連接在主線上發(fā)生的發(fā)電機(jī)單相接地故障，另外當(dāng)發(fā)電機(jī)接地電容的電流量大于5A時(shí)要設(shè)計(jì)接地保護(hù)裝置。由于定子繞組會發(fā)生甩負(fù)荷操作導(dǎo)致電壓過高，要求安裝過電壓保護(hù)裝置。小型發(fā)電站水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器靈敏度較差，發(fā)電機(jī)失磁后繼續(xù)運(yùn)行會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁回路發(fā)熱，

13、甚至損壞，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)該安裝失磁保護(hù)裝置。但是對于以上的繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)工程人員要對發(fā)電機(jī)及外部電力系統(tǒng)的元件參數(shù)、運(yùn)行方式、可靠性等進(jìn)行綜合分析，合理運(yùn)算，才能選擇相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的繼電保護(hù)裝置。 </p><p>　　小型水電站的互感器設(shè)計(jì) </p><p>　　互感器可以分為電流互感器和電壓互感器兩種，電流互感器可以保護(hù)變電站正常運(yùn)行和計(jì)算電流量。在進(jìn)行小型水電站電氣設(shè)計(jì)時(shí)，要對斷路器

14、的互感器進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)，主要因?yàn)樗娜萘啃　⒕鹊颓也环€(wěn)定。小型水電站斷路路并網(wǎng)兩端的電壓互感器的作用是監(jiān)測和計(jì)量變電站高壓電壓，可以保證電壓的頻率和電壓值。 </p><p>　　小型水電站發(fā)電設(shè)備自動(dòng)控制設(shè)計(jì) </p><p>　　小型水電站發(fā)電設(shè)備自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組及其它輔助裝置的自動(dòng)化或半自動(dòng)化設(shè)計(jì)。如果小型水電站的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)不合理則水電站將不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)，水

15、輪機(jī)不能根據(jù)實(shí)際水流情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，繼電保護(hù)裝置也將失去保護(hù)作用。小型水電站只有把人工操作的過程盡量簡化，自動(dòng)化操作貫穿水電站工作的整個(gè)過程才能保證水電站的效率。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　隨著科技的進(jìn)步，大型水電站、風(fēng)力發(fā)電站和核電站相繼在我國投入使用，但是小型水電站作為偏遠(yuǎn)地區(qū)特有的發(fā)電方式在我國電力行業(yè)中有著重要作用。雖

16、然我國在建國初就建設(shè)了很多小型水電站，但小型水電站的電氣設(shè)計(jì)仍存在一些問題，文章總結(jié)了小型水電站的電氣一次設(shè)計(jì)和二次設(shè)計(jì)，希望可以對我國小型水電站的發(fā)展提供技術(shù)支持。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]張羽進(jìn).中小型水電站電氣設(shè)計(jì)的探討[J]. 河南水利與南水北調(diào)，2012,12：23-24 </p><p