水電站電氣設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題分析

1、<p>　　水電站電氣設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題分析</p><p>　　[摘 要]水電站電氣設(shè)計(jì)方式對水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性有著直接的影響，而電氣設(shè)計(jì)在水電站中的應(yīng)用可以分為如下幾個(gè)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

2、方式。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]水電站；電氣設(shè)計(jì)；熔斷器 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）44-0153-01 </p><p>　　水電站電氣設(shè)計(jì)直接影響水電站運(yùn)行的可靠性，本文針對水電站電氣設(shè)計(jì)的高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式、水車保護(hù)等問題進(jìn)行了探討，對提高水電站運(yùn)

3、行的可靠性將會(huì)有積極的作用。 </p><p><b>　　一、保護(hù)裝置 </b></p><p>　　高壓限流熔斷器在長期的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)中被認(rèn)定為針對變壓器分支等短路容量大的部位最有效也是最快速的廠用變壓器，其主要原因在于它特有的性能，即較強(qiáng)的開斷能力、較小的截流值、較短的動(dòng)作時(shí)間以及較好的速動(dòng)性。此種高壓是在限流熔斷器中設(shè)置一個(gè)含有氧化鋅的電阻，從而達(dá)到對電氣設(shè)備

4、在斷電流狀況下的保護(hù)。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(jì)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2.5 ms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?cái)嚯娏鞯姆秶刂圃诙搪冯娏鞯?5%以內(nèi)。另外，為了避免

5、低壓側(cè)故障從而使得限流熔斷器產(chǎn)生越級(jí)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(shí)間大于在低壓側(cè)中10 kV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。 </p><p>　　二、中性點(diǎn)接地方式 </p><p>　　在過去，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)在進(jìn)行接地的時(shí)候采用的都是消弧線圈的接地方法，這是因?yàn)橥ㄟ^消弧線圈進(jìn)行接地

6、的這種方法在接地的時(shí)候出現(xiàn)的電流是非常小的，能夠滿足我國國標(biāo)的要求，所以，如果發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了單相接地問題的時(shí)候，可以在一定時(shí)間之內(nèi)保證系統(tǒng)的通電情況良好，而只是由接地端發(fā)出信號(hào)，這樣相關(guān)的維修人員就可以只是針對出現(xiàn)問題的部分進(jìn)行檢修就可以解決問題了。最近這些年我國新建的水電站中，發(fā)電機(jī)在進(jìn)行接地的時(shí)候采用的基本上都是接地變壓器的接地方法，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)單相接地問題的時(shí)候，接地電容性電流不會(huì)和消弧線圈出現(xiàn)抵消的情況，這時(shí)候的接地電流會(huì)比國標(biāo)值

7、偏低，也就是可以保證接地安全。 </p><p><b>　　1.過電壓情況 </b></p><p>　　發(fā)電機(jī)在進(jìn)行接地的時(shí)候基本采用的都是高阻接地的方法，也就是變壓器接地的方法，這樣設(shè)計(jì)可以有效地防止間歇性的單相接地故障發(fā)生，并且可以保證接地過電壓情況下發(fā)電機(jī)的安全，如果單相接地問題變成了匝間問題，這時(shí)候?qū)Πl(fā)電機(jī)造成的損失就會(huì)降低很多，從另外一種含以上說，也是對

8、發(fā)電機(jī)的一種保護(hù)。 </p><p><b>　　2.消弧線圈接地 </b></p><p>　　根據(jù)已有資料我們可以了解到，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過消弧線圈進(jìn)行接地的時(shí)候，接地的效果和發(fā)電機(jī)的單相電壓以及發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中的頻率有一定的關(guān)系。我國的額定頻率是五十赫茲，如果發(fā)電機(jī)運(yùn)行在這個(gè)頻率下的話，那么出現(xiàn)單相接地的暫態(tài)電壓值不會(huì)超過2.6，換句話說就是發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過程中不

9、會(huì)出現(xiàn)單相接地問題，當(dāng)暫態(tài)電壓值小于2.6的時(shí)候?qū)Πl(fā)電機(jī)是不會(huì)造成任何傷害的。而且因?yàn)橄【€圈進(jìn)行接地的時(shí)候，其電流值比較小，可以滿足我國的國家標(biāo)準(zhǔn)，所以，發(fā)電機(jī)在這種情況下是可以暫緩斷電的。當(dāng)然，在此過程中，運(yùn)行人員需要對工作進(jìn)行調(diào)度，同時(shí)還要開啟設(shè)備轉(zhuǎn)移負(fù)載，一直到發(fā)電機(jī)帶動(dòng)的負(fù)載值為零的時(shí)候才可以對發(fā)電機(jī)斷電，因?yàn)檫@時(shí)候給發(fā)電機(jī)斷電可以有效地保護(hù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的零件安全。 </p><p>　　三、二次斷線保護(hù)

10、閉鎖 </p><p>　　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(jì)至少要在兩套以上。一般來說，這種保護(hù)設(shè)計(jì)有七種，即：發(fā)電機(jī)完全差動(dòng)、發(fā)電機(jī)不完全差動(dòng)、發(fā)電機(jī)不完全大差動(dòng)、主變差動(dòng)、主變大差動(dòng)、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(jì)就要取不同的TA，這

11、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(jì)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(hào)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(shí)對發(fā)電機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢修。 </p><p>　　四、進(jìn)水口回路控制 </p><p>　　基于安全因素的考慮，水電站中一般會(huì)對

12、機(jī)組的機(jī)械過速點(diǎn)和機(jī)械的手動(dòng)落門接點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)：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(dòng)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(shí)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(dòng)，此時(shí)落

13、快速門電磁閥動(dòng)作顯然是不可靠的。在選用電磁閥線圈內(nèi)阻的時(shí)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(dòng)上的設(shè)置是水電站電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 </p><p>　　五、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

14、與水車保護(hù) </p><p>　　計(jì)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(jì)算機(jī)的計(jì)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

15、限定實(shí)現(xiàn)對超標(biāo)信號(hào)的報(bào)警，以便在發(fā)生事故時(shí)，能夠在第一時(shí)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。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　有關(guān)水電站電氣設(shè)計(jì)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

16、快速的信號(hào)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(jì)上的設(shè)計(jì)要遵循一般的設(shè)計(jì)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。 </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（6）. </p>