关于水电站电气一次设计特点的研究

关于水电站电气一次设计特点的研究

李孝春

黔西南州水利电力勘测设计院（贵州  兴义  562400）

摘要；随着我国经济和城市化建设的不断发展，各行业的发展建设都获得了良好的前景，水电站是人民日常生活中常见的大型设施之一，对人们的生活质量和城市经济发展起到重要作用，水电站的电气设计水平是影响水电站发电效率和运输质量的重要影响因素，对于水电站的运营效果起到非常关键的影响，因此需要相关人员加以重视和研究。本文以黔西南州某水电站为例，对该水电站的电气一次设计过程中不同环节存在的特点进行分析，并对设计工作中的要点环节加以阐述和研究。

关键词；水电站；电气一次设备；设计特点

引言

水电站是新时代下，提高能源利用率的设施，同时也是很多城市都拥有的重要设施之一。水电站能够起到将水能转换为电能的效果，而水电站的发电效率与该水电站的电气设计工艺息息相关，是影响水电站实际发电效率和传输质量的关键因素，同时水电站的电气一次设计与整体水电站的安全性也有密不可分的关系。因此针对水电站的电气一次设计加以研究，是提高水电站运营质量和安全稳定性的有效措施，同时也是相关研究人员的重要研究方向。

一、选用工程案例概述

本文选用设计案例的水电站位于我国贵州省黔西南州，该水电站采用装机容量为50MW，其中高压侧的电压为110KV，水电站设有4台功率达到110MW的立轴发电机组设备，该水电站的整体用电率达到0.3%。该水电站的整体规模比较小，因此选择建设在距离市区非常远的山区中，该水电站的电气一次设计中主要包括对变压器设备、断路器设备、输送电路、发电机等各项设备的选择和连接，下文将针对该水电站电气一次设计中的特点及要点环节加以阐述。电气一次设备是指直接用于生产、输送、分配和使用电能的电气设备。而电气一次设计就是对水电站内使用的所有电气一次设备的选择型号、布置位置、接线方法等相关因素进行设计，因此电气一次设计工作也是水电站运营质量的有效保障。下文将结合选用案例，对水电站建设中，电气一次设计工作中的特点及要点环节进行分析和研究，主要包括水电站电气一次设备的选择和布置、电气主接线的设计特点和用电接线的设计特点等三方面。

二、电气一次设计的特点

（一）电气主接线的设计特点

水电站的电气主接线是电气一次设计工作的重点，电气主接线与整体水电站的电力系统和实际运行情况息息相关，同时电气主接线的设计与电气设备的选择、保护系统、控制系统都有一定的关系，因此电气主接线的设计对于水电站电气一次设计有非常大的影响[1]。电气主接线的设计特点一般都要遵循以下几点；第一点是可靠性，可靠性是指电气主接线必须符合水电站的运行需求，防止出现突发情况造成严重危害。针对电气主接线的可靠性，目前相关研究人员的主要计算方法是将电气主接线进行模拟判断，按照电气主接线的方法和使用的设备来计算出电气主接线可能出现意外情况的几率，并结合实际情况将意外产生的几率降到最低；第二个特点是灵活性，灵活性是指电气主接线的设计方案需要确保所有使用的电气设备能够按照要求规定进行灵活操作，例如发电机、变压器和断路器设备等，灵活操作是电气主接线运营质量的有效保障；第三点是经济性，不同的电气主接线设计方案中，使用的电气一次设备也存在不同，因此设计人员要在满足水电站实际发电需求的前提下，尽可能选择成本价格低、占地面积小、实际消耗功率低的设备来使用，确保电气主接线能够为水电站的日常运行提供更好的经济效益[2]。

电气主接线的设计需要与建设地点的环境因素和天气因素等相关参数进行综合评估，因此通常在一些规模比较小的水电站建设中，选择的电气一次设备、设计方案都需要经过仔细检查，确保电气主接线设计能够满足水电站的发电需求。当电气一次设备在实际生产过程中出现故障现象时，就会导致整体水电站的设备机组出现停机现象，无法继续进行生产工作，对水电站的发电效率起到非常严重的影响，因此在进行电气主接线设计时，设计人员需要充分考虑此类情况并制定针对性措施。本文选用的水电站在进行电气主接线设计时选择使用发电机并列使用的方法来减少故障现象的产生几率、在将所有发电机设备并列时，管理部门还准备了数量充足的备用电源，当实际生产过程中，有某一个发电机机组出现故障现象，工作人员只需要将出现故障的发电机机组从整体电路中去除，就不会影响到其他发电机设备的正常运行。

（二）电气一次设备的选择

电气一次设备的选择工作需要按照水电站的实际需求选择适合的额定值，防止出现浪费现象。本文案例水电站选用的发电机设备的电压为110KV，并且选择的电气一次设备均为无油化设备。其中断路器和互感器设备都使用六氟化硫设备，并选择真空断路器，以满足水电站的实际需求。电气一次设备的选择工作中，设备自身的承受能力和实际工作条件都是需要仔细考虑的重点因素，该水电站位于我国贵州省黔西南州，黔西南州属于亚热带季风湿润气候区。全年的平均气温通常在13.8摄氏度到19.4摄氏度之间，热量充足，雨量充沛，雨热同季，因此终年温暖湿润。选择电气一次设备时就需要严格把控好设备在温暖、潮湿环境下的工作能力，并结合室外的最高温度和最低温度选择电气一次设备

[3]。

经济效益是水电站电气一次设计的重要考察点，因此在选择电气一次设备时也要确保选择的电气一次设备成本尽可能低，同时在设计电气一次设备的位置时也要尽可能减少占地面积，使土地的利用率达到最高。因此在布置电气一次设备时可以使用室外落地布置的方法，室外落地布置法能够将使用的高电压设备与主变压设备保持相通高程，使实际的工作效率和工作质量得到有效提高。

（三）用电接线的设计特点

用电接线的设计是水电站进行电气一次设计时的重点环节，由于变压器设备和发电机设备在实际使用过程中经常会出现连接故障现象，导致水电厂的发电机组无法正常工作，因此为保障水电厂的生产质量和生产效率，设计人员需要严格把控好用电接线的设计工作。本文选用水电站的规模比较小，因此使用的变压器设备额定电压为110KW的型号，这种型号的变压器由于供电容量比较小，因此可以直接使用熔断器设备作为变压器高压侧的主要保护设备。该水电站的母线选用分段接线的设计方式，并按照双母线类型的布置方法进行母线安装布置工作。虽然采用双母线布置法会导致实际建设成本增加，但双母线接线法能够有效降低故障现象的产生几率，同时在每一段母线上安装特定的电源，使每一段母线都能够独立进行供电生产，这种方法能够有效降低故障现象的发生几率，同时也能够降低实际生产运输过程中，电能在母线中的损耗量，以此来达到增加经济效益的目的[4]。

结束语；综上所述，电气一次设计是水电站设计工作的重要环节，对水电站的实际生产质量和效率起到非常重要的影响。在设计时，设计人员要结合实际情况和建设地点的环境因素，对电气一次设计工作的特点和要点加以分析，确保选用的电气一次设备符合水电站的实际生产需求，同时还要保证电气一次设计能够为水电站提供更好的生产运输质量和效果。

参考文献；

[1]董卓识.水电站电气一次设计特点研究[J].数码世界,2020(02):282-283.

[2]李强,温凤香,罗晓雪,等.卡基娃水电站电气一次设计技术特点浅析[J].水电站设计,2019,35(02):22-25.

[3]何辉.可可托海水电站扩机工程电气一次设计特点[J].新疆有色金属,2013,36(04):76-78.

[4]计绿野,高军华,陈希英.水布垭水电站电气一次设计特点[J].人民长江,2009,40(02):61-63.