【摘 要】在水電站電氣設備的實際工作中，會涉及許多的問題，水電站電氣更好的設計，能夠促進水電站的長久發(fā)展，對水電站電氣一次改造設計研究是是本文分析的主要內容。
【關鍵詞】水電站；電氣；一次改造
1.前言
把水能轉化為電能是水電站的主要任務。擋水、泄水是水庫的主要功能，水庫內的水進入水電站的引水系統(tǒng)內，經機組的不斷運作，變水能為電能，在經電網為工業(yè)以及民用提供電力。
2.相關概念論述
2.1水電站電氣接線
電氣接線可以分為一次接線和二次接線。發(fā)電廠主接線就是指發(fā)電機、斷路器、變壓器、隔離開關、電流互感器、母線、線路之間的相互連接，保證電的生產、變換、輸送的順利完成。一次接線是發(fā)電廠的主體，它直接影響發(fā)電廠的經濟指標、技術指標，其設計原則是水電站電氣系統(tǒng)所起到的作用，綜合考慮動能的特性、水文氣象、構建的規(guī)模、地質地形的運輸條件、接入系統(tǒng)的設計與布線等因素。
2.2接線形式
電氣一次接線要根據水電站以及電力系統(tǒng)的具體情況來確定。10～110kV的接線形式主要有無匯流母線的接線形式和有匯流母線的接線形式，前者包括多角形接線、變壓器一線路單元接線、以及橋形接線等，后者包括單母線、中母線分段、增設旁路母線、雙母線、以及旁路隔離開關等。
2.3主變壓器和發(fā)電機
通常發(fā)電機和主變壓器的合理連接方式有：單元接線（一臺機組接一臺主變壓器）、擴大單元接線（兩臺或兩臺以上機組接一臺變壓器）、聯(lián)合單元接線（兩組單元接線聯(lián)合）三種方式，為了保證發(fā)電機聯(lián)接線出口的安全，安裝斷路器在發(fā)電機出口接線上。為了使得發(fā)電機不被強電燒壞，采用變壓器接地進行發(fā)電機接地，中間通過離相封閉母線等連接發(fā)電機和變壓器。
3.水電站電氣改造的條件
當水電站使用了一段時間后，電氣設備及其附屬設備陳舊、老化，發(fā)電效益和安全發(fā)電以及供電的可靠性不能得到保證，因此需要進行水電站電氣改造，進行水電站電氣改造的必要性主要表現(xiàn)為以下幾個方面：
第一，有些發(fā)電站分期建成，投入的主變壓器的型號、容量以及性能存在較大的差異，不能滿足運行要求。
第二，通常選用油斷路器為斷路器，隨著使用年限的增長、短路使其出現(xiàn)老化、變形、較多漏油點等問題，與之配套的操作機構為電磁式，具有較差的可靠性、配件落伍、不易購買等缺點。
第三，母線工作時為滿載流量或者過載流量，可靠性較差，穩(wěn)定性不足。
第四，通常采用單母線接線的形式進行主變高、低壓側接線，斷路器并沒有在主變低壓進線安裝，可靠性較低且操作不靈活，具有較大的電能損耗。
第五，配電裝置型號混亂，浪費了連接電纜等，為運行和維護造成不便。
總之，進行水電站電氣改造的目的是改變設備老化的現(xiàn)狀，使得水電站發(fā)電的可靠性得到提高，增加水電站的效益，提高水庫的調控能力等。
4.水電站電氣一次改造的原則
水電站電氣改造的依據是相關的規(guī)程規(guī)范，充分考慮水電站的具體情況，達到以縮短工程工期，以最低的工程成本獲得較高的經濟效益的目的。
4.1可行性原則
對水電站進行電氣改造通常受到不可變更或者不宜變更的制約，對其改造應該結合原水電站的具體情況，合理的進行設計，同時設計方案應該符合國家有關的標準規(guī)范。
4.2科學性原則
在可行性的基礎上，運用新的技術、新設備、新材料彌補原水電站的不足之處。
4.3經濟性原則
對于一次性投資的設備如斷路器、隔離開關應該節(jié)省設置，力求主接線簡單；主變型式的選擇應該經濟合理，電能損失不建議增加，保證系統(tǒng)安全運行的可靠性，使得年發(fā)電量增加，經濟效益提高，同時特殊問題特殊處理。
5.水電站電氣一次改造的內容
水電站電氣一次改造部分的設計包括以下幾個方面：論證和修改原有的主接線方案；廠用電引接、接線方式的調整依據是新設計的主接線方案；計算短路電流，通常小型水電站的技改基本不發(fā)生太大的變化；新型的替代產品的選擇應該符合原有電氣設備的具體情況；高壓開關柜的配置接線圖進行改造設計；改造設計屋內外配電裝置布置圖。與此同時，與之相應的電氣二次、通信及相關的照明、暖通、土建、給排水、防雷接地等進行改造設計，但是除了電氣二次外，不易做太多的改造。
5.1電氣主接線改造后的優(yōu)越性
進行水電站電氣改造后，其運行的安全性和操作的靈活性得到大幅度提高，可以適用多種運行方式且投切速度快；適用性較強；經濟性好等。
5.2廠用電設計
根據水電站的具體情況，合理的選擇廠用變壓器，通常選擇的廠用變壓器帶有保護外殼、風扇以及溫控裝置，且可滿足自起動壓降和單臺容量滿足最大運行負荷。通常設有自動投入裝置和備用電源，保證設備正常運行，提高運行的安全性和可靠性。
5.3主要一次設備選擇
5.3.1選擇主變壓器
多個主變壓器的容量、抗阻百分數(shù)等應該接近或相同，可保證其并列使用，且應該選擇新材料、新工藝以及新結構制造的主變壓器，可以有效的降低空載損耗，短路損耗等。如果原有的變壓器的容量滿足要求，可以采用技術改造，將其改造為節(jié)能變壓器。
5.3.2更換高壓開關設備
淘汰沒有“五防”設施的固定式開關柜，選擇XGN-10等型號的新型開關柜，其特點為可靠性較高、體積較小、較新的設備但是其價格較高。用真空斷路器替代少油斷路器，選擇新型的隔離開關，同時設置“五防”裝置。方案的選擇應該經濟合理，同時使得土建的工作量降低。
5.3.3更換低壓交、直流電源設備
廠用配電盤、母線聯(lián)絡斷路器、廠用變出線斷路器等的型號選擇應該合理，同時設置檢修配電箱和動力配電箱在主廠房和副廠房各層、電纜層、尾水閘門室、安裝間、高位油箱室、中控室等部位，用于有關設備的運行和動力用電的檢修，同時應該選擇合適的斷路器作為配電箱進線及分接開關。
在原來的水電站中，通常選擇鉛酸蓄電池組為直流電源，其占地較大。在電氣改造時，可選用合適的免維護蓄電池柜替代，滿足水電站事故照明和控制合閘的要求。
對于一般的水電站電氣改造上，重點多為設備改造和主接線方案改造，應該維持電站的總布置方案、配電裝置的通道、各級電壓的進出線方向、結構與電纜走向基本不變。不宜過多的改造站內照明、過電壓保護與接地等。多用技術參數(shù)符合運行工況氧化鋅避雷器替代原有的閥型避雷器，氧化鋅避雷器具有較小的體積、殘壓低、保護性能好、較短的放電時間以及較長的使用壽命等優(yōu)點。
6.小結
采用新技術、新材料進行水電站技術改造，可以有效的提高設備的性能，大幅度的降低了設備的損耗，減小了設備發(fā)生故障的幾率，改變和降低了電站發(fā)電運行的不安全因素，同時減少了檢修費用，增長了設備的檢修周期，提高了經濟效益。
