摘 要：在全面倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的背景之下，許多新能源得以開(kāi)發(fā)利用，并在多個(gè)發(fā)展領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。當(dāng)前的電力行業(yè)也逐漸朝著節(jié)能化的方向發(fā)展，利用新能源的開(kāi)發(fā)，來(lái)緩解火力發(fā)電所帶來(lái)的環(huán)境壓力。水力發(fā)電充分利用水資源，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)社會(huì)發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。文章圍繞水利發(fā)電，對(duì)水電站的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出有效的優(yōu)化辦法，進(jìn)而推動(dòng)水電站的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：水電站；優(yōu)化設(shè)計(jì)；相關(guān)措施
前言：面對(duì)著嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)，可再生、無(wú)污染的新型能源逐漸受到電力行業(yè)發(fā)展的青睞。水資源的有效利用，是電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新方向。水電站在電力工程當(dāng)中發(fā)揮重要的作用。水電站是綜合性的發(fā)電工程設(shè)施，有效的將水能轉(zhuǎn)換為電能，為社會(huì)生產(chǎn)生活用電提供有力的保障。為了水電站平穩(wěn)有序的運(yùn)行下去，水電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的，對(duì)推動(dòng)水電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
1.水電站電氣發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的水電事業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，已經(jīng)形成一定的規(guī)模，成為火力發(fā)電以外最重要的發(fā)電形式。利用我國(guó)豐富的水資源，有效應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的問(wèn)題。水電站由水庫(kù)、引水系統(tǒng)以及發(fā)電系統(tǒng)組成，對(duì)水資源進(jìn)行循環(huán)利用，因此水電資源是可再生的清潔型能源，極大的提升了資源的利用率，對(duì)水電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。水電事業(yè)正在蓬勃的發(fā)展起來(lái)，許多大型水電站在水資源的開(kāi)發(fā)與利用方面處于世界先進(jìn)水平。三峽水電站、葛洲壩水電站以及劉家峽水電站是我國(guó)最具代表性的大型水利發(fā)電站，其總裝機(jī)容量以及年發(fā)電量居于世界前列。水電站電氣設(shè)備的研發(fā)與創(chuàng)新有了很大的進(jìn)步。水利發(fā)電量占據(jù)總發(fā)電量的比例也在不斷提升，成為僅次于火電的第二大發(fā)電形式。因此，水電站電氣的優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性逐漸凸顯出來(lái)，對(duì)加強(qiáng)水電站的建設(shè)以及水資源的開(kāi)發(fā)和利用具有重要的作用，更好的為社會(huì)生產(chǎn)生活服務(wù)[1]。
2.一次電氣設(shè)備的合理優(yōu)化
水電站電氣一次設(shè)備的功能包括升壓變電以及發(fā)電，變壓器和發(fā)電機(jī)就是最主要的一次電氣設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計(jì)就是針對(duì)兩種類型設(shè)備存在的缺陷和不足進(jìn)行完善和改進(jìn)，從多個(gè)方面入手，對(duì)水電站電氣一次設(shè)備進(jìn)行全面的優(yōu)化。
2.1發(fā)電機(jī)和變壓器
發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器是水電站最主要的一次電氣設(shè)備，二者之間的連接只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的變組單元連接線。如果連接線出口的安全性不足，發(fā)電機(jī)和變壓器會(huì)由于強(qiáng)電壓而造成一定的損壞。因此發(fā)電機(jī)和變壓器兩種電氣設(shè)備需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。安裝斷路器，提高連接線出口的安全性。要選擇運(yùn)行可靠性更高的斷路器，以保證電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。當(dāng)前一般采用真空斷路器，穩(wěn)定性和可靠性高，能夠有效維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器設(shè)備。另外，發(fā)電機(jī)需要與地面接觸，而變壓器則根據(jù)實(shí)際情況，盡量與地面接觸。發(fā)電機(jī)和變壓器之間的連接線要選擇離相封閉母線以保證電力傳輸?shù)陌踩訹2]。
2.2電氣接線
水電站一次電氣設(shè)備之間的布線優(yōu)化是十分重要的，接線的質(zhì)量安全在很大程度上決定著整個(gè)電氣設(shè)備的輸電安全。根據(jù)電力供應(yīng)的實(shí)際需要對(duì)水電站一次電氣設(shè)備的電氣設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。首先，各條接線線路以不同的顏色進(jìn)行區(qū)分，為電氣接線檢查提供方便。當(dāng)發(fā)生老化和損壞時(shí)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)損壞的位置，并及時(shí)的進(jìn)行修繕。其次，對(duì)接線的分布要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，接線之間保持一定的距離，防止發(fā)生纏繞，對(duì)電流的穩(wěn)定性造成一定的影響，對(duì)電氣設(shè)備會(huì)造成一定的損害。一旦接線的絕緣表面發(fā)生破損，內(nèi)部的金屬線路相互接觸，會(huì)發(fā)生短路，瞬間會(huì)產(chǎn)生巨大的電流，給發(fā)電機(jī)和變壓器造成嚴(yán)重的損壞。第三，對(duì)電氣接線進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，以保證水電站電氣一次設(shè)備的安全運(yùn)行。
2.3快速閘門控制回路
快速閘門控制回路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)保證水電站電氣機(jī)組的安全性具有重要的作用�？焖匍l門控制回路主要應(yīng)用于進(jìn)水口的設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)手動(dòng)閘門接點(diǎn)，主要以二次電纜通道設(shè)計(jì)為主。利用二次電纜通道，能夠有效對(duì)電氣機(jī)組進(jìn)行有效的監(jiān)控，避免發(fā)生進(jìn)水口的快速落門。除了二次電纜通道的設(shè)計(jì)之外，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)與水壩之間的光纖需要進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。首先將電磁閥的線圈內(nèi)阻限制在較低的范圍內(nèi)，避免電氣運(yùn)行系統(tǒng)發(fā)生霉斷。其次，電氣設(shè)備機(jī)組與進(jìn)水口之間需要連接電纜，電纜的長(zhǎng)度決定著進(jìn)水口快速門能否有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣機(jī)組的保護(hù)，一般情況下，電纜的長(zhǎng)度不低于1km。第三，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)安全意識(shí)，對(duì)電纜通道的設(shè)計(jì)以及光纖的設(shè)計(jì)重視起來(lái)，嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)督檢查，避免安全事故的發(fā)生。
3.二次電氣設(shè)備的合理優(yōu)化
水電站電氣二次設(shè)備主要以電源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)組保護(hù)、輔機(jī)控制設(shè)備以及相關(guān)自動(dòng)裝置為主，電氣二次設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括直流電源優(yōu)化、交流電源優(yōu)化以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化。
3.1電源設(shè)備
出于電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)的需要，水電站可以應(yīng)用直流電源，與此同時(shí)，直流電源在一定程度上起到了備用電池的作用，以應(yīng)對(duì)不時(shí)之需。一般所選取單母線直流電源，單組充電電池和單組蓄電池裝配在直流母線上，并安裝相應(yīng)的監(jiān)控裝置，對(duì)直流電源的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。
在安裝直流電源的基礎(chǔ)之上，同時(shí)需要進(jìn)行交流電源的安裝，在電力供應(yīng)當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用，因此交流電源的優(yōu)化是十分必要的。交流電源與二次電氣設(shè)備之間要安裝無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，能夠在發(fā)生緊急情況時(shí)，及時(shí)的斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，更換備用電源，該過(guò)程需要的在短時(shí)間內(nèi)完成。值得注意的是，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)，要關(guān)閉交流電源，以保證備用直流電源的正常使用[3]。
3.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
水電站電氣二次設(shè)備當(dāng)中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)起到了關(guān)鍵的作用。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了水電站的現(xiàn)代化發(fā)展。電站控制級(jí)和限制控制單元級(jí)是監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成，其主要功能是對(duì)水電站電氣設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)控，保障水電站整體的安全運(yùn)行，同時(shí)為電氣機(jī)組進(jìn)行有效的保護(hù)。利用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的重要作用。當(dāng)某項(xiàng)電力數(shù)據(jù)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)的發(fā)出警示信號(hào)，能夠快速的對(duì)電氣設(shè)備故障予以解決。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置有遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)、操作和控制系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)。根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際需要，優(yōu)化計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的配置，保證電氣設(shè)備機(jī)組的安全運(yùn)行，對(duì)通信系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)，以配合監(jiān)控系統(tǒng)的工作，保證通訊的暢通，實(shí)時(shí)獲取水電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，使水電站電氣設(shè)備機(jī)組能夠安全平穩(wěn)的運(yùn)行[4]。
結(jié)論：水利發(fā)電是節(jié)能環(huán)保的背景下所誕生的新興發(fā)電形式，充分利用水資源，對(duì)嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境壓力予以有效的緩解。當(dāng)前，水電站正呈現(xiàn)規(guī)模化的發(fā)展，充分利用豐富的水資源儲(chǔ)備這一優(yōu)勢(shì)，在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的不同層面，都創(chuàng)造了巨大的社會(huì)價(jià)值。水電站的一次電氣設(shè)備和二次電氣設(shè)備進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大的推動(dòng)了水電站的自動(dòng)化發(fā)展，水利發(fā)電有著很大的進(jìn)步空間。經(jīng)過(guò)電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)的水電站，將會(huì)為社會(huì)生產(chǎn)創(chuàng)造更大的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]崔領(lǐng)謙.水電站電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2013，03：68-70.
[2]鐘亞平.水電站電氣設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討[J].硅谷，2014，03：159+142.
[3]陳英婕.水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2007.
[4]孫煜.小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].內(nèi)蒙古大學(xué)，2013.
