【摘 要】近年來我國(guó)水電事業(yè)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展得到了迅猛的增長(zhǎng)，特別是中小型水電站星羅棋布，投運(yùn)或在建的電站不斷涌現(xiàn)。保證水電站電氣設(shè)備安全、可靠、長(zhǎng)周期地運(yùn)行，加強(qiáng)水電站電氣設(shè)備的維護(hù)，迅速及時(shí)地排除設(shè)備故障，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，是每一個(gè)電氣運(yùn)行和維護(hù)人員的主要課題。但我國(guó)小水電站運(yùn)行已久，機(jī)組的效率嚴(yán)重下降，對(duì)小電站進(jìn)行改造很有必要，本文主要對(duì)水電站的電氣改造技術(shù)進(jìn)行闡述。
【關(guān)鍵詞】水電站；電氣；一次改造
中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1.前言
把水能轉(zhuǎn)化為電能是水電站的主要任務(wù)。擋水、泄水是水庫(kù)的主要功能，水庫(kù)內(nèi)的水進(jìn)入水電站的引水系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)機(jī)組的不斷運(yùn)作，變水能為電能，在經(jīng)電網(wǎng)為工業(yè)以及民用提供電力。
2.相關(guān)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(jī)、斷路器、變壓器、隔離開關(guān)、電流互感器、母線、線路之間的相互連接，保證電的生產(chǎn)、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(jīng)濟(jì)指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)，其設(shè)計(jì)原則是水電站電氣系統(tǒng)所起到的作用，綜合考慮動(dòng)能的特性、水文氣象、構(gòu)建的規(guī)模、地質(zhì)地形的運(yùn)輸條件、接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布線等因素。
2.2電氣一次接線形式
電氣一次接線要根據(jù)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(shè)旁路母線、雙母線、以及旁路隔離開關(guān)等。
2.3主變壓器和發(fā)電機(jī)連接方式
通常發(fā)電機(jī)和主變壓器的合理連接方式有：?jiǎn)卧泳�（一臺(tái)機(jī)組接一臺(tái)主變壓器）、擴(kuò)大單元接線（兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組接一臺(tái)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(jī)聯(lián)接線出口的安全，安裝斷路器在發(fā)電機(jī)出口接線上。為了使得發(fā)電機(jī)不被強(qiáng)電燒壞，采用變壓器接地進(jìn)行發(fā)電機(jī)接地，中間通過離相封閉母線等連接發(fā)電機(jī)和變壓器。
3.水電站電氣改造的條件
當(dāng)水電站使用了一段時(shí)間后，電氣設(shè)備及其附屬設(shè)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(jìn)行水電站電氣改造，進(jìn)行水電站電氣改造的必要性主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：
第一，有些發(fā)電站分期建成，投入的主變壓器的型號(hào)、容量以及性能存在較大的差異，不能滿足運(yùn)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(zhǎng)、短路使其出現(xiàn)老化、變形、較多漏油點(diǎn)等問題，與之配套的操作機(jī)構(gòu)為電磁式，具有較差的可靠性、配件落伍、不易購(gòu)買等缺點(diǎn)。
第三，母線工作時(shí)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(jìn)行主變高、低壓側(cè)接線，斷路器并沒有在主變低壓進(jìn)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(hào)混亂，浪費(fèi)了連接電纜等，為運(yùn)行和維護(hù)造成不便。
總之，進(jìn)行水電站電氣改造的目的是改變?cè)O(shè)備老化和陳舊的現(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(kù)的調(diào)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(jù)是相關(guān)的規(guī)程規(guī)范，充分考慮水電站的具體情況，達(dá)到以縮短工程工期，以最低的工程成本獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益的目的。
4.1可行性原則
對(duì)水電站進(jìn)行電氣改造通常受到不可變更或者不宜變更的制約，對(duì)其改造應(yīng)該結(jié)合原水電站的具體情況，合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)方案應(yīng)該符合國(guó)家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
4.2科學(xué)性原則
在可行性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用新的技術(shù)、新設(shè)備、新材料彌補(bǔ)原水電站的不足之處。
4.3經(jīng)濟(jì)性原則
對(duì)于一次性投資的設(shè)備如斷路器、隔離開關(guān)應(yīng)該節(jié)省設(shè)置，力求主接線簡(jiǎn)單；主變型式的選擇應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理，電能損失不建議增加，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性，使得年發(fā)電量增加，經(jīng)濟(jì)效益提高，同時(shí)特殊問題特殊處理。
5.電氣主接線改造后的優(yōu)越性
進(jìn)行水電站電氣改造后，其運(yùn)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(yùn)行方式且投切速度快、適用性較強(qiáng)及經(jīng)濟(jì)性好等。
6.水電站電氣一次改造的內(nèi)容
水電站電氣一次改造部分的設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)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(diào)整依據(jù)是新設(shè)計(jì)的主接線方案；計(jì)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(chǎn)品的選擇應(yīng)該符合原有電氣設(shè)備的具體情況；高壓開關(guān)柜的配置接線圖進(jìn)行改造設(shè)計(jì)；改造設(shè)計(jì)屋內(nèi)外配電裝置布置圖。與此同時(shí)，與之相應(yīng)的電氣二次、通信及相關(guān)的照明、暖通、土建、給排水、防雷接地等進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，但是除了電氣二次外，不易做太多的改造。
1).選擇主變壓器
多個(gè)主變壓器的容量、抗阻百分?jǐn)?shù)等應(yīng)該接近或相同，可保證其并列使用，且應(yīng)該選擇新材料、新工藝以及新結(jié)構(gòu)制造的主變壓器，可以有效的降低空載損耗和短路損耗等。如果原有的變壓器的容量滿足要求，可以采用技術(shù)改造，將其改造為節(jié)能變壓器。
2).廠用電設(shè)計(jì)
根據(jù)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(hù)外殼、風(fēng)扇以及溫控裝置，且可滿足自起動(dòng)壓降和單臺(tái)容量滿足最大運(yùn)行負(fù)荷。通常設(shè)有自動(dòng)投入裝置和備用電源，保證設(shè)備正常運(yùn)行，提高運(yùn)行的安全性和可靠性。
3).更換高壓開關(guān)設(shè)備
淘汰沒有“五防”設(shè)施的固定式開關(guān)柜，選擇XGN-10等型號(hào)的新型開關(guān)柜，其特點(diǎn)為可靠性較高、體積較小、較新的設(shè)備但是其價(jià)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(guān)，同時(shí)設(shè)置“五防”裝置。方案的選擇應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)使得土建的工作量降低。
4).更換低壓交、直流電源設(shè)備
廠用配電盤、母線聯(lián)絡(luò)斷路器、廠用變出線斷路器等的型號(hào)選擇應(yīng)該合理，同時(shí)設(shè)置檢修配電箱和動(dòng)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(guān)設(shè)備的運(yùn)行和動(dòng)力用電的檢修，同時(shí)應(yīng)該選擇合適的斷路器作為配電箱進(jìn)線及分接開關(guān)。
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(shí)，可選用合適的免維護(hù)蓄電池柜替代，滿足水電站事故照明和控制合閘的要求。
對(duì)于一般的水電站電氣改造上，重點(diǎn)多為設(shè)備改造和主接線方案改造，應(yīng)該維持電站的總布置方案、配電裝置的通道、各級(jí)電壓的進(jìn)出線方向、結(jié)構(gòu)與電纜走向基本不變。不宜過多的改造站內(nèi)照明、過電壓保護(hù)與接地等。多用技術(shù)參數(shù)符合運(yùn)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(hù)性能好、較短的放電時(shí)間以及較長(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。
7.結(jié)束語(yǔ)：
采用新技術(shù)、新材料進(jìn)行水電站技術(shù)改造，可以有效的提高設(shè)備的性能，大幅度的降低了設(shè)備的損耗，減小了設(shè)備發(fā)生故障的幾率，改變和降低了電站發(fā)電運(yùn)行的不安全因素，同時(shí)減少了檢修費(fèi)用，增長(zhǎng)了設(shè)備的檢修周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
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