小型水电站电气工程设计研究

      [摘 要]小型水电站工作质量将直接影响人们日常生活质量，并且因为小型水电站是清洁能源之一， 所以比较符合当前时代发展需求。以小型水电站电气工程设计工作开展的实际情况为基础，提出设计中常见问题与问题的解决方式，进而使其更好的为我国社会发展服务。 

　　[关键词]水电站；电气工程；工程设计 

　　中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0043-01 

　　引言 

　　小型水电站在电力系统中占据比较重要的位置，而且小型水电站资金投入量少，设计与建设也比较简单，所以在许多地区都有小型水电站出现。但是经济的发展不仅带动了社会的发展，还使传统的老式水电站因为老化等问题面临被淘汰的命运，所以要以社会经济发展为基础，提升小型水电站电气设备更新效率。 

　　1.水轮发电机增效扩容 

　　增效扩容理念由来已久，但是因为前些年我国在小型水电站建设时所使用的材料和技术都不够完美，所以经过多年来的不断运行，经常产生发电机绝缘老化以及温升高等问题，不仅影响了电站的正常运行，还会对社会经济产生一定的负面影响，所以要对症下药，提升其工作质量。 

　　首先可以对发电机整体进行更新，因为对水轮发电机进行增效扩容时最常见的方式就是更新所有老旧部件，但是这种处理方式所需要的资金投入量比较大，不仅会增加相关部门的负担，还会导致公共资源浪费，所以要酌情使用。 

　　其次可以通过保证增容以后机组转速恒定的方式使发电机极对数不变。在此情况下要有效增容，要更改原有定子绕组，提升绕组线规，并减少绕组的电阻，控制绕组电阻发热功率。与此同时要不断的转变绝缘浸漆施工工艺，提升绝缘等级，以全新的耐压材料来提升线规，做到空间最大化。发电机的通风冷却系统工作质量会对发电机温升以及发电机扩容产生一定的影响。前些年所使用的发电机冷却器械以及风机等，因为受到发电站建站时技术水平的影响，所以经常出现通风冷却不良以及散热效果不达标等问题，设备长期运行却没有得到良好的维护，所以部分设备会出现噪声等问题，影响冷却效果，导致机组的温度提升。 

　　最后是对推力轴承以及其与部分部件进行改造，水轮发电机的正常运行离不开推力轴承所承载的负荷，所以推力轴承工作质量会对发电机使用寿命、使用安全性产生影响。在明确了机组容量以后，可以将当前最新资料作为基础，复核推动轴承推力情况，并且对负荷与扩容的相容性进行检验，之后判断是否要更换或者改造推力轴承。 

　　2.电气主接线计算复核设计 

　　许多增效扩容电站的运行时间都比较长，所以送出工程和系统连接地点也比较固定，很难因为各种因素的影响而产生变动，所以不需要二次论证电站接入系统。如果当前主接线比较合理，在进行增效扩容改造时也可以适当的维持原有接线方案成果，以当前实际情况为基础来明确电流的计算成果，进而选择设备。部分电站因为内部因素和外部因素的影响，经常遭到修改，原设计接线形式已经不在，设备数量和设备类型也产生了变化，所以大部分设备的位置也与设计时有所不同，导致重复容量增大且损耗提升。部分小型水电站接线方式与目前电力系统整体发展情况不相符，要改变上述情况，要在设计时优化主接线方案，复核送出线路与输送容量电压降与实际增效扩容之间的比例关系。在进行复核时要明确电站电流互感器变化情况以及相关电气设备的运行、热稳情况是否可以满足日后工作需求。基本工作原理就是在保证输出电压等级以及接入系统恒定的情况下，减少改建投资量，避免资金浪费。 

　　3.短路电流相关设计 

　　前些年建设的水电站通常都存在系统容量小的问题，但是经过多年来的不断发展，我国电力系统容量有了明显的提升，内部结构也产生了一定的改变，所以网络的不断加强不仅加速了发电机改造进程，同时也优化了电气参数，所以要以当前电力系统参数为基础，规划未来一段时间的机组参数后进行设计，重复复核计算短路电流。以复核计算的最终结果对当前电气设备开断能力进行判断，也可以适当的改变电气设备型号与参数，使其更加满足时代发展的需求。在断路器选择方面，部分水电站选择35kV断路器，实际使用效果良好，而在发电机出口位置则选用0.4kV低压断路器，额定电压为0.4kV时，计算数据也为0.4kV，实际测量最高工作电压为0.66.而在额定电流方面，设定的额定电流是2000A，在系统正常工作的前提下测定电流1136A。断开电流额定值80kA，次暂态短路电流为62.8.A所以整体来看，该型号断路器是可以满足水电站基本工作需求的。 

　　4.接地系统检查修复设计 

　　在水电站设计过程中，接地系统的设计质量是十分重要的，而且一旦接地系统出现问题，很容易导致工作人员个人出现危险，也难以保证设备正常运行。想要提升变电站运行参数的科学性，要从接地电阻值方面入手。在对接地系统进行设计时，不仅要考虑到工频短路以及电流等方面的需求，同时也要满足雷击电流防护要求。在增效扩容以及对设备进行改造时，部分小型水电站并没有高度关注这些问题，但是随着国家电网的不断发展，水电站微机保护与综合自动化元件的使用量明显增加，所以相关设计人员也要高度关注弱电元件对接地网的重要性。前些年建设的水电站因为受到短路和弱点等问题的影响，所以在对接地系统进行设计时截面面积是比较小的，大多是40X4的扁钢，而分支线更是20X4的型号。通过调查发现，经过多年来的不断使用，大部分的接地网都已经出现锈蚀的问题，情况严重的甚至会出现断裂，暴露在空气中的部分尤为明显。所以在进行设计时首先要对系统进行评估，如果评估的结果表示电阻和设计值相差比较大，则应适当对目标方案进行更改。如果在施工过程中发现根据标准要求进行施工难以达到基础目标值，也可以更改改造的范围。大部分小型水电站都已经成功的运行了许多年，所以想要对厂房以及水下接地网进行更改难度巨大，所以可以通过增加接地网面积等方式来完成改造。 

　　结束语 

　　小型水电站电气工程工作质量不仅影响水电站的运行效率，同时也会影响人们的日常生活，所以必须通过各种方式提升设计质量和建设质量。上文分点阐述了设计优化模式，并提出详细的优化建议，旨在通过该方式提升水电站的整体运营水平。 

　　参考文献 

　　[1] 周钢平. 小型水电站电气工程设计实践与探析[J]. 科技与企业，2011，07：190-191. 

　　[2] 吴惠珠. 小型水电站技术改造项目中电气施工存在的问题及解决办法[J]. 黑龙江科技信息，2012，16：10+144.