水电站电气的优化设计措施探讨

 摘 要：在全面倡导节能环保的背景之下，许多新能源得以开发利用，并在多个发展领域得到推广和应用。当前的电力行业也逐渐朝着节能化的方向发展，利用新能源的开发，来缓解火力发电所带来的环境压力。水力发电充分利用水资源，创造巨大经济价值，对社会发展具有重要的推动作用。文章围绕水利发电，对水电站的电气设计进行分析，提出有效的优化办法，进而推动水电站的发展。 

　　关键词：水电站；优化设计；相关措施 

　　前言：面对着严峻的环境形势，可再生、无污染的新型能源逐渐受到电力行业发展的青睐。水资源的有效利用，是电力行业可持续发展的新方向。水电站在电力工程当中发挥重要的作用。水电站是综合性的发电工程设施，有效的将水能转换为电能，为社会生产生活用电提供有力的保障。为了水电站平稳有序的运行下去，水电站的优化设计是十分必要的，对推动水电事业的可持续发展具有重要的意义。 

　　1.水电站电气发展现状 

　　我国的水电事业近年来发展迅速，已经形成一定的规模，成为火力发电以外最重要的发电形式。利用我国丰富的水资源，有效应对能源危机的问题。水电站由水库、引水系统以及发电系统组成，对水资源进行循环利用，因此水电资源是可再生的清洁型能源，极大的提升了资源的利用率，对水电事业的可持续发展具有重要的意义。水电事业正在蓬勃的发展起来，许多大型水电站在水资源的开发与利用方面处于世界先进水平。三峡水电站、葛洲坝水电站以及刘家峡水电站是我国最具代表性的大型水利发电站，其总装机容量以及年发电量居于世界前列。水电站电气设备的研发与创新有了很大的进步。水利发电量占据总发电量的比例也在不断提升，成为仅次于火电的第二大发电形式。因此，水电站电气的优化设计的重要性逐渐凸显出来，对加强水电站的建设以及水资源的开发和利用具有重要的作用，更好的为社会生产生活服务[1]。 

　　2.一次电气设备的合理优化 

　　水电站电气一次设备的功能包括升压变电以及发电，变压器和发电机就是最主要的一次电气设备，优化设计就是针对两种类型设备存在的缺陷和不足进行完善和改进，从多个方面入手，对水电站电气一次设备进行全面的优化。 

　　2.1发电机和变压器 

　　发动机和变压器是水电站最主要的一次电气设备，二者之间的连接只需要通过简单的变组单元连接线。如果连接线出口的安全性不足，发电机和变压器会由于强电压而造成一定的损坏。因此发电机和变压器两种电气设备需要进行优化设计。安装断路器，提高连接线出口的安全性。要选择运行可靠性更高的断路器，以保证电气设备运行的稳定性。当前一般采用真空断路器，稳定性和可靠性高，能够有效维护发动机和变压器设备。另外，发电机需要与地面接触，而变压器则根据实际情况，尽量与地面接触。发电机和变压器之间的连接线要选择离相封闭母线以保证电力传输的安全性[2]。 

　　2.2电气接线 

　　水电站一次电气设备之间的布线优化是十分重要的，接线的质量安全在很大程度上决定着整个电气设备的输电安全。根据电力供应的实际需要对水电站一次电气设备的电气设备进行合理的设计。首先，各条接线线路以不同的颜色进行区分，为电气接线检查提供方便。当发生老化和损坏时，能够及时的发现损坏的位置，并及时的进行修缮。其次，对接线的分布要进行合理的设计，接线之间保持一定的距离，防止发生缠绕，对电流的稳定性造成一定1000的影响，对电气设备会造成一定的损害。一旦接线的绝缘表面发生破损，内部的金属线路相互接触，会发生短路，瞬间会产生巨大的电流，给发电机和变压器造成严重的损坏。第三，对电气接线进行定期检查和维护，以保证水电站电气一次设备的安全运行。 

　　2.3快速闸门控制回路 

　　快速闸门控制回路的优化设计，对保证水电站电气机组的安全性具有重要的作用。快速闸门控制回路主要应用于进水口的设计，合理设计手动闸门接点，主要以二次电缆通道设计为主。利用二次电缆通道，能够有效对电气机组进行有效的监控，避免发生进水口的快速落门。除了二次电缆通道的设计之外，对监控系统与水坝之间的光纤需要进行有效的设计。首先将电磁阀的线圈内阻限制在较低的范围内，避免电气运行系统发生霉断。其次，电气设备机组与进水口之间需要连接电缆，电缆的长度决定着进水口快速门能否有效实现对电气机组的保护，一般情况下，电缆的长度不低于1km。第三，相关工作人员应该加强安全意识，对电缆通道的设计以及光纤的设计重视起来，严格进行监督检查，避免安全事故的发生。 

　　3.二次电气设备的合理优化 

　　水电站电气二次设备主要以电源系统、计算机监控系统、机组保护、辅机控制设备以及相关自动装置为主，电气二次设备的优化设计包括直流电源优化、交流电源优化以及计算机监控系统优化。 

　　3.1电源设备 

　　出于电气设备进行检测和维护的需要，水电站可以应用直流电源，与此同时，直流电源在一定程度上起到了备用电池的作用，以应对不时之需。一般所选取单母线直流电源，单组充电电池和单组蓄电池装配在直流母线上，并安装相应的监控装置，对直流电源的运行进行实时的监控。 

　　在安装直流电源的基础之上，同时需要进行交流电源的安装，在电力供应当中发挥着重要的作用，因此交流电源的优化是十分必要的。交流电源与二次电气设备之间要安装无触点开关，能够在发生紧急情况时，及时的断开开关，更换备用电源，该过程需要的在短时间内完成。值得注意的是，开关断开的同时，要关闭交流电源，以保证备用直流电源的正常使用[3]。 

　　3.2计算机监控系统 

　　水电站电气二次设备当中，计算机监控系统起到了关键的作用。计算机监控系统的应用促进了水电站的现代化发展。电站控制级和限制控制单元级是监控系统的主要构成，其主要功能是对水电站电气设备进行有效的监控，保障水电站整体的安全运行，同时为电气机组进行有效的保护。利用计算机信息系统，发挥监控系统的重要作用。当某项电力数据超过了标准，监控系统能够及时的发出警示信号，能够快速的对电气设备故障予以解决。水电站计算机监控系统配置有远程通信系统、操作和控制系统、GPS定位系统。根据水轮发电机组的实际需要，优化计算机监控系统的配置，保证电气设备机组的安全运行，对通信系统和报警系统进行完善和改进，以配合监控系统的工作，保证通讯的畅通，实时获取水电站的运行数据，使水电站电气设备机组能够安全平稳的运行[4]。 

　　结论：水利发电是节能环保的背景下所诞生的新兴发电形式，充分利用水资源，对严峻的能源危机和环境压力予以有效的缓解。当前，水电站正呈现规模化的发展，充分利用丰富的水资源储备这一优势，在环境和经济的不同层面，都创造了巨大的社会价值。水电站的一次电气设备和二次电气设备进行合理的优化设计，极大的推动了水电站的自动化发展，水利发电有着很大的进步空间。经过电气优化设计的水电站，将会为社会生产创造更大的价值。 

　　参考文献 

　　[1]崔领谦.水电站电气优化设计的几点思考[J].水科学与工程技术，2013，03：68-70. 

　　[2]钟亚平.水电站电气设计问题的探讨[J].硅谷，2014，03：159+142. 

　　[3]陈英婕.水电站计算机监控系统的研究[D].河北工业大学，2007. 

　　[4]孙煜.小型水电站计算机监控系统设计[D].内蒙古大学，2013.