水電站電氣設(shè)計中的幾個問題分析

1、<p>　　水電站電氣設(shè)計中的幾個問題分析</p><p>　　[摘 要]水電站電氣設(shè)計方式對水電站運行的穩(wěn)定性和可靠性有著直接的影響，而電氣設(shè)計在水電站中的應(yīng)用可以分為如下幾個方面：利用高壓限流熔斷器的組合方式來對電氣進行保護、接地方式、二次斷線保護閉鎖以及進水口回路的控制上等。文章主要針對上述這些問題進行探討和淺析，綜合分析這些問題有助于提高水電站整體運行的效率，是利用技術(shù)優(yōu)勢解決經(jīng)濟效益問題的有利

2、方式。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]水電站；電氣設(shè)計；熔斷器 </p><p>　　中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）44-0153-01 </p><p>　　水電站電氣設(shè)計直接影響水電站運行的可靠性，本文針對水電站電氣設(shè)計的高壓限流熔斷器組合保護裝置、發(fā)電機中性點接地方式、水車保護等問題進行了探討，對提高水電站運

3、行的可靠性將會有積極的作用。 </p><p><b>　　一、保護裝置 </b></p><p>　　高壓限流熔斷器在長期的實際操作實驗中被認定為針對變壓器分支等短路容量大的部位最有效也是最快速的廠用變壓器，其主要原因在于它特有的性能，即較強的開斷能力、較小的截流值、較短的動作時間以及較好的速動性。此種高壓是在限流熔斷器中設(shè)置一個含有氧化鋅的電阻，從而達到對電氣設(shè)備

4、在斷電流狀況下的保護。一般來說，大機組是不使用斷路器的，是由于此處的短路開斷電流非常的大，是全場發(fā)電容量和系統(tǒng)電流的總和，因此，此處由于電流的問題，造成出口斷路器在短路情況下的開斷電流較小，而不可使用斷路器。在水電站電氣設(shè)計實際應(yīng)用中，高壓熔斷器能夠快速控制短路電流，并且能夠迅速將短路電流控制在2.5 ms以內(nèi)，而基于保護變壓器的高壓側(cè)，避免對發(fā)電機和主變壓器以及母線造成損傷，則將截斷電流的范圍控制在短路電流的15%以內(nèi)。另外，為了避免

5、低壓側(cè)故障從而使得限流熔斷器產(chǎn)生越級跳閘現(xiàn)象而擴大事故范圍，限流熔斷器應(yīng)當挑選高廠變低壓側(cè)最大短路電流在高壓側(cè)中的對應(yīng)值的熔斷器熔斷時間大于在低壓側(cè)中10 kV左右，并使得各分支的負荷量大于電流承受量的總和，充分考慮它們的配合問題。 </p><p>　　二、中性點接地方式 </p><p>　　在過去，發(fā)電機中性點在進行接地的時候采用的都是消弧線圈的接地方法，這是因為通過消弧線圈進行接地

6、的這種方法在接地的時候出現(xiàn)的電流是非常小的，能夠滿足我國國標的要求，所以，如果發(fā)動機出現(xiàn)了單相接地問題的時候，可以在一定時間之內(nèi)保證系統(tǒng)的通電情況良好，而只是由接地端發(fā)出信號，這樣相關(guān)的維修人員就可以只是針對出現(xiàn)問題的部分進行檢修就可以解決問題了。最近這些年我國新建的水電站中，發(fā)電機在進行接地的時候采用的基本上都是接地變壓器的接地方法，當發(fā)電機出現(xiàn)單相接地問題的時候，接地電容性電流不會和消弧線圈出現(xiàn)抵消的情況，這時候的接地電流會比國標值

7、偏低，也就是可以保證接地安全。 </p><p><b>　　1.過電壓情況 </b></p><p>　　發(fā)電機在進行接地的時候基本采用的都是高阻接地的方法，也就是變壓器接地的方法，這樣設(shè)計可以有效地防止間歇性的單相接地故障發(fā)生，并且可以保證接地過電壓情況下發(fā)電機的安全，如果單相接地問題變成了匝間問題，這時候?qū)Πl(fā)電機造成的損失就會降低很多，從另外一種含以上說，也是對

8、發(fā)電機的一種保護。 </p><p><b>　　2.消弧線圈接地 </b></p><p>　　根據(jù)已有資料我們可以了解到，發(fā)電機中性點通過消弧線圈進行接地的時候，接地的效果和發(fā)電機的單相電壓以及發(fā)電機運行過程中的頻率有一定的關(guān)系。我國的額定頻率是五十赫茲，如果發(fā)電機運行在這個頻率下的話，那么出現(xiàn)單相接地的暫態(tài)電壓值不會超過2.6，換句話說就是發(fā)電機在運行的過程中不

9、會出現(xiàn)單相接地問題，當暫態(tài)電壓值小于2.6的時候?qū)Πl(fā)電機是不會造成任何傷害的。而且因為消弧線圈進行接地的時候，其電流值比較小，可以滿足我國的國家標準，所以，發(fā)電機在這種情況下是可以暫緩斷電的。當然，在此過程中，運行人員需要對工作進行調(diào)度，同時還要開啟設(shè)備轉(zhuǎn)移負載，一直到發(fā)電機帶動的負載值為零的時候才可以對發(fā)電機斷電，因為這時候給發(fā)電機斷電可以有效地保護發(fā)電機內(nèi)部的零件安全。 </p><p>　　三、二次斷線保護

10、閉鎖 </p><p>　　二次斷線保護閉鎖即微型機縱差保護TA二次斷線保護閉鎖，在大型發(fā)電機以及主變壓器中這種保護設(shè)置的設(shè)計至少要在兩套以上。一般來說，這種保護設(shè)計有七種，即：發(fā)電機完全差動、發(fā)電機不完全差動、發(fā)電機不完全大差動、主變差動、主變大差動、發(fā)電機高靈敏單元件橫差以及主變瓦斯。發(fā)電機以及發(fā)電機的母線和出口開關(guān)，甚至包括主變壓器都能夠在這種保護措施下進行安全運行。要進行保護裝置的設(shè)計就要取不同的TA，這

11、就可以對縱差保護TA二次斷線保護閉鎖進行完美的實現(xiàn)。若要做好一整套完整的保護系統(tǒng)，則在此閉鎖保護系統(tǒng)后至少再設(shè)計添加一套保護程序，保證發(fā)電機及其主變壓器的安全運行。另外，縱差保護TA二次斷線閉鎖程序應(yīng)當設(shè)置信號發(fā)射裝置以確保設(shè)備的安全，相關(guān)設(shè)備檢修和操作程序員應(yīng)當定時對發(fā)電機進行停機檢修。 </p><p>　　四、進水口回路控制 </p><p>　　基于安全因素的考慮，水電站中一般會對

12、機組的機械過速點和機械的手動落門接點進行單獨的設(shè)計：一是常規(guī)狀況下的二次電纜通道；二是大壩到水電站監(jiān)控系統(tǒng)之間的光纖。有些水電站廠房離進水口距離較遠，使得進水口到機組的電纜長度長達兩千米，若采用常規(guī)二次電纜控制落快速門電磁閥，就很有可能造成次電磁閥故障，產(chǎn)生電磁閥動作故障。例如，用橫截面積為2.5毫米的二次電纜，又采用內(nèi)阻為五十Q的線圈落快速門電磁閥，此時電纜已經(jīng)分壓約1/4，但一般來說，電磁閥的工作電壓必須在1/5的范圍內(nèi)波動，此時落

13、快速門電磁閥動作顯然是不可靠的。在選用電磁閥線圈內(nèi)阻的時候需要考慮分壓問題，一般采用20到4000歐姆的內(nèi)阻。由于高內(nèi)阻的電磁閥的線徑太細，容易經(jīng)常出現(xiàn)霉斷的現(xiàn)象，因此不能選用線圈內(nèi)阻過高的電磁閥。進水口到機組距離達到一千米以上的，應(yīng)當按照5%的比例考慮電纜電阻的分壓問題較為合理。水電站進水口快速門是機組過速保護的最后一道屏障，在防止其拒動上的設(shè)置是水電站電氣設(shè)計的關(guān)鍵。 </p><p>　　五、計算機監(jiān)控系統(tǒng)

14、與水車保護 </p><p>　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代化水電廠必備的設(shè)備系統(tǒng)，其主要功能包括對水車的保護以及監(jiān)控和順序的掌控，這些功能中最為重要的是水車保護功能，這一功能對機組的安全保護起到?jīng)Q定性作用，然后是監(jiān)控操作保護，再然后則是順序的控制保護功能。在最重要的保護方式中，這一功能的實現(xiàn)一般是通過計算機的計算運行實現(xiàn)的，主要依靠監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯判斷以及推導(dǎo)能力。通過對上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)等瓦溫等值的推導(dǎo)、出口的推理、和

15、限定實現(xiàn)對超標信號的報警，以便在發(fā)生事故時，能夠在第一時間進行停機處理以保障機組的運行安全，防止對事故的進一步擴大。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　有關(guān)水電站電氣設(shè)計的問題主要還是集中在對于機組的保護上，通過發(fā)電機接地方式的保護、高壓限流熔斷器組合保護、水車保護以及對回路控制的保護等措施，對機組在故障情況下的緊急停機處理起到了

16、快速的信號傳達和保護作用。在對這些水電站保護措施的電氣設(shè)計上的設(shè)計要遵循一般的設(shè)計原理，并根據(jù)實際的操作問題在原則允許范圍內(nèi)，提出相應(yīng)的解決方案，使得水電站電氣設(shè)備能夠在安全的環(huán)境下運行。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]張羽進.中小型水電站電氣設(shè)計的探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2012（6）. </p>