电气接线在水电站运行中的常见问题分析

电气接线在水电站运行中的常见问题分析

蔡祥斌

青海黄河水电拉西瓦发电公司蔡祥斌

摘要：在对电气主线进行接入时要考虑各种可能发生的状况，还必须考虑电站的运输条件及其所处的地势、电站的规模、设施的特征特性以及相关的环保工作等条件。本文首先简要介绍了某水电站概述，对接线电气设计以及水电站主线电气设计问题进行了探讨分析，以供相关从业人员借鉴参考。

关键词：水电站；主接线；电气设计；问题分析

电气主接线在水电站电气设计中是一种新型的接线方式，通过实践证明了这种方式在具体运行中的作用是比较突出的，但也存在一些不足。本文提出了改进的措施，以确保水电站设备能安全可靠的运行。

一、某水电站概述

某水电站经过多年的发展，供电方式和运行模式都在不断地变化。但水电站的接线方式还没变，还是采用传统的接线方式，发电机侧中性点接地系统的供电达到400/230V是这种接线方式的特点。此接线方式还有重要的优点：电网停电时，可以对附近的区域负荷自发自供，可以为全站提供正常的照明电。原理：电网出现故障而停电时，自动关闭机组，转成空载但不灭磁，保护动作跳闸。好处：内部过电对较低压网络的影响较小，较安全可靠，保护简单，在单相接地故障出现时动作跳闸。同时，这种接线方式也有自身的不足，下面对这种方式的缺点以及改进措施进行全面分析。

二、主接线电气设计分析

1、设计原则。水电站的主接线电气设计要同时考虑很多因素，如：电站的地形、运输条件、电站枢纽的总体布置、水电站规模、水文气象等。电力系统对电站的要求是稳定性，必须做到经济合理、技术先进、节约成本、接线方式简单清晰、后期维护方便、操作灵活和供电的安全可靠。

2、比较发电机电压侧接线方案。

方案一，采用单母线隔离开关的接线方式。在正常运行的过程中母开关始终处于分段状态。1台SF10-31500/110/10.5kV双卷变压器与1G发电机接于I段母线，正常运行时形成单元的运行方式，1台SF10-63000/110/10.5kV双卷变压器与2G，3G发电机接于II段母线，正常运行时形成扩大单元的运行方式。发电机电压母线I，II段分别与两台厂用变压器相连接，相互间形成备用。

方案二，1台SF10-31500/110/10.5kV双卷变压器和1G发电机相连接形成单元接线；1台SF10-63000/110/10.5kV双卷变压器和2G，3G发电机相连接形成扩大单元接线；发电机电压母线I，II段分别连接两台长用变压器，相互之间形成暗备用。生活区、船闸和坝顶等用电和外接设备的电源与10.5kV母线III段连接。这两套组合的保护装置任何时候只能使一套运行。

3、两方案的经济比较。方案一，该方案的优点是发电机电压侧设备少、布置方便、后期维护简单方便、接线简单。和方案二相比，方案一需要的高压设备相对较少，变压器台数也较少，这样开关站的占地面积就会缩小许多，开关站的开挖量减少了很多，节约了设备的投资和土建的支出。但是，方案一也有一些缺点，比如运行的灵活性较低，可靠性也较低。因为与发电机电压母线I，II段相连并起辅助作用的设备过多，当这些设备发生故障时，与该段母线相连的发电机就会停止运行，最终的结构就是无法向外输送电能。另外，由一台变压器连接两台机组，发生故障时会产生较大范围的影响。在后期的维护中，对机组进行检修时或有故障出现时，两台机组及要同时断电，这样会对电能造成严重的损失。方案二，该方案的优点是运行过程中灵活性更高，可靠性也更高。方案一所采用的保护装置是由正空负荷开关和高压限流熔断器组成的，这样对生活区和船闸的变压器及外接的备用电源的过载、短路和断相有很好的保护作用。在运行中如果其中一个变压器出现故障，熔断器会切断短路电流，相比于断流器动作时间更短，更加安全可靠，机构相对简单，不会有拒合与拒分的情况。因此，由于辅助设备发生故障而导致的电能无法输送的情况大大减少了，从而保证发电机运行时的安全和可靠。而它的缺点就是投入会比较大。

第二方案比第一方案具有更高的靠性，且第二方案在运行时更加的灵活。它以真空负荷开关及高压限流熔断器为保护装置，这样可以在很大程度上保证生活区的电压器、船闸变压器和外接备用电源的断相、过载、短路等情况的发生。如果其中的一个辅助电压器发生了短路情况，这时熔断器会自动快速地切断短路电流，这样就可以在很大程度上增强电气的安全性和可靠性，而且使用第二方案的操作也相对比那个简单。这样就在很大成度上将少了由于辅助设备发生故障而导致发电无法输送的情况，从而大大提高了发电机运行的安全可靠性。但是其花费相对较大。

4、方案推荐。从上面的分析我们能够看出，第二方案的可靠性和安全性相对第一方案都比较高，其故障发生的概率相对较低，同时降低了因事故发生而引起的经济损失。因此，我们可以看出选择第二方案是最为科学及合理的。从经济层面来讲，第二方案可以减小各种变压器的故障发生概率，杂检修时也比较方便。所以，我们从诸多方面考虑，第二方案是最容易被采用的。

三、关于水电站主线电气设计问题的分析

1、中性点接地方式。在以前都是采用消弧线圈接地的接地方式作为发电机的中性点，这一方式满足了国家的相关标准。它在工作时都是以人工的方式来完成。在目前，我国多数发电机中性点都采用接地变压器进行接地处理，这一改变使得接地的电容性电流不经过消弧线圈综合，所以在发生发电机的单机接地事故时，接地的电流机会远远超过国家的标准值，因此这个时候就要需要作用与跳发电开关。在设计时要充分考虑到如何避免单相接地故障转化为相间故障或匝问故障，以最大限度地减少损失。根据这一设计思路，我们主要以单相接地故障产生的过电压，以中性点的接地变压器接地的方式进行。

2、高压限流熔断器。高能氧化锌电阻和限流熔断器共同形成一种高压限流熔断器保护组合。在全厂全部的系统和发电机总的短路电流和厂变高压侧所产生的电流相同，如果在此处使用断路器，则必须使用大开电流的短路器，其需要的费用非常大，所以一般不会使用大机组，所以选用RUR熔断器来设计和改造电站。它可以快速地限制短路电流，避免厂变爆炸事故的发生。同时可以保证母线、主变压器以及发电机不受到短路电流的影响。

3、关于接地系统以及过电压保护的分析。在屋顶设立避雷装置，然后使用接地扁钢和地网连接，能够非常有效的保护电站因为直雷击而带来的巨大危害，从而在很大程度上提高了变电站的安全性。雷击时会产生一定的电波，这些电波可以沿着110千伏的线路进行破坏，所以在110千伏线路上设置避雷装置时要将保护器放置在低压电柜内，从而起到保护作用。

结束语

电力系统要求电站具有稳定性，必须做到经济合理、节约投资、接线设计简单清晰、检修维护方便、运行操作灵活、供电安全可靠方便。因此对电气接线在水电站运行中的常见问题进行探讨分析具有重要的现实意义。

参考文献

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