水電站電氣設(shè)計(jì)研究的論文
電氣主接線及短路電流的計(jì)算復(fù)核
進(jìn)行增效擴(kuò)容改造的電站均已運(yùn)行多年，送出工程及與系統(tǒng)連接地點(diǎn)已經(jīng)確定，變動(dòng)的可能性不大，對電站的接入系統(tǒng)不必再進(jìn)行論證，所以只要現(xiàn)有主接線相對合理，在增效擴(kuò)容改造中可維持原主接線方案不變，只需根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和短路電流計(jì)算成果，對機(jī)組容量進(jìn)行復(fù)核和選擇設(shè)備即可。對個(gè)別電站由于多次修改，改變了原設(shè)計(jì)的主接線形式，增加或減少了部分設(shè)備，改變了布置，形成現(xiàn)有不合理的接線方式，造成重復(fù)容量大、損耗高、繼電保護(hù)復(fù)雜、設(shè)備配置不合理等，或現(xiàn)有接線方式不適應(yīng)目前電力系統(tǒng)要求，對這種情況應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中對主接線方案進(jìn)行優(yōu)化比選，同時(shí)復(fù)核送出線路的輸送容量和電壓降是否滿足增效擴(kuò)容的要求，復(fù)核電站內(nèi)部電流互感器變比、電氣設(shè)備動(dòng)、熱穩(wěn)定和開斷電流等能否滿足要求。基本原則是送出電壓等級和接入系統(tǒng)點(diǎn)不改變，否則投入資金會(huì)相應(yīng)增加比較多，浪費(fèi)比較嚴(yán)重。如果改變了主接線的接線方式或運(yùn)行方式，涉及到電力系統(tǒng)的計(jì)量、保護(hù)方式和保護(hù)整定值等問題，需要與電力系統(tǒng)調(diào)度部門共同協(xié)商。早期投入的水電站當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)容量較小，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量大為增加，結(jié)構(gòu)也有很大的變化，網(wǎng)絡(luò)在不斷加強(qiáng)，同時(shí)由于發(fā)電機(jī)的改造，電氣參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。因此，有必要根據(jù)目前電力系統(tǒng)的參數(shù)，或今后5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和改造后機(jī)組的參數(shù)，對短路電流進(jìn)行重新復(fù)核計(jì)算。依據(jù)復(fù)核計(jì)算結(jié)果來復(fù)核現(xiàn)有電氣設(shè)備的開斷能力，或重新選擇電氣設(shè)備的型式和參數(shù)。一般情況下，嚴(yán)重老化設(shè)備、高耗能設(shè)備和淘汰設(shè)備會(huì)隨著機(jī)組增效擴(kuò)容一起進(jìn)行更換，以提高電站運(yùn)行的安全性，減少維護(hù)工作量，增加電站經(jīng)濟(jì)效益，保證新更新的電氣設(shè)備能適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展和長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。
電氣設(shè)備的選擇與布置
1995年以前的中小型水電站，由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和建設(shè)資金的限制，電氣設(shè)備存在性能較差、安全性不符合現(xiàn)要求、維護(hù)工作量大以及備品備件難以購買等問題。例如，低壓開關(guān)柜多為GGD型或更老的BSL型等，開關(guān)和保護(hù)設(shè)備為DW系列或DZ10系列，而更多的是采用熔斷器保護(hù)；10kV設(shè)備采用GG-1A開關(guān)柜配SN10少油斷路器，或早期的真空斷路器；35kV設(shè)備采用DW6、DW8等系列的多油斷路器，或GBC戶內(nèi)型高壓開關(guān)柜；110kV設(shè)備采用SW3、SW6及SW7少油型斷路器；變壓器采用SLJ1或SF7型等。這些設(shè)備是目前國家已明令禁止使用的產(chǎn)品，開斷電流小，損耗大，不環(huán)保，由于諸多原因長期帶病運(yùn)行，嚴(yán)重影響電站和電網(wǎng)的安全，因此對這些電氣設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代是十分必要的。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、維護(hù)簡單方便和經(jīng)濟(jì)合理的原則進(jìn)行，并應(yīng)適應(yīng)農(nóng)村水電站的特點(diǎn)。對電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)增效擴(kuò)容后的參數(shù)和短路電流計(jì)算結(jié)果來選取，而不應(yīng)延用舊設(shè)備的參數(shù)來確定新設(shè)備的.參數(shù)，這樣可保證更換的電氣設(shè)備能適應(yīng)目前和將來系統(tǒng)發(fā)展的要求。由于設(shè)備基礎(chǔ)、支架、房間的尺寸和開關(guān)站的位置均保持不變，因此在選擇電氣設(shè)備型式時(shí)還應(yīng)考慮這些因素，盡可能多地利用已有基礎(chǔ)或僅做小改動(dòng)。
接地系統(tǒng)的檢查與修復(fù)
水電站接地系統(tǒng)的好壞是關(guān)乎人身和設(shè)備安全的重要保障。接地電阻值是保證電站安全運(yùn)行的重要參數(shù)，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但要滿足工頻短路電流的要求，還要滿足雷電沖擊電流的要求，但在增效擴(kuò)容和設(shè)備改造過程中，往往忽視了這部分內(nèi)容。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，特別是電站內(nèi)微機(jī)保護(hù)、綜合自動(dòng)化裝置和電子元件的大量應(yīng)用，這些弱電元件對接地網(wǎng)的要求更高，接地電位的干擾對監(jiān)控和自動(dòng)化裝置的影響已經(jīng)引起了人們的重視。早期投產(chǎn)的水電站由于短路電流較小和舊規(guī)范的要求，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)接地線的截面積較小(原主網(wǎng)多為40×4扁鋼，分支線多為20×4扁鋼)，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，接地網(wǎng)銹蝕嚴(yán)重，甚至部分?jǐn)嗔�，特別是戶外開關(guān)站和暴露于空氣中的接地連接線的問題更為嚴(yán)重。因此，在增效擴(kuò)容改造電氣設(shè)備的同時(shí)，為保證水電站的安全運(yùn)行，修復(fù)和改造接地系統(tǒng)也是十分必要的。在接地網(wǎng)改造修復(fù)前，首先應(yīng)對現(xiàn)有接地系統(tǒng)的接地電阻進(jìn)行實(shí)際測量，驗(yàn)證是否達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)值的要求。其次應(yīng)對敷設(shè)于地面較淺的地下接地網(wǎng)（如開關(guān)站接地網(wǎng)及外引接地網(wǎng)）挖開后檢查接地線的腐蝕和連接情況，檢查暴露于空氣中的接地連接線是否牢靠、截面積是否滿足要求和銹蝕情況。在初步設(shè)計(jì)中應(yīng)對現(xiàn)有接地系統(tǒng)做初步評估，如果接地電阻達(dá)不到設(shè)計(jì)值的要求或腐蝕嚴(yán)重，則應(yīng)提出改造方案和目標(biāo)值。在施工設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)要求和短路電流計(jì)算結(jié)果提出具體的實(shí)施建議和改造范圍，使其達(dá)到目標(biāo)值。由于水電站已建成并運(yùn)行多年，要改造廠房、尾水渠及大壩下方的地下或水下接地網(wǎng)已不可能，只有改造戶外開關(guān)站的接地網(wǎng)和外引增加接地網(wǎng)面積，或采用其它相應(yīng)的降阻措施來實(shí)現(xiàn)。接地網(wǎng)及接地線截面積的設(shè)計(jì)應(yīng)按現(xiàn)行的接地設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，并復(fù)核接能電勢和跨步電勢是否滿足要求。如果接地網(wǎng)系統(tǒng)良好，接地電阻符合目標(biāo)值的要求，可以不對接地網(wǎng)進(jìn)行改造，只需按最新設(shè)計(jì)規(guī)范對暴露于空氣中銹蝕嚴(yán)重、接觸不良的接地線以及改造設(shè)備的接地連接線進(jìn)行修復(fù)。
針對目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的環(huán)境下，小型水電站的發(fā)展越來越快，為了緊跟小水電的前進(jìn)腳步，我們要重視水輪發(fā)電機(jī)和電氣設(shè)備的改造，做好小型水電站的增效擴(kuò)容設(shè)計(jì)。好的小型水電站的電氣改造設(shè)計(jì)不僅可以提高水電站的綜合效益，還可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
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