水電站電氣新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用分析

黃旭熙

摘要：隨著當前科技水平的不斷提高，水電站中電氣新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用也越來越廣泛，新技術(shù)與新設(shè)備在實踐運用中充分體現(xiàn)出了其優(yōu)越性。文章通過對一些新技術(shù)新設(shè)備的運用進行闡述，為未來水電站新技術(shù)新設(shè)備的使用提供參考。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣新技術(shù)；新設(shè)備；應(yīng)用分析

中圖分類號：TV734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0043-02

通過不斷的努力我國水電事業(yè)取得了快速的發(fā)展，特別是相關(guān)電氣新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用大力地推進了我國的水電站建設(shè)。

1 水輪發(fā)電機的革新及應(yīng)用

在水輪發(fā)電機技術(shù)方面經(jīng)過多年的不懈努力我國實現(xiàn)了重大突破，從最初的0.8MW國產(chǎn)水輪發(fā)電機，到三峽水電站單機裝機容量700MW的世界最大水輪發(fā)電機的投產(chǎn)運行。700MW世界級的水輪發(fā)電機代表了我國在該項設(shè)備制造領(lǐng)域的頂尖技術(shù)優(yōu)勢和實際運用能力，水輪發(fā)電機的設(shè)計制造涉及到眾多的技術(shù)指標如電壓、功率、短路比、飛輪力矩等，這些技術(shù)指標直接影響著電站及其電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟適用性，因此在對這些指標進行設(shè)定時必須進行系統(tǒng)地分析研究，我國科研工作人員經(jīng)過大量的科學論證和試驗對大型水輪發(fā)電機的參數(shù)指標進行了優(yōu)化設(shè)計。發(fā)電機的絕緣性要求高，隨著技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在大都是使用F級的絕緣材料取代傳統(tǒng)的B級的絕緣材料增強絕緣性，熱固性環(huán)氧粉云母絕緣具有耐電強度高且介質(zhì)損耗小的特點相較瀝青云母帶浸膠絕緣材料有顯著的優(yōu)勢。同時在制造生產(chǎn)大型的水輪發(fā)電機時更多的將空換位與不完全換位新技術(shù)運用到定子線圈中，這樣能夠有效地降低電機定子線棒的最高溫度值也能有效控制股線的溫差值，這種控溫技術(shù)的運用能夠極大地提升發(fā)電機運行的安全穩(wěn)定性和絕緣可靠性。很多最新科技成果也被成功地運用到機電的結(jié)構(gòu)中，像電機定子的上支架進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時將徑向力轉(zhuǎn)變成切向力，同時電機定子的機座結(jié)構(gòu)設(shè)計成浮動式，電機轉(zhuǎn)子的支架結(jié)構(gòu)設(shè)計成園盤式等。在電機推力軸承上通過采用彈性金屬塑料瓦，從而大大增強了電機推力軸承在工作中的安全性和可靠性，我國在充分參照國外技術(shù)的同時也在不斷實現(xiàn)自主技術(shù)創(chuàng)新。大中型水輪發(fā)電機通常采用的冷卻技術(shù)包括水冷卻法、空氣冷卻法以及蒸發(fā)冷卻法等，主要是通過密閉循環(huán)空氣冷卻通風系統(tǒng)來實現(xiàn)，而隨著目前發(fā)電機單機容量的不斷增大要實現(xiàn)大容量發(fā)電機的空氣冷卻需要采用熱路法以及三維有限元法等新技術(shù)來實現(xiàn)，計算大型水電發(fā)電機的通風發(fā)熱量的程序也進行優(yōu)化，構(gòu)建出其通風基礎(chǔ)模型保證計算結(jié)果的準確性，以便為設(shè)計提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，到目前已經(jīng)順利實現(xiàn)了每10MW6m3的冷卻通風量，這一技術(shù)已處于世界領(lǐng)先的地位。同時另外兩種水輪發(fā)電機冷卻方法的科研工作進展順利，相應(yīng)的研究成果已經(jīng)運用于實際生產(chǎn)中，特別是蒸發(fā)冷卻法的運用克服了水冷卻的一些不利還滿足了高絕緣性及不燃性的要求，該技術(shù)通過在具體項目中的運用反映良好，在實踐中不斷探索和逐步地完善，這些新技術(shù)為更大型的水輪發(fā)電機的發(fā)展提供了技術(shù)保障指明了未來發(fā)展的方向。

2 水電站自動化技術(shù)的應(yīng)用

當前隨著科技水平的不斷提高在水電站中的電氣自動化新技術(shù)被廣泛地運用，自動化程度的提高能夠極大地減少人工操作所帶來的不便，通過自動化技術(shù)，能夠極大地減少人力的投入，從而使電力資源的生產(chǎn)成本得到大幅度的降低，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益以及創(chuàng)造良好的社會效益。自動化系統(tǒng)使用計算機、程序化控制器以及專用的智能化設(shè)備，依靠網(wǎng)絡(luò)、總線把主控機和各個控制站、智能化設(shè)備等進行連接，形成分布式的綜合監(jiān)測控制系統(tǒng)。自動化技術(shù)主要包括系統(tǒng)對水電站進行全面地自動監(jiān)控與信息存儲，通過計算機對水電站設(shè)備運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)自動進行收集并處理，例如對開關(guān)量、模擬量等信息進行的監(jiān)控，系統(tǒng)出現(xiàn)異常時的報警、信息的存儲和顯示以及SOE點信息的記錄與顯示等。而對水電站實施自動控制主要表現(xiàn)在通過自動化技術(shù)能夠依據(jù)上級發(fā)布的命令并結(jié)合電站的實際運行狀況，對相關(guān)設(shè)施進行自動調(diào)節(jié)控制，比如對機組進行自動停開操作以及在設(shè)備運行過程中根據(jù)其工作狀況進行的自動轉(zhuǎn)換動作，機組功耗負荷的自動調(diào)節(jié)，自動發(fā)電控制（AGC）與自動電壓控制（AVC）以及自動斷路操作等。同時對發(fā)電機、主變電站、輸電線路等重要設(shè)備設(shè)施也進行自動監(jiān)控和保護，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。在水電站的運營管理通訊系統(tǒng)建設(shè)等中自動化技術(shù)都發(fā)揮了巨大作用，如設(shè)備運行的報表自動生成、各項操作的自動記載，這些有利于對系統(tǒng)問題的排查分析。總之，先進的自動化技術(shù)設(shè)備為電站系統(tǒng)的高效運行提供了保障，在現(xiàn)代化水電站項目建設(shè)中要大力引進和推廣自動化電氣設(shè)備，用先進的計算機技術(shù)對電站進行自動化管理和監(jiān)控，全面實現(xiàn)自動化操作與管理，提高功效和運行的穩(wěn)定性。

3 變壓器中性點小電抗接地技術(shù)的運用

我國電站過去很多是采用部分接地形式來對變壓器設(shè)備中性點進行接地。采用這種接地方式容易有過高的電壓在變壓器的中性點處出現(xiàn)。這就必須保證中性點處的絕緣性，對絕緣水平提出了較高的要求，使得對中性點實施保護變得較為復雜。同時還會存在某些弧立不進行接地系統(tǒng)，這種形式對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了巨大的隱患。而將500kV的變壓器進行直接的接地也是不可取的，因為還必須滿足零序繼電保護的實現(xiàn)，不能進行全部的接地。通過大量的研究實驗最終我國電力科技工作者成功地攻克了這一多年未解的難題。這一技術(shù)是通過將小電抗值依照變壓器零序阻抗值的三分之一進行串并聯(lián)的原理實現(xiàn)的。它的實現(xiàn)過程是兩臺用小電抗直接接地的變壓器零序阻抗，當其中的一臺退出運行系統(tǒng)時，另外的一臺變?yōu)榱酥苯咏拥氐男问?，這樣做能夠保證變壓器零序阻抗值不發(fā)生變化。這一技術(shù)的成功運用成為我國首次運用小電抗接地方式對變壓器進行接地。它很好地解決了目前我國電力系統(tǒng)大量運用的零序繼電保護，使電力系統(tǒng)的電壓水平有效地降低，從而極大地提升了安全性和穩(wěn)定性，并在實踐中得到了廣泛地運用，取得了良好的效果。

4 防雷新技術(shù)的運用

水電站在布局上較為特殊，一般情況下是在電站主廠房的頂部位置設(shè)置塔桿將高壓線引出，當出現(xiàn)雷電擊打頂部的塔架或者其上部的避雷針時塔架的引流線還沒有進入地面就和主廠房的鋼砼結(jié)構(gòu)相連接，這樣雷擊的強電流會通過鋼筋網(wǎng)片進行傳播，引起較強的沖擊電位聚集在接地網(wǎng)上，強大的電流會對設(shè)置在廠房內(nèi)部的設(shè)施設(shè)備造成不良影響，像發(fā)電機、發(fā)電機相關(guān)的電氣設(shè)備以及低壓設(shè)備等都可能引起絕緣問題，針對這一問題通過進行大量的實測研究分析，構(gòu)建出了一套設(shè)備產(chǎn)生反擊過電壓的方案，并經(jīng)過理論計算結(jié)合相關(guān)曲線規(guī)律，解決了這一困繞廠房及設(shè)施安全的問題，這種水電站防雷設(shè)計新技術(shù)在眾多的水電站得到了運用，實踐表明其效果顯著運行良好。

在新世紀里隨著宜昌三峽水利樞紐工程的投入使用，標志著我國的水電事業(yè)步入了又一嶄新的時代，科學技術(shù)的不斷進步給水電事業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的機遇，推動著水電站電氣新技術(shù)與新設(shè)備的不斷向前發(fā)展，在不遠的將來我國的水電站在科技支撐下必將跨上更高的發(fā)展道路。

參考文獻

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