初探中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)

何靜　余祥琪

摘 要：中小型水電站電氣設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜，涉及許多方面的問(wèn)題。結(jié)合中小型水電站的運(yùn)行狀況，簡(jiǎn)單介紹了中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)概況，并從中總結(jié)出了其設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：中小型水電站；電氣設(shè)備；二次設(shè)計(jì)；變壓器

中圖分類(lèi)號(hào)：TV734.2；TV742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0054-02

中小型水電站是將流動(dòng)的水能轉(zhuǎn)化為電能的大型工程。水電站主要是通過(guò)水庫(kù)將泄水引入水電站引水系統(tǒng)中，用泄水來(lái)提高機(jī)組的動(dòng)力，讓機(jī)組可以正常運(yùn)行，將水能轉(zhuǎn)化為電能，并將電能輸入到發(fā)電廠(chǎng)，為工業(yè)發(fā)展和居民生活提供基礎(chǔ)用電。

1 工程概況

某市一座引水徑流式水電站共有3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，均為立軸混流式電機(jī)，其容量分別為8 MW、8 MW、4 MW，總計(jì)20 MW，年均發(fā)電時(shí)長(zhǎng)約2 500 h，年均發(fā)電量約5 ×107 kW·h。采用“變壓器-線(xiàn)路組”方式對(duì)110 kV升高電壓側(cè)進(jìn)行接線(xiàn)，并將其出線(xiàn)連接至電網(wǎng)系統(tǒng)，水電站本身不為附近地區(qū)供電。

該水電站常用的電源為發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)，根據(jù)廠(chǎng)用負(fù)荷可確定其容量負(fù)荷為400 kVA，可以確保水電站的用電需求。將1臺(tái)400 kVA的發(fā)電機(jī)作為備用，采用單母線(xiàn)連接、裝設(shè)1套備用電源自動(dòng)投入裝置。該水電站擬裝2臺(tái)8 MW加1臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)110 kV的雙卷主變壓器。

2 電氣二次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與要求

2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控水電站中的相關(guān)設(shè)備，并根據(jù)監(jiān)控內(nèi)容作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。具體工作方式為：采集水電站設(shè)備運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行分析；根據(jù)分析結(jié)果判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保設(shè)備安全運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)行情況時(shí)，系統(tǒng)要進(jìn)行自我診斷，并自動(dòng)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)會(huì)記錄異常狀態(tài)的全過(guò)程。

該水電站采用的是開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的分層分布結(jié)構(gòu)，這種運(yùn)行管理模式在一定程度上減少了值班人員，節(jié)省了人力資源成本。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)依靠控制單元級(jí)對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管、控制，控制的單元級(jí)共有兩層，分別為水電站控制和現(xiàn)地控制，兩層控制單元級(jí)之間用以太網(wǎng)進(jìn)行光纖連接。其中，水電站控制面向的對(duì)象是所有的電氣設(shè)備，現(xiàn)地控制面向的對(duì)象是水輪發(fā)電機(jī)組、公共設(shè)備等。另外，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還能夠與其他系統(tǒng)（比如水情觀測(cè)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等）建立通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息共享。圖1為該水電站電氣二次設(shè)計(jì)圖。

2.2 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)主要是為了給水電站中的重要設(shè)備提供繼電保護(hù)，比如水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器、110 kV線(xiàn)路等。設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置內(nèi)部擁有自檢功能，能夠檢測(cè)水電站的重要元器件是否受到了電磁干擾，并作出相應(yīng)的保護(hù)。保護(hù)裝置設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠與監(jiān)控系統(tǒng)連接的接口，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置與機(jī)組控制單元之間的通訊。

2.3 勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在水電站的勵(lì)磁設(shè)計(jì)中，需要為每臺(tái)發(fā)電機(jī)、主變壓器和110 kV出線(xiàn)配置1塊交流電量綜合檢測(cè)儀。該檢測(cè)儀能夠檢測(cè)目標(biāo)單元的電氣量，從而決定是否需要為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等配置電量變送器。另外，發(fā)電機(jī)的功率（有功功率、無(wú)功功率）、母線(xiàn)電壓（220 V）、交流電壓（UPS電源）等是否需要配置電量變送器，這要由發(fā)電機(jī)的實(shí)際需求來(lái)決定。同時(shí)，在中央控制系統(tǒng)中安裝一些數(shù)字電測(cè)儀，方便對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行宏觀監(jiān)控。

2.4 直流電源設(shè)計(jì)

將水電站的直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)成220 V的直流電源，并為電氣設(shè)備的操作、控制、保護(hù)、照明等裝置進(jìn)行直流供電。另外設(shè)計(jì)1組（104只）鉛酸蓄電池和1套充電裝置，要求蓄電池具有閥控、免維護(hù)、防爆等特性。蓄電池組的容量為200 AH，要求充電裝置采用“N+1冗余模式”進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。將蓄電池組與充電裝置安裝在直流電源的母線(xiàn)上，并做好絕緣監(jiān)測(cè)和電池巡檢工作。

2.5 交流電源設(shè)計(jì)

該水電站采用的是1組10 kVA的UPS交流電源裝置，裝置中不需要設(shè)置蓄電池。當(dāng)水電站正常運(yùn)作時(shí)，由交流220 V廠(chǎng)用供電，使用無(wú)觸點(diǎn)旁路開(kāi)關(guān)，如果USP的逆變單元發(fā)生故障，旁路開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)切換交流電源。當(dāng)交流電源中斷時(shí)，作為備用電源——220 V直流電源可以隨時(shí)切換，并進(jìn)行逆變，確保水電站的供電安全。

3 主要電氣設(shè)備的布置

該水電站的主廠(chǎng)房采用的是3臺(tái)立式水輪機(jī)組，在每臺(tái)機(jī)組的四周設(shè)置屏幕保護(hù)，副廠(chǎng)房在主廠(chǎng)房旁邊，與主廠(chǎng)房的面積大小相同。副廠(chǎng)房又分為空壓機(jī)室和油處理室2層。副廠(chǎng)房采用的是6.3高壓開(kāi)關(guān)室和中央控制室。將開(kāi)關(guān)柜和電壓互感器柜等安裝在高壓開(kāi)關(guān)室中，并將微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備安裝在中央控制室中，這樣能夠有效保護(hù)測(cè)控屏柜。

在廠(chǎng)房下游區(qū)域布置電站回車(chē)場(chǎng)，并在回車(chē)場(chǎng)靠?jī)?nèi)一側(cè)布置變電站，面積約為500 m2，高程420.21 m，變電設(shè)備采用戶(hù)外中型布置，站內(nèi)安裝1臺(tái)主變壓器和1臺(tái)備用的110 kV配電裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，中小型水電站的二次設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)電站的安全、平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。電氣二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)通常用于對(duì)一次系統(tǒng)的測(cè)量控制和信號(hào)保護(hù)，二次設(shè)計(jì)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)是確保水電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。文中提到的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制電源設(shè)計(jì)和交流電源設(shè)計(jì)等，都為中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)提供了必要的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]柯賢安.淺析中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)[J].陜西水利，2011（4）：101-102.

[2]張羽進(jìn).中小型水電站電氣設(shè)計(jì)的探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2012（12）：23-24.

[3]朱冠廷，黃天東，陳吉祥，等.湖北三里坪水電站電氣二次設(shè)計(jì)[J].人民長(zhǎng)江，2013，44（20）：68-71.

〔編輯：白潔〕

Abstract： types of electrical equipment for small and medium hydropower complex， involving many aspects of the problem. Combined operating conditions for small and medium hydropower stations， a brief overview of the secondary electrical design for small and medium hydropower stations， from which summed up their design ideas.

Key words： small and medium hydropower stations； electrical equipment； secondary design； transformer

摘 要：中小型水電站電氣設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜，涉及許多方面的問(wèn)題。結(jié)合中小型水電站的運(yùn)行狀況，簡(jiǎn)單介紹了中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)概況，并從中總結(jié)出了其設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：中小型水電站；電氣設(shè)備；二次設(shè)計(jì)；變壓器

中圖分類(lèi)號(hào)：TV734.2；TV742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0054-02

中小型水電站是將流動(dòng)的水能轉(zhuǎn)化為電能的大型工程。水電站主要是通過(guò)水庫(kù)將泄水引入水電站引水系統(tǒng)中，用泄水來(lái)提高機(jī)組的動(dòng)力，讓機(jī)組可以正常運(yùn)行，將水能轉(zhuǎn)化為電能，并將電能輸入到發(fā)電廠(chǎng)，為工業(yè)發(fā)展和居民生活提供基礎(chǔ)用電。

1 工程概況

某市一座引水徑流式水電站共有3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，均為立軸混流式電機(jī)，其容量分別為8 MW、8 MW、4 MW，總計(jì)20 MW，年均發(fā)電時(shí)長(zhǎng)約2 500 h，年均發(fā)電量約5 ×107 kW·h。采用“變壓器-線(xiàn)路組”方式對(duì)110 kV升高電壓側(cè)進(jìn)行接線(xiàn)，并將其出線(xiàn)連接至電網(wǎng)系統(tǒng)，水電站本身不為附近地區(qū)供電。

該水電站常用的電源為發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)，根據(jù)廠(chǎng)用負(fù)荷可確定其容量負(fù)荷為400 kVA，可以確保水電站的用電需求。將1臺(tái)400 kVA的發(fā)電機(jī)作為備用，采用單母線(xiàn)連接、裝設(shè)1套備用電源自動(dòng)投入裝置。該水電站擬裝2臺(tái)8 MW加1臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)110 kV的雙卷主變壓器。

2 電氣二次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與要求

2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控水電站中的相關(guān)設(shè)備，并根據(jù)監(jiān)控內(nèi)容作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。具體工作方式為：采集水電站設(shè)備運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行分析；根據(jù)分析結(jié)果判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保設(shè)備安全運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)行情況時(shí)，系統(tǒng)要進(jìn)行自我診斷，并自動(dòng)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)會(huì)記錄異常狀態(tài)的全過(guò)程。

該水電站采用的是開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的分層分布結(jié)構(gòu)，這種運(yùn)行管理模式在一定程度上減少了值班人員，節(jié)省了人力資源成本。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)依靠控制單元級(jí)對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管、控制，控制的單元級(jí)共有兩層，分別為水電站控制和現(xiàn)地控制，兩層控制單元級(jí)之間用以太網(wǎng)進(jìn)行光纖連接。其中，水電站控制面向的對(duì)象是所有的電氣設(shè)備，現(xiàn)地控制面向的對(duì)象是水輪發(fā)電機(jī)組、公共設(shè)備等。另外，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還能夠與其他系統(tǒng)（比如水情觀測(cè)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等）建立通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息共享。圖1為該水電站電氣二次設(shè)計(jì)圖。

2.2 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)主要是為了給水電站中的重要設(shè)備提供繼電保護(hù)，比如水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器、110 kV線(xiàn)路等。設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置內(nèi)部擁有自檢功能，能夠檢測(cè)水電站的重要元器件是否受到了電磁干擾，并作出相應(yīng)的保護(hù)。保護(hù)裝置設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠與監(jiān)控系統(tǒng)連接的接口，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置與機(jī)組控制單元之間的通訊。

2.3 勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在水電站的勵(lì)磁設(shè)計(jì)中，需要為每臺(tái)發(fā)電機(jī)、主變壓器和110 kV出線(xiàn)配置1塊交流電量綜合檢測(cè)儀。該檢測(cè)儀能夠檢測(cè)目標(biāo)單元的電氣量，從而決定是否需要為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等配置電量變送器。另外，發(fā)電機(jī)的功率（有功功率、無(wú)功功率）、母線(xiàn)電壓（220 V）、交流電壓（UPS電源）等是否需要配置電量變送器，這要由發(fā)電機(jī)的實(shí)際需求來(lái)決定。同時(shí)，在中央控制系統(tǒng)中安裝一些數(shù)字電測(cè)儀，方便對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行宏觀監(jiān)控。

2.4 直流電源設(shè)計(jì)

將水電站的直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)成220 V的直流電源，并為電氣設(shè)備的操作、控制、保護(hù)、照明等裝置進(jìn)行直流供電。另外設(shè)計(jì)1組（104只）鉛酸蓄電池和1套充電裝置，要求蓄電池具有閥控、免維護(hù)、防爆等特性。蓄電池組的容量為200 AH，要求充電裝置采用“N+1冗余模式”進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。將蓄電池組與充電裝置安裝在直流電源的母線(xiàn)上，并做好絕緣監(jiān)測(cè)和電池巡檢工作。

2.5 交流電源設(shè)計(jì)

該水電站采用的是1組10 kVA的UPS交流電源裝置，裝置中不需要設(shè)置蓄電池。當(dāng)水電站正常運(yùn)作時(shí)，由交流220 V廠(chǎng)用供電，使用無(wú)觸點(diǎn)旁路開(kāi)關(guān)，如果USP的逆變單元發(fā)生故障，旁路開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)切換交流電源。當(dāng)交流電源中斷時(shí)，作為備用電源——220 V直流電源可以隨時(shí)切換，并進(jìn)行逆變，確保水電站的供電安全。

3 主要電氣設(shè)備的布置

該水電站的主廠(chǎng)房采用的是3臺(tái)立式水輪機(jī)組，在每臺(tái)機(jī)組的四周設(shè)置屏幕保護(hù)，副廠(chǎng)房在主廠(chǎng)房旁邊，與主廠(chǎng)房的面積大小相同。副廠(chǎng)房又分為空壓機(jī)室和油處理室2層。副廠(chǎng)房采用的是6.3高壓開(kāi)關(guān)室和中央控制室。將開(kāi)關(guān)柜和電壓互感器柜等安裝在高壓開(kāi)關(guān)室中，并將微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備安裝在中央控制室中，這樣能夠有效保護(hù)測(cè)控屏柜。

在廠(chǎng)房下游區(qū)域布置電站回車(chē)場(chǎng)，并在回車(chē)場(chǎng)靠?jī)?nèi)一側(cè)布置變電站，面積約為500 m2，高程420.21 m，變電設(shè)備采用戶(hù)外中型布置，站內(nèi)安裝1臺(tái)主變壓器和1臺(tái)備用的110 kV配電裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，中小型水電站的二次設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)電站的安全、平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。電氣二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)通常用于對(duì)一次系統(tǒng)的測(cè)量控制和信號(hào)保護(hù)，二次設(shè)計(jì)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)是確保水電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。文中提到的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制電源設(shè)計(jì)和交流電源設(shè)計(jì)等，都為中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)提供了必要的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]柯賢安.淺析中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)[J].陜西水利，2011（4）：101-102.

[2]張羽進(jìn).中小型水電站電氣設(shè)計(jì)的探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2012（12）：23-24.

[3]朱冠廷，黃天東，陳吉祥，等.湖北三里坪水電站電氣二次設(shè)計(jì)[J].人民長(zhǎng)江，2013，44（20）：68-71.

〔編輯：白潔〕

Abstract： types of electrical equipment for small and medium hydropower complex， involving many aspects of the problem. Combined operating conditions for small and medium hydropower stations， a brief overview of the secondary electrical design for small and medium hydropower stations， from which summed up their design ideas.

Key words： small and medium hydropower stations； electrical equipment； secondary design； transformer

摘 要：中小型水電站電氣設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜，涉及許多方面的問(wèn)題。結(jié)合中小型水電站的運(yùn)行狀況，簡(jiǎn)單介紹了中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)概況，并從中總結(jié)出了其設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：中小型水電站；電氣設(shè)備；二次設(shè)計(jì)；變壓器

中圖分類(lèi)號(hào)：TV734.2；TV742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0054-02

中小型水電站是將流動(dòng)的水能轉(zhuǎn)化為電能的大型工程。水電站主要是通過(guò)水庫(kù)將泄水引入水電站引水系統(tǒng)中，用泄水來(lái)提高機(jī)組的動(dòng)力，讓機(jī)組可以正常運(yùn)行，將水能轉(zhuǎn)化為電能，并將電能輸入到發(fā)電廠(chǎng)，為工業(yè)發(fā)展和居民生活提供基礎(chǔ)用電。

1 工程概況

某市一座引水徑流式水電站共有3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，均為立軸混流式電機(jī)，其容量分別為8 MW、8 MW、4 MW，總計(jì)20 MW，年均發(fā)電時(shí)長(zhǎng)約2 500 h，年均發(fā)電量約5 ×107 kW·h。采用“變壓器-線(xiàn)路組”方式對(duì)110 kV升高電壓側(cè)進(jìn)行接線(xiàn)，并將其出線(xiàn)連接至電網(wǎng)系統(tǒng)，水電站本身不為附近地區(qū)供電。

該水電站常用的電源為發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)，根據(jù)廠(chǎng)用負(fù)荷可確定其容量負(fù)荷為400 kVA，可以確保水電站的用電需求。將1臺(tái)400 kVA的發(fā)電機(jī)作為備用，采用單母線(xiàn)連接、裝設(shè)1套備用電源自動(dòng)投入裝置。該水電站擬裝2臺(tái)8 MW加1臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)110 kV的雙卷主變壓器。

2 電氣二次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與要求

2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控水電站中的相關(guān)設(shè)備，并根據(jù)監(jiān)控內(nèi)容作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。具體工作方式為：采集水電站設(shè)備運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行分析；根據(jù)分析結(jié)果判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保設(shè)備安全運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)行情況時(shí)，系統(tǒng)要進(jìn)行自我診斷，并自動(dòng)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)會(huì)記錄異常狀態(tài)的全過(guò)程。

該水電站采用的是開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的分層分布結(jié)構(gòu)，這種運(yùn)行管理模式在一定程度上減少了值班人員，節(jié)省了人力資源成本。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)依靠控制單元級(jí)對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管、控制，控制的單元級(jí)共有兩層，分別為水電站控制和現(xiàn)地控制，兩層控制單元級(jí)之間用以太網(wǎng)進(jìn)行光纖連接。其中，水電站控制面向的對(duì)象是所有的電氣設(shè)備，現(xiàn)地控制面向的對(duì)象是水輪發(fā)電機(jī)組、公共設(shè)備等。另外，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還能夠與其他系統(tǒng)（比如水情觀測(cè)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等）建立通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息共享。圖1為該水電站電氣二次設(shè)計(jì)圖。

2.2 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)主要是為了給水電站中的重要設(shè)備提供繼電保護(hù)，比如水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器、110 kV線(xiàn)路等。設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置內(nèi)部擁有自檢功能，能夠檢測(cè)水電站的重要元器件是否受到了電磁干擾，并作出相應(yīng)的保護(hù)。保護(hù)裝置設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠與監(jiān)控系統(tǒng)連接的接口，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置與機(jī)組控制單元之間的通訊。

2.3 勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在水電站的勵(lì)磁設(shè)計(jì)中，需要為每臺(tái)發(fā)電機(jī)、主變壓器和110 kV出線(xiàn)配置1塊交流電量綜合檢測(cè)儀。該檢測(cè)儀能夠檢測(cè)目標(biāo)單元的電氣量，從而決定是否需要為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等配置電量變送器。另外，發(fā)電機(jī)的功率（有功功率、無(wú)功功率）、母線(xiàn)電壓（220 V）、交流電壓（UPS電源）等是否需要配置電量變送器，這要由發(fā)電機(jī)的實(shí)際需求來(lái)決定。同時(shí)，在中央控制系統(tǒng)中安裝一些數(shù)字電測(cè)儀，方便對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行宏觀監(jiān)控。

2.4 直流電源設(shè)計(jì)

將水電站的直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)成220 V的直流電源，并為電氣設(shè)備的操作、控制、保護(hù)、照明等裝置進(jìn)行直流供電。另外設(shè)計(jì)1組（104只）鉛酸蓄電池和1套充電裝置，要求蓄電池具有閥控、免維護(hù)、防爆等特性。蓄電池組的容量為200 AH，要求充電裝置采用“N+1冗余模式”進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。將蓄電池組與充電裝置安裝在直流電源的母線(xiàn)上，并做好絕緣監(jiān)測(cè)和電池巡檢工作。

2.5 交流電源設(shè)計(jì)

該水電站采用的是1組10 kVA的UPS交流電源裝置，裝置中不需要設(shè)置蓄電池。當(dāng)水電站正常運(yùn)作時(shí)，由交流220 V廠(chǎng)用供電，使用無(wú)觸點(diǎn)旁路開(kāi)關(guān)，如果USP的逆變單元發(fā)生故障，旁路開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)切換交流電源。當(dāng)交流電源中斷時(shí)，作為備用電源——220 V直流電源可以隨時(shí)切換，并進(jìn)行逆變，確保水電站的供電安全。

3 主要電氣設(shè)備的布置

該水電站的主廠(chǎng)房采用的是3臺(tái)立式水輪機(jī)組，在每臺(tái)機(jī)組的四周設(shè)置屏幕保護(hù)，副廠(chǎng)房在主廠(chǎng)房旁邊，與主廠(chǎng)房的面積大小相同。副廠(chǎng)房又分為空壓機(jī)室和油處理室2層。副廠(chǎng)房采用的是6.3高壓開(kāi)關(guān)室和中央控制室。將開(kāi)關(guān)柜和電壓互感器柜等安裝在高壓開(kāi)關(guān)室中，并將微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備安裝在中央控制室中，這樣能夠有效保護(hù)測(cè)控屏柜。

在廠(chǎng)房下游區(qū)域布置電站回車(chē)場(chǎng)，并在回車(chē)場(chǎng)靠?jī)?nèi)一側(cè)布置變電站，面積約為500 m2，高程420.21 m，變電設(shè)備采用戶(hù)外中型布置，站內(nèi)安裝1臺(tái)主變壓器和1臺(tái)備用的110 kV配電裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，中小型水電站的二次設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)電站的安全、平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。電氣二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)通常用于對(duì)一次系統(tǒng)的測(cè)量控制和信號(hào)保護(hù)，二次設(shè)計(jì)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)是確保水電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。文中提到的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制電源設(shè)計(jì)和交流電源設(shè)計(jì)等，都為中小型水電站的電氣二次設(shè)計(jì)提供了必要的參考。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕

Abstract： types of electrical equipment for small and medium hydropower complex， involving many aspects of the problem. Combined operating conditions for small and medium hydropower stations， a brief overview of the secondary electrical design for small and medium hydropower stations， from which summed up their design ideas.

Key words： small and medium hydropower stations； electrical equipment； secondary design； transformer