分析小型水电站电气工程设计

摘 要：近年来，国家对基础工程的建设十分重视，也是不断加大基础工程的建设力度，而小型水电站就是重要的基础工程类型，它对人民生活和国民经济发展都有着积极的影响。在小型水电站的建设中，电气工程设计是关键的环节，其设计效果直接关系到水电站后期的运行性能。下面，本文就针对小型水电站电气工程设计进行分析，希望对小型水电站的建设提供一定的帮助。

关键词：小型水电站;电气工程;电气设计

随着时代的发展，小型水电站逐渐在很多地区得到了广泛的运用，特别是农村地区，在对水资源充分利用的同时，实现了自身电能的有效供应，这对促进农村的经济提升具有重要的意义。而想要确保小型水电站作用的充分发挥，电气工程设计工作至关重要，因此这就需要根据小型水电站实际需求情况，来做好其电气工程的科学设计，为小型水电站的长期稳定使用提供保障。

一、 小型水电站电气工程设计概述

电气工程设计是小型水电站建设中的重要环节，它直接关系到水电站的运行效果。在小型水电站的电气工程设计中，主要包括电气的一次设计和电气的二次设计，其中电气的一次设计涉及对发电机与变压器等部分接线的设计;而电气的二次设计涉及励磁系统、测量系统、控制系统、操作电源和继电保护等部分的设计。

二、 小型水电站电气的一次设计

（一）主接线设计

在对主接线设计中，一定要确保电气质量与供电安全性的保障，进而来用户实际的需求实施满足。在电气的主接线设计中，需要对经济性和技术性实施考虑，要求连接的线路要采取不同的颜色，确保能够对不同接线的线路进行识别，同时还要保持线和线间保持合理的距离，防止线和线间发生缠绕情况而在造成电流间的相互干扰现象，促进电流具有良好稳定性。

（二）主变压器和发电机设计

对发电机以及主变压器在连接方式方面，要通过单元接线的方式实施联结，同时为了确保发电机的连接线在出口位置具有良好安全性，对电气的一次设计中所涉及的发电机最好实施断路器的安装，且在还要对发电机实施接地处理，一般采用变压器的接地方式，从而有效避免发电机由于遭受强电压而产生烧坏。但需要注意，在发电器与变压器连接中，一定不能实施直接性相连，要借助离线封闭的母线实施连接。

（三）快速落门的控制回路设计

为了确保小型的水电站具有良好的运行安全性，往往于手动闸门的节点以及发电机组的节点位置进行快速落门的控制回路设计，在此设计中主要有二次电缆的通道、监控系统和大坝间光纤两种形式。在二次电缆的通路中，主要的作用是避免发生进水口的快速落门现象，对监控系统以及大坝间光纤的设置中，对材的选择要求严格，要求光纤线圈的内阻不要太高，要不然在系统的运行中会导致其易出现霉断。

三、 小型水电站电气的二次设计

（一）继电保护设计

在对小型的水电站实施继电保护的设计中，要求继电保护的装置具备自我检测的功能，能够掌握水电站的内部重要性元器件存在受影响的程度，并根据实际的情况来对此类元器件实施保护。对继电保护实施设计中，可以借助继电保护的装置接口处，与计算机的监控系统实施连接，通过两者间良好通讯功能，能够更好地对水电站的内部设备实施保护。

（二）励磁系统设计

借助励磁系统，能够对小型的水电站安全、稳定运行提供保障，还能够借助交流电量的综合性检测仪对主变压器、发电机以及110kV的出线等实施合理配置。在对励磁系统实施设计中，不仅对交流电量的综合性检测仪实施合理使用来实现对目标的单元电气量有效检测，还要对发电机其励磁电压以及励磁的电流等实施明确，确保水电站可以稳定运行。同时，还要按照水电站的发电机实施运行情况与需求，看是否需要对母线的电压、发电机功率和交直流的电压等一些电量的变送器配置工作实施明确。另外，为了对励磁的装置实现宏观的控制，可于在中央的控制系统内进行数字式电测仪的安装，对小型的水电站安全稳定提供保障。

（三）电源系统设计

在电源系统设计中，主要包括直流电源和交流电源两部分。其中在对直流电源实施设计中，一般采用的是220V的直流電源类型，且设置一些铅酸蓄的电池和配套充电的设备，从而来对电气设备照明、操作、控制和保护等进行直流电源的提供。在铅酸蓄的电池使用中有着相应要求，其要具备防爆、阀控和免维护等特点，且方便使用。一般来说，蓄电池组的容量为200AH，其配套充电的装置要采取“N+1”的冗余模式实施开关控制方式。另外，对蓄电池组与充电装置实施安装中，要将其在直流的电源母线上实施安装，为了确保蓄电池组具有良好安全性，还对电池做好巡检和绝缘的监测等操作。在对交流电源实施设计中，所用交流电源可以是1组的10kVA UPS的交流电源实施供电，在装置内还要进行蓄电池的设置。正常的工作中，通过交流的220V实施供电，所用的是无触点的旁路开关类型，在UPS发生故障时，则旁路开关就会自动对交流电源实施切换，确保水电站能够正常稳定地供电。

四、 结语

综上所述，电气工程设计是小型水电站建设中的重要部分，它对小型水电站功能和效果的发挥有着关键性影响，为了确保小型水电站具有良好的电气工程设计效果，就需要相关人员根据实际的建设情况和需求，对其电气工程实施科学合理设计，这也是小型水电站建设中需要重点关注的内容。

参考文献：

[1]韦豪.小型水电站电气工程设计实践与分析[J].工程技术：全文版，2016（12）：59.

作者简介：

王士顺，南京河海南自水电自动化有限公司。