水电站主接线方式下调试方案的优化分析

2022-09-25张育辉广东珠荣工程设计有限公司

珠江水运 2022年17期

关键词：投运接线水电站

张育辉广东珠荣工程设计有限公司

在水电站的运营过程之中，电气主接线是非常重要的组成内容。设计主接线时，必须结合实际情况，从地形、电力、枢纽布置等方面考虑，保证主接线的可靠性和稳定性。在运用时要结合实际，优化调试方案，确保水电站工作顺利开展。

1.优化原则

水电站的电气主接线设计，直接影响整个水电站的运营，因此电气主接线必须按经济性、灵活性和可靠性的原则，选择最佳方案，为水电站的健康运营奠定基础。

1.1 可靠性原则

在检修断路器时不能对供电系统造成影响。在母线出现故障、断路器出现问题时要保证停运时间的和停运次数，尽量缩短停运时间，降低停运频率。将停运时间缩短在最小，保障水电站的经济利益。

1.2 灵活性原则

设计电气主接线时应保证扩建工作的灵活性、检查维修工作的灵活性、调度工作的灵活性。工作人员在调度时，切除相关路线要保障运行模式的调度工作，减少隔离开关的操作频率。在检修设备时要灵活地停运继电保护设备和断路器，在进行安全检查时，要保证电力系统的有效运营，杜绝出现停运电力系统，影响用户正常用电的情况。

1.3 经济型原则

随着社会的不断发展，水电站竞争日益激烈。要保证水电站的有效运营，提升水电站经济效益，在设计电气主接线时，必须要坚持经济型的原则。设计方案要简洁大方，节约费用，在安装继电保护设备或者是二次回路时，能够简单进行，避免繁琐复杂，有效节约水电站的财力和人力，将成本支出降到最低。不论是主接线设计还是设备采购，都要在保证运营质量的基础上开展，不能为了节约成本，而忽视了最终的设计质量。

坚持以上三个原则，合理科学开展主接线设计工作，保证设计方案的质量，从而推动水电站事业的健康可持续发展。

2.优化水电站主接线电气设计

水电站的运营体系中，主变压器是非常重要的组成部分，优化水电站主接线电气设计可从主变压器的发电机电压侧接线和升高电压侧的接线方式进行优化。

2.1 主变压器的发电机电压侧接线方式

一是单元接线。在主变压器下方，两条支线需进行有效连接。一条支线连接发电机组，一条支线连接变压器。使用单元接线，可以有效借助线路进行分流，增强主接线可靠性，主变压器和发电机的容量要保持一致性，杜绝因为发动机功率过高，使连接路线过热，产生故障。单元接线对高压断路器数量有一定的要求，经济成本较高，但目前我国的水电站，主变压器数量少，相对高压断路器数量少，采用单元接线所需成本都在可控范围内，性价比较高。

二是母单线和单母线分段接线（如图1所示）。部分水电站会借助单母线接地的便捷操作方式，但这种操作模式也有一定的缺点，如母线一旦产生故障，为了保证工作的安全性，就会将水电站的所有运营机组进行停运。单母线分段接地，就是并联不同的母线，即便有一段母线产生了故障，也可以启用备用线路，保证水电站的正常供电。在实际运用中，将电气设备之间的干扰力度降低，能有效地提升主接线设计质量。

图1 母单线和单母线分段接线

2.2 高电压侧的接线方式

一是线路变压器组接线。借助外加导流线路，能促进变压器工作效率有效提升，因连接导线的电阻有限，经常会造成变压器短路。如变压器发生了故障，需要将全站停电进行维修，灵活性和可靠性低。

二是桥形接线。借助桥形接线，能够有效地将发电功率进行平衡。桥形分别为内桥和外桥。外桥接线，一般用来处理切合变压器，或者是水电站的调峰工作。对于发电量较大的水电站，则不使用这种接线方式。内桥连接，主要是为了实现备用价值，一旦母线产生故障，就可以进行内桥连接，实现区域短路，无需全站停运，也可以开展维修工作。

三是单母线接线与单母线分段接线。单母线接线，接线简单，操作方便，设备少，经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。但可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行，造成全站停电。调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。母线接线只用在回路出线少，并且没有重要负荷的电站中，不适用于大型水电站。

单母线分段接线可以提高供电可靠性和灵活性，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不会造成全站停电。

在实际运用中，选择合适的接线方式，能有效地提升工作效率，减少因故障带来的影响。

结合笔者工作经验，以某水电站为例，进行水电站主接线方式下调试方案的优化分析。

3.水电站首台机组调试

3.1 首台机组调试

和首台机组投运相关的设备都需进行同步投运，具体包括公用系统设施、电气一次设施、辅助机械、电气二次设施。分析水电站的设备布置情况和主接线图纸，由于厂房空间有限，设备布置存在紧凑的情况，吊装设备时存在一定的难度。这时需要一次性完成静态调试工作。

3.2 应对策略

某水电站的设备数量和种类较多，在调试设备时，工作量较大，时间较短，点多面广。因此要对投入的资源进行合理的安排，衔接好各个单位的工作，保证不同系统调试的有效制约，这是首台机组的重点工作。

一是机构的设置。针对首台机组投运，要开展界面调试工作，明确划分职责，保证各个单位的有效协调，才能促进调试工作的顺利完成。组织指挥部，将建管局负责人作为总指挥，对调试总负责人进行明确，组成完整的调试小组，包括安装机电的项目部负责人、电站的负责人以及调试总负责人等等。根据分系统，建立不同职责的调试小组。由施工的单位开展调试工作，由监理进行验收，借助第三方机构，进行调试复核。

二是技术方案。在启动水电站机组之前，调试工作主要有以下内容。用电系统、开关站、直流系统、继电保护、调速器、进水口设施、监控系统、封闭母线、技术供水、通信系统。在调试时，要将用电系统和直流系统作为核心内容，要优先处理这两部分的内容。做好这两项内容的调试工作，才能保障后续调试工作的有序开展，继续进行静态调试。

在调试时，开关站电气二次调试需要大量的工作，工作人员要提前完成地下设备的高压试验和开关站的调试，杜绝电气二次调试的过程中，造成干扰。在开展其他调试工作时，要做到同时进行。

不论从事哪一个调试工作，各个流程都必须要进行无缝衔接。明确工作人员的具体职责，明确分工，职责到人，以天为单位，进行具体调试，保证首台机组的发电需求。

4.后续投运实验工作

在调试后续机组时，一定要分配好调试任务，尽量避免对已经开始运营的机组造成影响。坚持安全调试原则，避免出现安全事故。尽量在最短的时间之内，完成调试工作，同时保证调试的整体质量。

4.1 试验所带来的后果

在试验二号机组的过程中，一号机组需要停止运营；在试验四号机组时，三号机组需要停止运营。一号机组和三号机组，已经开始运营，一旦停止工作，会对发电工作造成影响，从而降低水电站的经济收益。在对二号机组和四号机组进行保护传动、主变冲击、主变升流压的调试工作时，已经开始运营的设施，可能会产生相应的安全威胁。为了避免安全事故的产生，工作人员需要对开关、保护跳闸回路、电压回路、电流等设备，进行有效保护，做好安全措施。

4.2 应对策略

在开展调试工作时，需要停运已经投运的机组。为了能够降低其停运的频率，工作人员需要严格衔接主变冲击、保护传动、电机带主变升流升压调试工作。无缝衔接好三个环节，可以将陪停次数降低到最小，保证在一次之内解决。同时，还能够降低开关站倒闸的频率，降低工作人员的工作量。工作人员要减少运营机组的停运时间，在开展调试工作之前，做好电网调度和相应的准备工作，进行有效协调。细化调试方案，包括每一个接线端子、回路、人员分布等，将调试过程中的测试、操作、复核等环节进行有效落实，职责到岗，明确分工；对于每个试验需要花费的时间进行科学估算，结合时间长短，充分协调好电网调度工作。结合实际情况，做好准备工作，能避免出现现场变更调试方案的情况。在申请试验项目之前，工作人员需要对调度台的交接班时间进行关注，尽量保证试验工作有效衔接，杜绝工作人员出现等待的情况。同时，还要对网调所批准的时间段进行充分考虑，在合理的时间中，进行有效试验，保证各个环节的有效衔接。

参与调试工作的相关工作人员，需要对试验方案进行明确，详细阅读和检查验方案。试验方案里的安全策略和安全风险，应进行科学的检查。在设计图纸上面标注好电压、电流、跳闸回路的位置，以免出现遗漏情况。在输入电压和电流的时候，要做好端子的保护措施。按照界面进行划分，严格执行投运设施策略，施工单位的工作人员要对新接入的设施进行负责。到了工作的结尾处，电站、监理以及第三方复核调试机构，共同见证，进行复核。

在试验过程中，有些设备的距离较远，需要借助移动电话进行调度。明确试验调度负责人员，杜绝在开展试验工作时，出现多人指挥，工作混乱的情况，最终影响工作进程。