(中水东北勘测设计研究有限责任公司 吉林长春 130021)
摘要：在我国的电力事业中，水电是非常重要的组成部分，由于水电具有清洁、可持续发展等特性，在我国经济建设中发挥着重要的作用。要想水电站得以安全稳定的运行，需要对水电站的运行效率进行提高，通过一系列的措施对电气主接线设计进行合理化设计。而要想将这一设计工作做得更好，需要将发电机、电容器、变压器等一次电气设备按照所设计的方案进行电气回路的构建，使得水电站更为高效率和稳定健康的稳定。本文在对水电站电气主接线优化设计的原则进行分析的基础上，提出了水电站主线路优化设计的可行性策略，以供相关人士参考。
关键词：水电站；电气主接线；优化设计
1 前言
以前水电站在开展电气主线路设计工作时，主要是对电路短路计算、无功补偿以及变压器等类型的设备实施更为细致的设计，尤其是进行短路计算和设备选择使用是电气设计需要重点考虑的问题，这一设计方案在电力技术快速发展的背景下，已难以满足现代水电站的运行与发展，电气主接线作为一种新型的接线方式，当前已经取得了非常显著的成效，在实际的工作中需要对其进行不断优化。
2 水电站电气主接线优化设计的原则
对于水电站，其电气主接线设计的合理性对电力系统和水电站运行的安全性和稳定性有着非常紧密的联系，作为设计人员要遵循可靠性、灵活性以及经济性的原则实施电气主线路设计，从而得出最优的设计方案，以此为水电站安全稳定的运行创建出优异的条件。第一可靠性原则。在进行水电站设计与运行中可靠性是必要的前提和要求，也是确保水电供电系统安全稳定运行的基础，一般来说衡量水电站电气主接线可靠性的标准是断路器检查维修过程的总结，系统供电不可以受到影响，且在母线故障发生和断路器出现问题、或进行母线检修中要能减少停运回路数和时间。同时电气主线路设计方案的制定可以一定程度降低或消除发电厂和变电厂停止运行的概率。第二灵活性原则。水电站在进行电气主接线设计当中要对调度、检修以及扩建等过程的灵活性进行确保，在实际的调度当中技术人员需要灵活的投入，或者对发电机变压器的相关线路进行切除干净，以此为事故运行和检修运行提供调度的条件，从而最大化的降低隔离开关的实施次数。同时在检修当中工作人员要快捷和便利的停运断路器和相关机电保护设施设备，开展安全检查工作时候不对电力系统的正常运行造成影响，从而不对电力用户的用电效果造成影响。第三经济性原则。我国经济的迅猛发展和市场竞争愈演愈烈，在此趋势下确保电气主接线设计的经济性是水电站安全稳定运行和发展的关键要点，主接线设计要简单，这就一定程度节约了断路器、避雷器等设备的运行，还需要使得二次回路和继电保护装置复杂性不够，从而为水电站节约越来越多的成本，还需要尽量减少短路电流，从而选择更加经济合理的电气设备。此外，要在完善水电站相关使用功能的基础上使得电气主接线设计向着可靠、灵活以及经济的方向持续发展。
3 水电站电气主接线设计方案
3.1 发电机电压侧接线
至始至终在水电站运行中主变压器是重点装置，作为技术人员要依照水电站的建设规模大小对主变压器的数量进行合理化设计，其中中小型水电厂较为常见，通常来说有两台主变压器，此发电机电压侧主要采用三种类型的接线方式进行：单母线之间的分段接线，单元接线以及扩大单位接线。第一单母线之间分段接线。
单母线接线的最大特征是接线方式比较单一，可是却有着一些方面的不足之处，若是母线有故障存在，对此要想使得检修人员工作安全和电气设备的安全运行，一般情况下要全站的对水电站进行停机操作，这就极大地影响着水电站的正常稳定运行，作为技术人员应该通过母线分段接线的电气设计方案进行实施，就是把母线进行并联，但是在实际的运行中若是其中的一段母线存有故障，就要启动备用路线，这就能够对水电站的正常运行进行维持，进一步保障线路运行的安全性能，与此同时采用单母线分段接线方式具备各个线路连接清晰的特点，各电气设备不受到影响，使得电气主接线设计的合理性和可靠性很大程度增强。第二，单元接线模式。采用该方式进行连接就是在主变压器下面分别的连接两条支线，其中一条支线要进行变压器的安装，还有一条支线则要进行发电机组的安装，此分流方式大幅度提升了水电站主接线的可靠性，保证了主变压器与发电机之间的容量匹配，从而很大程度降低了因发电机运转而造成的连接线路受到热故障的情况。但是因为投资的成本随之增加，从综合性的角度来分析单元连接可行性很强。第三，扩大单位接线。实施扩大单位接线当中较好的简化了电气布设，若是以前要两台主变压器，实施扩大单位接线后就只要使用一台主变压器就能有序的完成相关的工作，即使一台主变压器出现故障，其他备用变压器就会发挥其应有的作用，从而使得水电站得以正常稳定的运行和转动。
3.2 升高电压侧的接线模式
一般来说水电站主变压器是采用两绕组变压器，此类变压器绝缘和耐高温的性能很强，尤其是在夏天人们的用数量在逐渐的增加，这就水电所承受的荷载就随之提高，使用绕组变压器能够大大对水电站的运行压力进行缓解。通过升高电压侧接线方式中依照接线的不同为主可以将其分为三种方式，如下，
第一变压器线路组接线，此接线方式具备简单、便利的特点，以采用外加导流线路对变压器的运转效率进行有效提升，针对变压器连接电阻可以不用计算，一切可能出现的变压器短路故障和主接线电气设计都是采用单线路方式进行连接，在实际的维修中可能进行全站式停电。绝大多数的水电站都是渐渐不再使用变压器线路组接线。第二，单母线之间的分段接线。相比较于发电机电压侧接线，升高电压侧单母线分段接线有很大的不同，且建设成本比较低，且在具体的接线当中电气设备数量和类型比较单一，此接线方式很大程度使得同条母线负担的电流电压数值不断降低，且没有得以广泛的应用。对于这种情况在具体的设计当中工作人员需要使用某一段母线与发电机连接，从而实现继电保护，也可在母线附近添加隔离开关，如果起重的一段母线有故障存在，隔离开关就会对其进行更好的保护，以免在检查维修中出现断电情况。第三，桥形连接。现阶段有一些水电站使用的连接方式是“两进两出”，对于使用单母线之间分段方式，由于两回路之间的变压器功能不同，电气主接线就不能有效连接起来，从而有效降低了水电站的发电功率。通过桥形方式进行连接可以对功率进行科学有效的平衡，在一定程度上增强水电站电气主接线设计合理性。
3.3 加强接地系统和过电压保护
避雷工作是水电站电气设计中的主要内容之一，选择水电站屋顶空旷处安装避雷设备，确保避雷设备的稳定性。然后利用扁钢或大直径的铁线与地网连接，自上而下形成一个有效的桐庐。这样当高空建筑受到雷电的袭击后，将瞬时大电流直接导入地下，达到了对电气主接线系统的保护作用。
4 结束语
综上所述，在追求可持续发展的大背景下，水电站在我国电力资源方面的贡献将会越来越大。社会的进一步发展使得电力能源需求量日益增多，在后期的运行与发展中需要承受很大的任务，所以作为相关的设计人员，需要加强对水电站电气主接线的优化设计研究，确保将这一优化设计工作做得更好，这就可以很大限度的提升水电站运行安全稳定，使得社会经济得以蓬勃的发展。
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