水電站主接線方式下調(diào)試方案的優(yōu)化分析

張育輝 廣東珠榮工程設計有限公司

在水電站的運營過程之中，電氣主接線是非常重要的組成內(nèi)容。設計主接線時，必須結(jié)合實際情況，從地形、電力、樞紐布置等方面考慮，保證主接線的可靠性和穩(wěn)定性。在運用時要結(jié)合實際，優(yōu)化調(diào)試方案，確保水電站工作順利開展。

1.優(yōu)化原則

水電站的電氣主接線設計，直接影響整個水電站的運營，因此電氣主接線必須按經(jīng)濟性、靈活性和可靠性的原則，選擇最佳方案，為水電站的健康運營奠定基礎。

1.1 可靠性原則

在檢修斷路器時不能對供電系統(tǒng)造成影響。在母線出現(xiàn)故障、斷路器出現(xiàn)問題時要保證停運時間的和停運次數(shù)，盡量縮短停運時間，降低停運頻率。將停運時間縮短在最小，保障水電站的經(jīng)濟利益。

1.2 靈活性原則

設計電氣主接線時應保證擴建工作的靈活性、檢查維修工作的靈活性、調(diào)度工作的靈活性。工作人員在調(diào)度時，切除相關路線要保障運行模式的調(diào)度工作，減少隔離開關的操作頻率。在檢修設備時要靈活地停運繼電保護設備和斷路器，在進行安全檢查時，要保證電力系統(tǒng)的有效運營，杜絕出現(xiàn)停運電力系統(tǒng)，影響用戶正常用電的情況。

1.3 經(jīng)濟型原則

隨著社會的不斷發(fā)展，水電站競爭日益激烈。要保證水電站的有效運營，提升水電站經(jīng)濟效益，在設計電氣主接線時，必須要堅持經(jīng)濟型的原則。設計方案要簡潔大方，節(jié)約費用，在安裝繼電保護設備或者是二次回路時，能夠簡單進行，避免繁瑣復雜，有效節(jié)約水電站的財力和人力，將成本支出降到最低。不論是主接線設計還是設備采購，都要在保證運營質(zhì)量的基礎上開展，不能為了節(jié)約成本，而忽視了最終的設計質(zhì)量。

堅持以上三個原則，合理科學開展主接線設計工作，保證設計方案的質(zhì)量，從而推動水電站事業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

2.優(yōu)化水電站主接線電氣設計

水電站的運營體系中，主變壓器是非常重要的組成部分，優(yōu)化水電站主接線電氣設計可從主變壓器的發(fā)電機電壓側(cè)接線和升高電壓側(cè)的接線方式進行優(yōu)化。

2.1 主變壓器的發(fā)電機電壓側(cè)接線方式

一是單元接線。在主變壓器下方，兩條支線需進行有效連接。一條支線連接發(fā)電機組，一條支線連接變壓器。使用單元接線，可以有效借助線路進行分流，增強主接線可靠性，主變壓器和發(fā)電機的容量要保持一致性，杜絕因為發(fā)動機功率過高，使連接路線過熱，產(chǎn)生故障。單元接線對高壓斷路器數(shù)量有一定的要求，經(jīng)濟成本較高，但目前我國的水電站，主變壓器數(shù)量少，相對高壓斷路器數(shù)量少，采用單元接線所需成本都在可控范圍內(nèi)，性價比較高。

二是母單線和單母線分段接線（如圖1所示）。部分水電站會借助單母線接地的便捷操作方式，但這種操作模式也有一定的缺點，如母線一旦產(chǎn)生故障，為了保證工作的安全性，就會將水電站的所有運營機組進行停運。單母線分段接地，就是并聯(lián)不同的母線，即便有一段母線產(chǎn)生了故障，也可以啟用備用線路，保證水電站的正常供電。在實際運用中，將電氣設備之間的干擾力度降低，能有效地提升主接線設計質(zhì)量。

圖1 母單線和單母線分段接線

2.2 高電壓側(cè)的接線方式

一是線路變壓器組接線。借助外加導流線路，能促進變壓器工作效率有效提升，因連接導線的電阻有限，經(jīng)常會造成變壓器短路。如變壓器發(fā)生了故障，需要將全站停電進行維修，靈活性和可靠性低。

二是橋形接線。借助橋形接線，能夠有效地將發(fā)電功率進行平衡。橋形分別為內(nèi)橋和外橋。外橋接線，一般用來處理切合變壓器，或者是水電站的調(diào)峰工作。對于發(fā)電量較大的水電站，則不使用這種接線方式。內(nèi)橋連接，主要是為了實現(xiàn)備用價值，一旦母線產(chǎn)生故障，就可以進行內(nèi)橋連接，實現(xiàn)區(qū)域短路，無需全站停運，也可以開展維修工作。

三是單母線接線與單母線分段接線。單母線接線，接線簡單，操作方便，設備少，經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。但可靠性差，母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全站停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。母線接線只用在回路出線少，并且沒有重要負荷的電站中，不適用于大型水電站。

單母線分段接線可以提高供電可靠性和靈活性，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不會造成全站停電。

在實際運用中，選擇合適的接線方式，能有效地提升工作效率，減少因故障帶來的影響。

結(jié)合筆者工作經(jīng)驗，以某水電站為例，進行水電站主接線方式下調(diào)試方案的優(yōu)化分析。

3.水電站首臺機組調(diào)試

3.1 首臺機組調(diào)試

和首臺機組投運相關的設備都需進行同步投運，具體包括公用系統(tǒng)設施、電氣一次設施、輔助機械、電氣二次設施。分析水電站的設備布置情況和主接線圖紙，由于廠房空間有限，設備布置存在緊湊的情況，吊裝設備時存在一定的難度。這時需要一次性完成靜態(tài)調(diào)試工作。

3.2 應對策略

某水電站的設備數(shù)量和種類較多，在調(diào)試設備時，工作量較大，時間較短，點多面廣。因此要對投入的資源進行合理的安排，銜接好各個單位的工作，保證不同系統(tǒng)調(diào)試的有效制約，這是首臺機組的重點工作。

一是機構(gòu)的設置。針對首臺機組投運，要開展界面調(diào)試工作，明確劃分職責，保證各個單位的有效協(xié)調(diào)，才能促進調(diào)試工作的順利完成。組織指揮部，將建管局負責人作為總指揮，對調(diào)試總負責人進行明確，組成完整的調(diào)試小組，包括安裝機電的項目部負責人、電站的負責人以及調(diào)試總負責人等等。根據(jù)分系統(tǒng)，建立不同職責的調(diào)試小組。由施工的單位開展調(diào)試工作，由監(jiān)理進行驗收，借助第三方機構(gòu)，進行調(diào)試復核。

二是技術方案。在啟動水電站機組之前，調(diào)試工作主要有以下內(nèi)容。用電系統(tǒng)、開關站、直流系統(tǒng)、繼電保護、調(diào)速器、進水口設施、監(jiān)控系統(tǒng)、封閉母線、技術供水、通信系統(tǒng)。在調(diào)試時，要將用電系統(tǒng)和直流系統(tǒng)作為核心內(nèi)容，要優(yōu)先處理這兩部分的內(nèi)容。做好這兩項內(nèi)容的調(diào)試工作，才能保障后續(xù)調(diào)試工作的有序開展，繼續(xù)進行靜態(tài)調(diào)試。

在調(diào)試時，開關站電氣二次調(diào)試需要大量的工作，工作人員要提前完成地下設備的高壓試驗和開關站的調(diào)試，杜絕電氣二次調(diào)試的過程中，造成干擾。在開展其他調(diào)試工作時，要做到同時進行。

不論從事哪一個調(diào)試工作，各個流程都必須要進行無縫銜接。明確工作人員的具體職責，明確分工，職責到人，以天為單位，進行具體調(diào)試，保證首臺機組的發(fā)電需求。

4.后續(xù)投運實驗工作

在調(diào)試后續(xù)機組時，一定要分配好調(diào)試任務，盡量避免對已經(jīng)開始運營的機組造成影響。堅持安全調(diào)試原則，避免出現(xiàn)安全事故。盡量在最短的時間之內(nèi)，完成調(diào)試工作，同時保證調(diào)試的整體質(zhì)量。

4.1 試驗所帶來的后果

在試驗二號機組的過程中，一號機組需要停止運營；在試驗四號機組時，三號機組需要停止運營。一號機組和三號機組，已經(jīng)開始運營，一旦停止工作，會對發(fā)電工作造成影響，從而降低水電站的經(jīng)濟收益。在對二號機組和四號機組進行保護傳動、主變沖擊、主變升流壓的調(diào)試工作時，已經(jīng)開始運營的設施，可能會產(chǎn)生相應的安全威脅。為了避免安全事故的產(chǎn)生，工作人員需要對開關、保護跳閘回路、電壓回路、電流等設備，進行有效保護，做好安全措施。

4.2 應對策略

在開展調(diào)試工作時，需要停運已經(jīng)投運的機組。為了能夠降低其停運的頻率，工作人員需要嚴格銜接主變沖擊、保護傳動、電機帶主變升流升壓調(diào)試工作。無縫銜接好三個環(huán)節(jié)，可以將陪停次數(shù)降低到最小，保證在一次之內(nèi)解決。同時，還能夠降低開關站倒閘的頻率，降低工作人員的工作量。工作人員要減少運營機組的停運時間，在開展調(diào)試工作之前，做好電網(wǎng)調(diào)度和相應的準備工作，進行有效協(xié)調(diào)。細化調(diào)試方案，包括每一個接線端子、回路、人員分布等，將調(diào)試過程中的測試、操作、復核等環(huán)節(jié)進行有效落實，職責到崗，明確分工；對于每個試驗需要花費的時間進行科學估算，結(jié)合時間長短，充分協(xié)調(diào)好電網(wǎng)調(diào)度工作。結(jié)合實際情況，做好準備工作，能避免出現(xiàn)現(xiàn)場變更調(diào)試方案的情況。在申請試驗項目之前，工作人員需要對調(diào)度臺的交接班時間進行關注，盡量保證試驗工作有效銜接，杜絕工作人員出現(xiàn)等待的情況。同時，還要對網(wǎng)調(diào)所批準的時間段進行充分考慮，在合理的時間中，進行有效試驗，保證各個環(huán)節(jié)的有效銜接。

參與調(diào)試工作的相關工作人員，需要對試驗方案進行明確，詳細閱讀和檢查驗方案。試驗方案里的安全策略和安全風險，應進行科學的檢查。在設計圖紙上面標注好電壓、電流、跳閘回路的位置，以免出現(xiàn)遺漏情況。在輸入電壓和電流的時候，要做好端子的保護措施。按照界面進行劃分，嚴格執(zhí)行投運設施策略，施工單位的工作人員要對新接入的設施進行負責。到了工作的結(jié)尾處，電站、監(jiān)理以及第三方復核調(diào)試機構(gòu)，共同見證，進行復核。

在試驗過程中，有些設備的距離較遠，需要借助移動電話進行調(diào)度。明確試驗調(diào)度負責人員，杜絕在開展試驗工作時，出現(xiàn)多人指揮，工作混亂的情況，最終影響工作進程。

5.試驗成果

在開展水電站的調(diào)試工作時，詳細的分析了水電站的主接線情況，并有效的優(yōu)化了調(diào)試方案。面對復雜的工作環(huán)境，有效的提升了調(diào)試工作的整體質(zhì)量，保證水電站多個機組的有效運用。在同步投運時，投運的設施多，提前進行了設計，合理安排，在最短的時間里完成了靜態(tài)調(diào)試和啟動試運行工作，保證工作質(zhì)量。

在調(diào)試水電站的二號機組和四號機組時，進行了合理優(yōu)化，將一號機組和三號機組的停運保證在一次之內(nèi)，時間降低了兩個小時，大大的節(jié)約了工作時間，有效的保證了水電站的經(jīng)濟利益。

6.結(jié)束語

水電站是我國高速發(fā)展之中必不可少的構(gòu)成部分，作為設計人員，須優(yōu)化電氣主接線設計，優(yōu)化調(diào)試方案，滿足水電站的供電需求，促進水電站的健康發(fā)展。