黃旭熙

摘要：隨著當(dāng)前科技水平的不斷提高，水電站中電氣新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，新技術(shù)與新設(shè)備在實(shí)踐運(yùn)用中充分體現(xiàn)出了其優(yōu)越性。文章通過(guò)對(duì)一些新技術(shù)新設(shè)備的運(yùn)用進(jìn)行闡述，為未來(lái)水電站新技術(shù)新設(shè)備的使用提供參考。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣新技術(shù)；新設(shè)備；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TV734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）04-0043-02

通過(guò)不斷的努力我國(guó)水電事業(yè)取得了快速的發(fā)展，特別是相關(guān)電氣新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用大力地推進(jìn)了我國(guó)的水電站建設(shè)。

1 水輪發(fā)電機(jī)的革新及應(yīng)用

在水輪發(fā)電機(jī)技術(shù)方面經(jīng)過(guò)多年的不懈努力我國(guó)實(shí)現(xiàn)了重大突破，從最初的0.8MW國(guó)產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)，到三峽水電站單機(jī)裝機(jī)容量700MW的世界最大水輪發(fā)電機(jī)的投產(chǎn)運(yùn)行。700MW世界級(jí)的水輪發(fā)電機(jī)代表了我國(guó)在該項(xiàng)設(shè)備制造領(lǐng)域的頂尖技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)際運(yùn)用能力，水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)制造涉及到眾多的技術(shù)指標(biāo)如電壓、功率、短路比、飛輪力矩等，這些技術(shù)指標(biāo)直接影響著電站及其電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)適用性，因此在對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行設(shè)定時(shí)必須進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究，我國(guó)科研工作人員經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)論證和試驗(yàn)對(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)的絕緣性要求高，隨著技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在大都是使用F級(jí)的絕緣材料取代傳統(tǒng)的B級(jí)的絕緣材料增強(qiáng)絕緣性，熱固性環(huán)氧粉云母絕緣具有耐電強(qiáng)度高且介質(zhì)損耗小的特點(diǎn)相較瀝青云母帶浸膠絕緣材料有顯著的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)在制造生產(chǎn)大型的水輪發(fā)電機(jī)時(shí)更多的將空換位與不完全換位新技術(shù)運(yùn)用到定子線圈中，這樣能夠有效地降低電機(jī)定子線棒的最高溫度值也能有效控制股線的溫差值，這種控溫技術(shù)的運(yùn)用能夠極大地提升發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和絕緣可靠性。很多最新科技成果也被成功地運(yùn)用到機(jī)電的結(jié)構(gòu)中，像電機(jī)定子的上支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將徑向力轉(zhuǎn)變成切向力，同時(shí)電機(jī)定子的機(jī)座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成浮動(dòng)式，電機(jī)轉(zhuǎn)子的支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成園盤式等。在電機(jī)推力軸承上通過(guò)采用彈性金屬塑料瓦，從而大大增強(qiáng)了電機(jī)推力軸承在工作中的安全性和可靠性，我國(guó)在充分參照國(guó)外技術(shù)的同時(shí)也在不斷實(shí)現(xiàn)自主技術(shù)創(chuàng)新。大中型水輪發(fā)電機(jī)通常采用的冷卻技術(shù)包括水冷卻法、空氣冷卻法以及蒸發(fā)冷卻法等，主要是通過(guò)密閉循環(huán)空氣冷卻通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而隨著目前發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增大要實(shí)現(xiàn)大容量發(fā)電機(jī)的空氣冷卻需要采用熱路法以及三維有限元法等新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算大型水電發(fā)電機(jī)的通風(fēng)發(fā)熱量的程序也進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建出其通風(fēng)基礎(chǔ)模型保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，以便為設(shè)計(jì)提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，到目前已經(jīng)順利實(shí)現(xiàn)了每10MW6m3的冷卻通風(fēng)量，這一技術(shù)已處于世界領(lǐng)先的地位。同時(shí)另外兩種水輪發(fā)電機(jī)冷卻方法的科研工作進(jìn)展順利，相應(yīng)的研究成果已經(jīng)運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中，特別是蒸發(fā)冷卻法的運(yùn)用克服了水冷卻的一些不利還滿足了高絕緣性及不燃性的要求，該技術(shù)通過(guò)在具體項(xiàng)目中的運(yùn)用反映良好，在實(shí)踐中不斷探索和逐步地完善，這些新技術(shù)為更大型的水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展提供了技術(shù)保障指明了未來(lái)發(fā)展的方向。

2 水電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前隨著科技水平的不斷提高在水電站中的電氣自動(dòng)化新技術(shù)被廣泛地運(yùn)用，自動(dòng)化程度的提高能夠極大地減少人工操作所帶來(lái)的不便，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，能夠極大地減少人力的投入，從而使電力資源的生產(chǎn)成本得到大幅度的降低，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及創(chuàng)造良好的社會(huì)效益。自動(dòng)化系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)、程序化控制器以及專用的智能化設(shè)備，依靠網(wǎng)絡(luò)、總線把主控機(jī)和各個(gè)控制站、智能化設(shè)備等進(jìn)行連接，形成分布式的綜合監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。自動(dòng)化技術(shù)主要包括系統(tǒng)對(duì)水電站進(jìn)行全面地自動(dòng)監(jiān)控與信息存儲(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)水電站設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行收集并處理，例如對(duì)開關(guān)量、模擬量等信息進(jìn)行的監(jiān)控，系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)的報(bào)警、信息的存儲(chǔ)和顯示以及SOE點(diǎn)信息的記錄與顯示等。而對(duì)水電站實(shí)施自動(dòng)控制主要表現(xiàn)在通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)能夠依據(jù)上級(jí)發(fā)布的命令并結(jié)合電站的實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)相關(guān)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，比如對(duì)機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)停開操作以及在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)其工作狀況進(jìn)行的自動(dòng)轉(zhuǎn)換動(dòng)作，機(jī)組功耗負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）與自動(dòng)電壓控制（AVC）以及自動(dòng)斷路操作等。同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)、主變電站、輸電線路等重要設(shè)備設(shè)施也進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和保護(hù)，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。在水電站的運(yùn)營(yíng)管理通訊系統(tǒng)建設(shè)等中自動(dòng)化技術(shù)都發(fā)揮了巨大作用，如設(shè)備運(yùn)行的報(bào)表自動(dòng)生成、各項(xiàng)操作的自動(dòng)記載，這些有利于對(duì)系統(tǒng)問(wèn)題的排查分析?？傊冗M(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備為電站系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供了保障，在現(xiàn)代化水電站項(xiàng)目建設(shè)中要大力引進(jìn)和推廣自動(dòng)化電氣設(shè)備，用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電站進(jìn)行自動(dòng)化管理和監(jiān)控，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作與管理，提高功效和運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 變壓器中性點(diǎn)小電抗接地技術(shù)的運(yùn)用

我國(guó)電站過(guò)去很多是采用部分接地形式來(lái)對(duì)變壓器設(shè)備中性點(diǎn)進(jìn)行接地。采用這種接地方式容易有過(guò)高的電壓在變壓器的中性點(diǎn)處出現(xiàn)。這就必須保證中性點(diǎn)處的絕緣性，對(duì)絕緣水平提出了較高的要求，使得對(duì)中性點(diǎn)實(shí)施保護(hù)變得較為復(fù)雜。同時(shí)還會(huì)存在某些弧立不進(jìn)行接地系統(tǒng)，這種形式對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了巨大的隱患。而將500kV的變壓器進(jìn)行直接的接地也是不可取的，因?yàn)檫€必須滿足零序繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，不能進(jìn)行全部的接地。通過(guò)大量的研究實(shí)驗(yàn)最終我國(guó)電力科技工作者成功地攻克了這一多年未解的難題。這一技術(shù)是通過(guò)將小電抗值依照變壓器零序阻抗值的三分之一進(jìn)行串并聯(lián)的原理實(shí)現(xiàn)的。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是兩臺(tái)用小電抗直接接地的變壓器零序阻抗，當(dāng)其中的一臺(tái)退出運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，另外的一臺(tái)變?yōu)榱酥苯咏拥氐男问?，這樣做能夠保證變壓器零序阻抗值不發(fā)生變化。這一技術(shù)的成功運(yùn)用成為我國(guó)首次運(yùn)用小電抗接地方式對(duì)變壓器進(jìn)行接地。它很好地解決了目前我國(guó)電力系統(tǒng)大量運(yùn)用的零序繼電保護(hù)，使電力系統(tǒng)的電壓水平有效地降低，從而極大地提升了安全性和穩(wěn)定性，并在實(shí)踐中得到了廣泛地運(yùn)用，取得了良好的效果。

4 防雷新技術(shù)的運(yùn)用

水電站在布局上較為特殊，一般情況下是在電站主廠房的頂部位置設(shè)置塔桿將高壓線引出，當(dāng)出現(xiàn)雷電擊打頂部的塔架或者其上部的避雷針時(shí)塔架的引流線還沒有進(jìn)入地面就和主廠房的鋼砼結(jié)構(gòu)相連接，這樣雷擊的強(qiáng)電流會(huì)通過(guò)鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行傳播，引起較強(qiáng)的沖擊電位聚集在接地網(wǎng)上，強(qiáng)大的電流會(huì)對(duì)設(shè)置在廠房?jī)?nèi)部的設(shè)施設(shè)備造成不良影響，像發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)相關(guān)的電氣設(shè)備以及低壓設(shè)備等都可能引起絕緣問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題通過(guò)進(jìn)行大量的實(shí)測(cè)研究分析，構(gòu)建出了一套設(shè)備產(chǎn)生反擊過(guò)電壓的方案，并經(jīng)過(guò)理論計(jì)算結(jié)合相關(guān)曲線規(guī)律，解決了這一困繞廠房及設(shè)施安全的問(wèn)題，這種水電站防雷設(shè)計(jì)新技術(shù)在眾多的水電站得到了運(yùn)用，實(shí)踐表明其效果顯著運(yùn)行良好。

在新世紀(jì)里隨著宜昌三峽水利樞紐工程的投入使用，標(biāo)志著我國(guó)的水電事業(yè)步入了又一嶄新的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步給水電事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇，推動(dòng)著水電站電氣新技術(shù)與新設(shè)備的不斷向前發(fā)展，在不遠(yuǎn)的將來(lái)我國(guó)的水電站在科技支撐下必將跨上更高的發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪潔.淺析小水電站設(shè)備更新改造中的新技術(shù)運(yùn)用[J].電力科技，2012，（6）：277.

[2] 劉順清.水電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（12）：35.

[3] 孔秀娟.小型水電站水力發(fā)電設(shè)備技術(shù)改造研究[J].中國(guó)科技博覽，2013，（25）.