水電站新設備與新技術的應用分析

郭偉

【摘要】隨著當前科技水平的不斷提高，水電站中電氣新技術與新設備的應用也越來越廣泛，新技術與新設備在實踐運用中充分體現出了其優越性。文章通過對一些新技術新設備的運用進行闡述，為未來水電站新技術新設備的使用提供參考。

【關鍵詞】水電站；電氣新技術；新設備；應用分析

通過不斷的努力我國水電事業取得了快速的發展，特別是相關電氣新技術與新設備的應用大力地推進了我國的水電站建設。

1、水輪發電機的革新及應用

在水輪發電機技術方面經過多年的不懈努力我國實現了重大突破，從最初的0.8MW國產水輪發電機，到三峽水電站單機裝機容量700MW的世界最大水輪發電機的投產運行。700MW世界級的水輪發電機代表了我國在該項設備制造領域的頂尖技術優勢和實際運用能力，水輪發電機的設計制造涉及到眾多的技術指標如電壓、功率、短路比、飛輪力矩等，這些技術指標直接影響著電站及其電網的安全穩定性和經濟適用性，因此在對這些指標進行設定時必須進行系統地分析研究，我國科研工作人員經過大量的科學論證和試驗對大型水輪發電機的參數指標進行了優化設計。發電機的絕緣性要求高，隨著技術的發展現在大都是使用F級的絕緣材料取代傳統的B級的絕緣材料增強絕緣性，熱固性環氧粉云母絕緣具有耐電強度高且介質損耗小的特點相較瀝青云母帶浸膠絕緣材料有顯著的優勢。同時在制造生產大型的水輪發電機時更多的將空換位與不完全換位新技術運用到定子線圈中，這樣能夠有效地降低電機定子線棒的最高溫度值也能有效控制股線的溫差值，這種控溫技術的運用能夠極大地提升發電機運行的安全穩定性和絕緣可靠性。很多最新科技成果也被成功地運用到機電的結構中，像電機定子的上支架進行結構設計時將徑向力轉變成切向力，同時電機定子的機座結構設計成浮動式，電機轉子的支架結構設計成園盤式等。大中型水輪發電機通常采用的冷卻技術包括水冷卻法、空氣冷卻法以及蒸發冷卻法等，主要是通過密閉循環空氣冷卻通風系統來實現，而隨著目前發電機單機容量的不斷增大要實現大容量發電機的空氣冷卻需要采用熱路法以及三維有限元法等新技術來實現，計算大型水電發電機的通風發熱量的程序也進行優化，構建出其通風基礎模型保證計算結果的準確性，以便為設計提供可靠的基礎數據，到目前已經順利實現了每10MW6m3的冷卻通風量，這一技術已處于世界領先的地位。

2、水電站自動化技術的應用

當前隨著科技水平的不斷提高在水電站中的電氣自動化新技術被廣泛地運用，自動化程度的提高能夠極大地減少人工操作所帶來的不便，通過自動化技術，能夠極大地減少人力的投入，從而使電力資源的生產成本得到大幅度的降低，提高企業的經濟效益以及創造良好的社會效益。自動化系統使用計算機、程序化控制器以及專用的智能化設備，依靠網絡、總線把主控機和各個控制站、智能化設備等進行連接，形成分布式的綜合監測控制系統。自動化技術主要包括系統對水電站進行全面地自動監控與信息存儲，通過計算機對水電站設備運轉中產生的各項數據自動進行收集并處理，例如對開關量、模擬量等信息進行的監控，系統出現異常時的報警、信息的存儲和顯示以及SOE點信息的記錄與顯示等。而對水電站實施自動控制主要表現在通過自動化技術能夠依據上級發布的命令并結合電站的實際運行狀況，對相關設施進行自動調節控制，比如對機組進行自動停開操作以及在設備運行過程中根據其工作狀況進行的自動轉換動作，機組功耗負荷的自動調節，自動發電控制（AGC）與自動電壓控制（AVC）以及自動斷路操作等。同時對發電機、主變電站、輸電線路等重要設備設施也進行自動監控和保護，保障系統的安全穩定性。在水電站的運營管理通訊系統建設等中自動化技術都發揮了巨大作用，如設備運行的報表自動生成、各項操作的自動記載，這些有利于對系統問題的排查分析。總之，先進的自動化技術設備為電站系統的高效運行提供了保障，在現代化水電站項目建設中要大力引進和推廣自動化電氣設備，用先進的計算機技術對電站進行自動化管理和監控，全面實現自動化操作與管理，提高功效和運行的穩定性。

3、變壓器中性點小電抗接地技術的運用

我國電站過去很多是采用部分接地形式來對變壓器設備中性點進行接地。采用這種接地方式容易有過高的電壓在變壓器的中性點處出現。這就必須保證中性點處的絕緣性，對絕緣水平提出了較高的要求，使得對中性點實施保護變得較為復雜。同時還會存在某些弧立不進行接地系統，這種形式對電力系統的安全穩定運行帶來了巨大的隱患。而將500kV的變壓器進行直接的接地也是不可取的，因為還必須滿足零序繼電保護的實現，不能進行全部的接地。通過大量的研究實驗最終我國電力科技工作者成功地攻克了這么多年未解的難題。這一技術是通過將小電抗值依照變壓器零序阻抗值的三分之一進行串并聯的原理實現的。它的實現過程是兩臺用小電抗直接接地的變壓器零序阻抗，當其中的一臺退出運行系統時，另外的一臺變為了直接接地的形式，這樣做能夠保證變壓器零序阻抗值不發生變化。這一技術的成功運用成為我國首次運用小電抗接地方式對變壓器進行接地。

總結：

綜上所述，電氣系統自動化科技的研究對于水電站的進步有著非常重要的意義，只有不斷的革新電氣系統才能夠更好的為水利建設服務。科學技術的不斷進步給水電事業的發展帶來了前所未有的機遇，推動著水電站電氣新技術與新設備的不斷向前發展，在不遠的將來我國的水電站在科技支撐下必將跨上更高的發展道路。

參考文獻：

[1] 汪潔.淺析小水電站設備更新改造中的新技術運用[J].電力科技，2012，（6）：277.

[2] 劉順清.水電站自動化技術及其應用的研究[J].科技創新與應用，2012，（12）：35.

[3] 孔秀娟.小型水電站水力發電設備技術改造研究[J].中國科技博覽，2013，（25）.