水电站电气主接线方案比选及设备选择分析
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摘 要：水电站作为我国社会主义市场经济发展与建设的重要内容和基础设施，在人们的生产和生活中具有重要的地位和作用。水电站的电力供应是国民经济和社会生产发展与运行的主要动力，是人们生活维持正常状态的有力保障。近年来，随着我国对水电站建设规模的逐渐扩大，以及对水电站建设要求的越来越高，促使水电站建设企业必须对现有的施工技术、方案进行优化，并采用先进的技术和性能良好的设备来建设水电站。主接线是水电站的设计、施工、管理和运行的重要依据，因此本文着重分析水电站的主接线方案具体该如何比选以及设备该如何选择。
前言：主接线作为水电站的重要组成部分，是水电站进行发电、输电及配电等设备的能量传输点，是水电站电气设计的核心部分。主接线能够反映水电站发电的主设备发电机的出口接线形式，对其运行方式和水电站供电的安全性、稳定性和可靠性具有决定性的作用。水电站电气主接线方案的比选和设备选择的目的是为了通过主接线方案的比选，能够对水电站电气一次主设备的主要参数进行确定，这些主要的参数包括主要电气设备如断路器、互感器、主变压器和隔离开关等的型号、电压、数量和容积等。所以对水电站电气主接线方案比选和设备选择具有重要的作用。
1.水电站电气主接线方案比选和设备选择的案例分析
以索风营水电站为例，对该水电站的电气主接线方案比选进行介绍与分析。该水电站电气的主接线方案比选主要从两方面，即发电机与变压器的连接和220KV侧接线方案的比较。
发电机与变压器之间的连接。该水电站在系统中发挥着调峰的作用，机组单机容量较大，且起停十分频繁，再加上装机台数为奇数，使得该水电站电气的主接线方案不适合采用扩大单元组合。所以根据实际情况分析，可以采用发电机与变压器单元接线的方式，将其直接接入高压配电装置。这种接线方式的特点是简单清晰，运行安全可靠、灵活，布置简单容易，故障影响范围小，继电保护也很简单。另外，在发电机与变压器之间安装断路器，不仅符合国家有关规定，而且能够很好的适应水电站频繁调峰的需求，提高供电和用电的灵活性和可靠性，缩小故障发生的范围。
220KV侧接线方案的比较。侧接线的接线方案主要有三种，包括双母线接线、单母线接线和均衡母线接线，通过对各种方案的技术性比较能够选择出最佳的接线方案。双母线接线方案具有接线清晰、供电灵活的优点，缺点是切换母线的操作过程比较复杂，容易产生错误操作，且隔离开关数量较多。实践证明，此方案的可靠性较低。单母线接线方案具有的优点是接线和开停机操作都比较简单，而且一段母线上的故障或断路器故障不会造成全厂的停电，可靠性较高。其缺点是断路器数量较多不利于扩建。均衡母线接线的优点是断路器数量少，任何一个断路器出现故障只对自身产生影响，且母线故障不会造成停电，可靠性是最高的，缺点是发电机与变压器单元需要3台断路器操作，因此灵活性较差[1]。
2.水电站电气主接线方案比选
水电站电气主接线方案比选的目的是为了选出最佳的接线方案，通常主接线的接线方案有单母线接线、双母线接线、均衡母线接线、桥形接线、角形接线等多种，由于方案较多所以文章只对其中常用的三种进行比选。另外，由于不同的水电站之间存在一定的差异，所以对主接线方案的比选应该是选择比较通用的接线方案。
2.1单母线接线
单母线接线有两种形式，即分段和不分段。单母线分段接线有两台升压或降压变压器，四回配电线路或送电路线，母线分左右两端。如果把隔离开关和分段断路器去掉，那么两端母线便会合成一组母线，就是所说的单母线接线。这种接线方案是所有方案中最简单的一种，而且配电装置造价低廉，但是任何一个元件一旦发生故障或是在维修的时候，都必须将整个配电装置停电，所以其可靠性和灵活性较低，只适用于容量较小的水电站。分段的单母线接线方案能够大大提高供电的可靠性，一般分为两段或三段，如果发生故障分段断路器会在继电保护装置的作用下将出现故障的母线自动切除，从而避免全厂停电。分段的单母线接线方案适用于对供电可靠性要求不是很高的各种电压配电装置[2]。
2.2双母线接线
双母线接线方案的工作母线有两组，其中一个是备用母线，平时不带电，这两组母线可以进行互换。每一回的送电线和电源线与母线的连接都是通过一组断路器和二组母线隔离开关实现的。与备用母线相接的隔离开关平时是断开的，而与工作母线相接的隔离开关平时是接通的，这两组母线是利用平时断开的断路器进行联接。这种接线方案能够通过对母线的轮流修理而实现不中断的工作，也不会中断对用户的供电。当修理任何一回电路的断路器时，只需要在该电路两端连接一组跨接导线，然后将该断路器用联络断路器替换掉，便能够使暂时的停电状态尽快恢复到供电状态。当工作母线发生故障时，整个配电装置需短暂停电，待母线交换完毕后，一切供电或送电工作恢复运转[3]。
2.3双母线待旁路母线接线
这种接线方案是以双母线接线方案为基础，加上一个旁路断路器、一回的旁路母线和一套的旁路隔离开关组合而成。此方案适用于220KV出线在四回及以上等重要的、大型的水电站。
3.水电站电气主接线设备选择
对水电站中电气设备的选择应结合当地水电站的实际情况、接线方案及施工情况，在保证电力系统安全的前提下，合理的选择适合的、性能良好的电气设备。
3.1变压器的选择
对变压器的选择分为主变压器和厂用变压器。主变压器的选择可以采用型号为S10-M-800/10KV/700KVA的全封闭式节能变压器，由于农村地区的电压较其他地区偏高，所以需采用的变比为10+3×6%/0.5Kv。这样能够有效避免发电机长时间处于超正常范围的高电压下运行，从而降低发电机的损耗。厂用变压器可以选用型号为S10-M-40/10KV/35KVA的、变比为10+3×6%/0.5Kv的全封闭式节能变压器。该变压器能够将厂用电母线的电压保持在正常范围内，从而保证厂内用电设备的正常运行[4]。
3.2发电机的选择
水电站电气对发电机设备的选择可以选用SF630-20/1730型号的立体式发电机，该型号的发电机额定电压为500V，额定容量是650KW，额定转速是290r/min，频率是60Hz，效率是90%，转动惯量是4.3t・m2。
3.3避雷器的选择
避雷器的选择可以选用型号为HY5WZT-17/40的10KV氧化锌避雷器，这种避雷器保护特性非常好，能够有效降低水电站的电气设备触雷的情况[5]。
总结：在我国能源供应体系的不断优化和完善作用下，促使水电产业成为我国电力技术发展的重要方向之一。通过文章的介绍，主接线在水电站电气中的重要性已不言而喻，电气主接线方案的比选和设计对水电来说非常重要，并且与水电站的建设成本、投资规模控制以及经济效益之间具有十分密切的联系。文章通过列举一些水电站电气主接线方案比选和设备选择的实例，来强调与突出其对水电站建设与使用的重要影响和作用。总之，对水电站电气主接线方案比选和设备选择应结合自身水电站的建设特点和当地的实际地理条件，这样才能确保方案的比选和设备的选择都是最优的、最适合的。
参考文献
[1]吴海东，李有为. 庙阳水电站电气主接线方案比选及设备选择[J]. 吉林水利，2014，06：21-23.
[2]王卫峰，王新峰. 肯斯瓦特水利枢纽水电站电气主接线方案探讨[J]. 中国水能及电气化，2010，07：51-56.
[3]冯赵云. 柏香林水电站的电气主接线选择[J]. 中国水能及电气化，2009，04：30-34.
[4]王勇，王筑康，陈盛君. 光照水电站的电气主接线方案比选[J]. 水力发电，2008，07：88-92.
[5]陈丹燕，王勇，刘涛. 观音桥水电站电气主接线选择[J]. 工程建设与设计，2015，06：92-95.