摘 要：在全面倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的背景之下，許多新能源得以開發(fā)利用，并在多個發(fā)展領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。當(dāng)前的電力行業(yè)也逐漸朝著節(jié)能化的方向發(fā)展，利用新能源的開發(fā)，來緩解火力發(fā)電所帶來的環(huán)境壓力。水力發(fā)電充分利用水資源，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價值，對社會發(fā)展具有重要的推動作用。文章圍繞水利發(fā)電，對水電站的電氣設(shè)計進(jìn)行分析，提出有效的優(yōu)化辦法，進(jìn)而推動水電站的發(fā)展。 

　　關(guān)鍵詞：水電站；優(yōu)化設(shè)計；相關(guān)措施 

　　前言：面對著嚴(yán)峻的環(huán)境形勢，可再生、無污染的新型能源逐漸受到電力行業(yè)發(fā)展的青睞。水資源的有效利用，是電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新方向。水電站在電力工程當(dāng)中發(fā)揮重要的作用。水電站是綜合性的發(fā)電工程設(shè)施，有效的將水能轉(zhuǎn)換為電能，為社會生產(chǎn)生活用電提供有力的保障。為了水電站平穩(wěn)有序的運行下去，水電站的優(yōu)化設(shè)計是十分必要的，對推動水電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。 

　　1.水電站電氣發(fā)展現(xiàn)狀 

　　我國的水電事業(yè)近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)形成一定的規(guī)模，成為火力發(fā)電以外最重要的發(fā)電形式。利用我國豐富的水資源，有效應(yīng)對能源危機(jī)的問題。水電站由水庫、引水系統(tǒng)以及發(fā)電系統(tǒng)組成，對水資源進(jìn)行循環(huán)利用，因此水電資源是可再生的清潔型能源，極大的提升了資源的利用率，對水電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。水電事業(yè)正在蓬勃的發(fā)展起來，許多大型水電站在水資源的開發(fā)與利用方面處于世界先進(jìn)水平。三峽水電站、葛洲壩水電站以及劉家峽水電站是我國最具代表性的大型水利發(fā)電站，其總裝機(jī)容量以及年發(fā)電量居于世界前列。水電站電氣設(shè)備的研發(fā)與創(chuàng)新有了很大的進(jìn)步。水利發(fā)電量占據(jù)總發(fā)電量的比例也在不斷提升，成為僅次于火電的第二大發(fā)電形式。因此，水電站電氣的優(yōu)化設(shè)計的重要性逐漸凸顯出來，對加強(qiáng)水電站的建設(shè)以及水資源的開發(fā)和利用具有重要的作用，更好的為社會生產(chǎn)生活服務(wù)[1]。 

　　2.一次電氣設(shè)備的合理優(yōu)化 

　　水電站電氣一次設(shè)備的功能包括升壓變電以及發(fā)電，變壓器和發(fā)電機(jī)就是最主要的一次電氣設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計就是針對兩種類型設(shè)備存在的缺陷和不足進(jìn)行完善和改進(jìn)，從多個方面入手，對水電站電氣一次設(shè)備進(jìn)行全面的優(yōu)化。 

　　2.1發(fā)電機(jī)和變壓器 

　　發(fā)動機(jī)和變壓器是水電站最主要的一次電氣設(shè)備，二者之間的連接只需要通過簡單的變組單元連接線。如果連接線出口的安全性不足，發(fā)電機(jī)和變壓器會由于強(qiáng)電壓而造成一定的損壞。因此發(fā)電機(jī)和變壓器兩種電氣設(shè)備需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。安裝斷路器，提高連接線出口的安全性。要選擇運行可靠性更高的斷路器，以保證電氣設(shè)備運行的穩(wěn)定性。當(dāng)前一般采用真空斷路器，穩(wěn)定性和可靠性高，能夠有效維護(hù)發(fā)動機(jī)和變壓器設(shè)備。另外，發(fā)電機(jī)需要與地面接觸，而變壓器則根據(jù)實際情況，盡量與地面接觸。發(fā)電機(jī)和變壓器之間的連接線要選擇離相封閉母線以保證電力傳輸?shù)陌踩�性[2]。 

　　2.2電氣接線 

　　水電站一次電氣設(shè)備之間的布線優(yōu)化是十分重要的，接線的質(zhì)量安全在很大程度上決定著整個電氣設(shè)備的輸電安全。根據(jù)電力供應(yīng)的實際需要對水電站一次電氣設(shè)備的電氣設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)計。首先，各條接線線路以不同的顏色進(jìn)行區(qū)分，為電氣接線檢查提供方便。當(dāng)發(fā)生老化和損壞時，能夠及時的發(fā)現(xiàn)損壞的位置，并及時的進(jìn)行修繕。其次，對接線的分布要進(jìn)行合理的設(shè)計，接線之間保持一定的距離，防止發(fā)生纏繞，對電流的穩(wěn)定性造成一定的影響，對電氣設(shè)備會造成一定的損害。一旦接線的絕緣表面發(fā)生破損，內(nèi)部的金屬線路相互接觸，會發(fā)生短路，瞬間會產(chǎn)生巨大的電流，給發(fā)電機(jī)和變壓器造成嚴(yán)重的損壞。第三，對電氣接線進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，以保證水電站電氣一次設(shè)備的安全運行。 

　　2.3快速閘門控制回路 

　　快速閘門控制回路的優(yōu)化設(shè)計，對保證水電站電氣機(jī)組的安全性具有重要的作用�？焖匍l門控制回路主要應(yīng)用于進(jìn)水口的設(shè)計，合理設(shè)計手動閘門接點，主要以二次電纜通道設(shè)計為主。利用二次電纜通道，能夠有效對電氣機(jī)組進(jìn)行有效的監(jiān)控，避免發(fā)生進(jìn)水口的快速落門。除了二次電纜通道的設(shè)計之外，對監(jiān)控系統(tǒng)與水壩之間的光纖需要進(jìn)行有效的設(shè)計。首先將電磁閥的線圈內(nèi)阻限制在較低的范圍內(nèi)，避免電氣運行系統(tǒng)發(fā)生霉斷。其次，電氣設(shè)備機(jī)組與進(jìn)水口之間需要連接電纜，電纜的長度決定著進(jìn)水口快速門能否有效實現(xiàn)對電氣機(jī)組的保護(hù)，一般情況下，電纜的長度不低于1km。第三，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)安全意識，對電纜通道的設(shè)計以及光纖的設(shè)計重視起來，嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)督檢查，避免安全事故的發(fā)生。 

　　3.二次電氣設(shè)備的合理優(yōu)化 

　　水電站電氣二次設(shè)備主要以電源系統(tǒng)、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)組保護(hù)、輔機(jī)控制設(shè)備以及相關(guān)自動裝置為主，電氣二次設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計包括直流電源優(yōu)化、交流電源優(yōu)化以及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化。 

　　3.1電源設(shè)備 

　　出于電氣設(shè)備進(jìn)行檢測和維護(hù)的需要，水電站可以應(yīng)用直流電源，與此同時，直流電源在一定程度上起到了備用電池的作用，以應(yīng)對不時之需。一般所選取單母線直流電源，單組充電電池和單組蓄電池裝配在直流母線上，并安裝相應(yīng)的監(jiān)控裝置，對直流電源的運行進(jìn)行實時的監(jiān)控。 

　　在安裝直流電源的基礎(chǔ)之上，同時需要進(jìn)行交流電源的安裝，在電力供應(yīng)當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用，因此交流電源的優(yōu)化是十分必要的。交流電源與二次電氣設(shè)備之間要安裝無觸點開關(guān)，能夠在發(fā)生緊急情況時，及時的斷開開關(guān)，更換備用電源，該過程需要的在短時間內(nèi)完成。值得注意的是，開關(guān)斷開的同時，要關(guān)閉交流電源，以保證備用直流電源的正常使用[3]。 

　　3.2計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 

　　水電站電氣二次設(shè)備當(dāng)中，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)起到了關(guān)鍵的作用。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了水電站的現(xiàn)代化發(fā)展。電站控制級和限制控制單元級是監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成，其主要功能是對水電站電氣設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)控，保障水電站整體的安全運行，同時為電氣機(jī)組進(jìn)行有效的保護(hù)。利用計算機(jī)信息系統(tǒng)，發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的重要作用。當(dāng)某項電力數(shù)據(jù)超過了標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時的發(fā)出警示信號，能夠快速的對電氣設(shè)備故障予以解決。水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置有遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)、操作和控制系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)。根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的實際需要，優(yōu)化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的配置，保證電氣設(shè)備機(jī)組的安全運行，對通信系統(tǒng)和報警系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)，以配合監(jiān)控系統(tǒng)的工作，保證通訊的暢通，實時獲取水電站的運行數(shù)據(jù)，使水電站電氣設(shè)備機(jī)組能夠安全平穩(wěn)的運行[4]。 

　　結(jié)論：水利發(fā)電是節(jié)能環(huán)保的背景下所誕生的新興發(fā)電形式，充分利用水資源，對嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境壓力予以有效的緩解。當(dāng)前，水電站正呈現(xiàn)規(guī)�；�的發(fā)展，充分利用豐富的水資源儲備這一優(yōu)勢，在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的不同層面，都創(chuàng)造了巨大的社會價值。水電站的一次電氣設(shè)備和二次電氣設(shè)備進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計，極大的推動了水電站的自動化發(fā)展，水利發(fā)電有著很大的進(jìn)步空間。經(jīng)過電氣優(yōu)化設(shè)計的水電站，將會為社會生產(chǎn)創(chuàng)造更大的價值。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]崔領(lǐng)謙.水電站電氣優(yōu)化設(shè)計的幾點思考[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2013，03：68-70. 

　　[2]鐘亞平.水電站電氣設(shè)計問題的探討[J].硅谷，2014，03：159+142. 

　　[3]陳英婕.水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2007. 

　　[4]孫煜.小型水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D].內(nèi)蒙古大學(xué)，2013.