農村地區的水電工程以中小型水電站為主，這些水電站對農村地區的用電需求有著舉足輕重的作用和地位，在中小型水電站設計施工過程中，電氣優化設計一直是一個備受關注的問題。

　　《水電廠自動化》自動化科技雜志，以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯系實際，開展教育科學研究和學科基礎理論研究，交流科技成果，促進學院教學、科研工作的發展，為教育改革和社會主義現代化建設做出貢獻。

　　對設計工作人員提出了新的要求。本文在分析小型水電站電氣優化設計的自身特點及存在問題的基礎上，提出了對提高設計質量的一些看法，以供參考。

　　1.小型水電站電氣設計的種類

　　小型水電站的電氣設計中一般分為電氣一次設計和電氣二次設計兩部分，電氣一次設計主要是指對發電機和變壓器等接線方式進行設計;電氣二次設計主要是指對勵磁系統，控制系統，測量系統，信號，操作電源，繼電保護和水輪機組輔助設備等進行設計。

　　2.小型水電站電氣一次設計

　　小型水電站一次設計是根據水電站電氣系統的作用來進行設計的，要在充分考慮水電站所在地區的水文環境，建造規模等基礎上對接入系統和布線方式進行合理設計。小型水電站電氣一次設計具有接線簡單，回路少，離負載區較近等特點。

　　2.1電氣主接線

　　小型水電站電氣一次設計中的主接線設計是指設計人員設計的方案可以滿足用戶需求，供電安全且電力穩定等設計要求。這就要求設計人員設計的不同接線線路能夠容易辨別，保持適當的距離以防線路纏繞在一起。線路之間距離較近會使線路上的電流相互干擾，影響傳輸電流的穩定性，會損壞發電機，并且會對檢修帶來困難。

　　2.2發電機和主變壓器設計

　　發電機和主變壓器的連接采用單元接線方式聯接比較合適。小型水電站電氣一次設計的發電機為了保證發電機出口處連接線的安全，都可以安裝斷路器。發電機通過變壓器接地可以確保發電機在強壓作用下不會被燒壞。

　　3、小型水電站電氣二次設計

　　3.1小型水電站的斷路器控制設計

　　小型水電站斷路器中的閉鎖和信號設計一般與供配電裝置中的設計相同，但是要設計信號監測裝置監測水輪機的工作狀態、發電機組發生的故障和油泵的運行狀態。電氣測量表計型號和儀表的準確度等級要符合小型水電站設計要求。另外小型水電站還對發電機定子的電流、三相線電壓、發電機負載、發電機頻率等利用相應的裝置一起進行監測。另外對水輪機的轉速、河流水位、壓力等進行監測也可以增加水輪機自動化工作的要求。

　　3.2選擇合理同步方式和正確接線

　　現在的小型水電站的電網一般是并入電力系統中運行，對于這類的水電站要根據電站的實際狀況及電力系統的要求選擇合適的同步方式和正確的接線方法。首先，為了使小型發電站的發電機可以并入電力系統，要準確的選擇同步點，因為某些原因發生跳閘后，發電機可以經簡單快捷的操作后就可以復電。小型水電站一般采用手動或恒定導前相角式的半自動準同步裝置。

　　3.3同步檢測繼電器對非同步合閘起閉鎖作用

　　同步檢測繼電器對非同步合閘的閉鎖作用當發電機在非同步狀況并網發生故障時可以避免工作人員受到傷害，也可以防止發電設備等損壞。當同步點斷路器兩側的電壓相位角大于動作角時，此時雖然繼電器啟動但是手動合閘后發電機不能并入電網中。相位差角小于返回角時再返回，這時才能發出使斷路器合閘的脈沖信號，此時發電機的頻率、電壓等相同，才可以使小型水電站的發電機輸出的電流并入電網。

　　3.4手動調頻和調壓

　　用手動的方式對恒定導前角的半自動準同步方式進行調壓和調頻操作，設計電壓繼電器時要保證它的運行在規定的恒定導前角度返回，這樣才可以發出脈沖信號。

　　3.5安裝高性能的繼電保護裝置

　　高性能的繼電保護裝置可以保障電力系統的運行質量，也可以保證發電機正常工作運行。安裝縱聯差動保護裝置可以防止1000kW以上發電機的定子繞組和引線之間發生短路以及發電機定子繞組直接連接在主線上發生的發電機單相接地故障，另外當發電機接地電容的電流量大于5A時要設計接地保護裝置。由于定子繞組會發生甩負荷操作導致電壓過高，要求安裝過電壓保護裝置。小型發電站水輪發電機調速器靈敏度較差，發電機失磁后繼續運行會導致轉子和勵磁回路發熱，甚至損壞，所以設計人員應該安裝失磁保護裝置。但是對于以上的繼電保護裝置設計工程人員要對發電機及外部電力系統的元件參數、運行方式、可靠性等進行綜合分析，合理運算，才能選擇相互協調統一的繼電保護裝置。

　　4.小型水電站的互感器設計

　　互感器可以分為電流互感器和電壓互感器兩種，電流互感器可以保護變電站正常運行和計算電流量。在進行小型水電站電氣設計時，要對斷路器的互感器進行單獨的設計，主要因為它的容量小、精度低且不穩定。小型水電站斷路路并網兩端的電壓互感器的作用是監測和計量變電站高壓電壓，可以保證電壓的頻率和電壓值。

　　5.小型水電站發電設備自動控制設計

　　小型水電站發電設備自動控制的設計包括水輪機、發電機組及其它輔助裝置的自動化或半自動化設計。如果小型水電站的自動控制設計不合理則水電站將不能實現自動開關機，水輪機不能根據實際水流情況進行自動調節，繼電保護裝置也將失去保護作用。小型水電站只有把人工操作的過程盡量簡化，自動化操作貫穿水電站工作的整個過程才能保證水電站的效率。

　　【參考文獻】

　　[1] 王維儉編著.電氣主設備繼電保護原理與應用[M]. 中國電力出版社, 2002