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【摘 要】 为了能充分的发挥水利枢纽的工程特点，做到充分利用水资源并同时发挥防洪和节电的作用，就必须对水利枢纽的主要电气设计进行科学合理的规划和设计。本文就从既定条件下发挥水利工程的发电效益、电气设计中发电机组的特点、根据工程特点选择电气主接线以及电气设计的自动化等四个方面对水利枢纽主要电气设计的特点进行了分析。
【关键词】 水利枢纽;電气设计;特点
随着国民经济发展对电力需求的日益加强，环保意识的日渐深入人心，对水资源的综合利用和保护已经成为全社会关注的热点。在旧时代，防洪与发电是两个毫无关联的议题，为了有效抵抗洪水和引流灌溉，人们兴建了水利工程;而为了有效利用水力发电，人们修建出水电工程。而在科技高度发达的今天，这两个议题已经逐步融为一体，人们相应地提出了综合性水利枢纽工程的概念。水利枢纽工程旨在充分利用水资源，同时发挥防洪和发电两方面作用。要充分发挥水力枢纽工程应有的经济和社会效益，就要结合工程的各方面特点，对其电气设计进行充分地考虑。
1 既定条件下发挥水利工程的发电效益
综合利用水利枢纽工程中发电往往不是第一位的任务，水库的运用主要取决于防洪、灌溉、城市供水、航运等因素，并协调它们之间的关系。工程设计中一般易将发电当成附带的效益而不做更深入的探讨。但事实上不仅大型就是中小型综合利用水利枢纽工程也存在着诸多发电效益的潜力，一般其建成的初期阶段发电效益还较突出。从事电气主接线设计的人员，需要主动配合动能经济规划工作，结合工程所在电力系统的需要，充分考虑水库运用的不同季节、不同年度、其他不同因素及诸多因素的变化趋势或规律，深人挖掘该工程发电效益的潜力。
1.1水利工程不同季节的发电潜力
水利工程中水库运用季节性较强，对某一项此类工程而言，常常在特定季节有其特定的要求，而在其他季节则有灵活运用的余地。如以防洪为主的水库一般要求汛前放空水库留出防洪库容，而讯后蓄水则可主要用于发电。以灌溉为主、满足下游用水需求的水利工程常被认为只能利用放水时发电，似乎仅相当于径流发电而无调节能力可言。事实上东北内蒙古地区主要要求解决5一6月间春灌用水，其他季节则可更多兼顾发电的要求，即除了在雨季可利用来水充分发电外，从秋冬直到来年春季约半年以上的时间里，均可在水库水位较高（以蓄够来年春灌用水）的情况下，利用少量来水担任所在地区电力系统的调峰和事故备用，可大大改1.2水利工程不同年度的发电潜力
水利工程中不同年度水库的运用也存在很多发电潜力。如以灌溉为主的水库，所需调节库容往往是按规划灌溉面积计算的，而为实现灌溉所需的农田工作一般则需要一定乃至相当长的时间才能完成，即水库建成后常常需要几年甚至十几年的时间灌溉面积才能达到规划值。在此期间则可采用以发电为主逐步过渡到以灌溉为主来设计水库的调度运行，更多地发挥发电效益，其发电直接经济所得亦能很好地补充工程投人初期还贷的迫切需要。
2 电气设计中发电机组的特点
在综合利用的水利枢纽工程中，发电机组的容量一般并不大，然而，其结构及运行要比纯发电型水利工程要复杂很多。水利枢纽工程中的发电机组往往除了发电之外，还肩负着多种任务。即使是在同一年不同的季节中，其运行不但受到来水条件的制约，还受到放水条件的影响。根据外界条件的不同，在某几个月中，发电机组会执行非发电任务，而在其余时间又需要具备随时发电的能力。在汛期，机组需要全力运行充分发电;而在水利工程有调节灌溉用水任务时，机组则需要连续运行，由于放水流量不变而水量会逐渐减少，机组的发电出力需要随之减少;在秋冬季节，水库主要肩负蓄水任务，由于降水量很少，机组一般只根据具体情况留少量机台运行，做调峰用。一言以蔽之，水利枢纽工程的发电机组的发电出力、单台机组的发电容量及机组的运行台数等随外界条件的变化，有很大的波动，在电气设计中需要对其引起足够的重视，充分考虑其特点。
3 根据工程特点选择电气主接线
3.1电气主接线应有较好的灵活性
水利工程的电气主接线设计常常受两个相互制约的要求的影响，一方面要求主接线尽可能简明清晰，以节约投资和便干电站的运行维护;另一方面又要求所选用的电气主接线有较好的灵活性以适应于不同的运行状况。一般以发电为主的工程宜更多地考虑前一个因素，而综合利用水利枢纽工程则应更多地考虑后一因素，即充分考虑电气主接线的灵活性，使其具有适应于各种不同运行状况的能力。
3.2电气主接线应有相应的可靠性
在比较选择电气主接线时，可靠性是一个必须考虑的问题。结合水利枢纽工程电气主接线设计中有可靠性的分析相对比较还得顾及一个不同于一般水力发电工程的特殊特点，即不但要考虑设备事故对发电的影响，还必须考虑设备事故对该枢纽其他功能的影响。如灌溉用水往往是通过发电机组放水的，在枢纽不再专设足够其他放水设施的情况下，机电设备故障不仅仅是影响发电而且还会影响枢纽下游的灌溉用水，这在灌溉季节会造成大面积农田的减产，其损失和影响更大于发电容量的损失，因此必须要充分考虑这一因素的影响。需要注意的是，该因素对可靠性的要求又不同于发电设备，即在此种情况下一般还可允许电站短时停运，而对需较长时间才能修复的主设备事故则需慎重对待。这一点在选择机组和主变压器台数时是不可忽视的。
厂用电源及其接线的可靠性也有类似问题需要考虑，特别是对泄洪、航运等设施供电要求的可靠程度比厂房内机组辅助设备用电要求的可靠程度还要高。中小型水利枢纽工程在厂用电源不多的情况下，常考虑起动本电站机组供电的可能性，并在接线设计和机组附属设备设置中需考虑落实本方案的可能。
3.3电气主接线应有一定的经济性
中小型水利枢纽工程其电站高压出线一般比较简单，有时只有一回35—110kV出线，因此主接线高压侧接线一般趋向于采用单母线接线或变压器―线路组接线。此时线路或高压侧母线故障会造成全厂停机，但考虑到线路故障修复时间较短，一般不会对其枢纽功能产生较大影响，与之相应的高压侧一般也不一定设旁路设施，以简化接线、减少投资。
4 电气设计的自动化
除了上述基本特点外，随着科学技术的发展，自动化已经成为水利枢纽主要电气设计的一个新兴特点。在水利枢纽工程中，自动化已经成为整个电气部分运行的关键部分，是工程的中枢神经系统。
一般水利枢纽工程中的自动化程度与工程的规模、形式、主接线等因素有关，自动化主要包括对发电机组、主要电气设备及辅助设备运行的自动化控制及监视，另外，在发现险情时，自动化系统还有发出拟定报警信号的任务。水利枢纽工程的自动化就是要实现其运行，以及对它的控制和监视，在没有人力或少量人力参与的情况下，安全平稳地按计划自动完成。水利枢纽工程的自动化程度已经成为其现代化科技水平的一项代名词，它是水利枢纽工程安全平稳运行的重要保障，可以有效地避免人工控制管理中可能出现的失误。在自动化运行基础上，辅以人工调节便可以弥补其缺乏主观能动性的不足，使其充分扬长避短。总地来说，水利枢纽工程中的自动化可以充分提高其运行的灵活性和可靠性，减少经济成本投入，增加经济效益，提高生产效率，改善工作人员的劳动条件，使电能质量得到充分保障，是今后水利枢纽工程的大势所趋。
5 结束语
综上所述，水利枢纽的主要电气设计应充分考虑到地域和工程特点，充分挖掘其发电效率，根据工程机组的运行特点来进行科学、合理的设计。
参考文献：
[1]张静.探究水利枢纽工程的电气主接线设计.中国水运（下半月），2013（07）
[2]凌卫，吴培军.浅析峡江水利枢纽建设经验及其对鄱阳湖水利枢纽的启示.江西水利科技，2013（02）
【关键词】 水利枢纽;電气设计;特点
随着国民经济发展对电力需求的日益加强，环保意识的日渐深入人心，对水资源的综合利用和保护已经成为全社会关注的热点。在旧时代，防洪与发电是两个毫无关联的议题，为了有效抵抗洪水和引流灌溉，人们兴建了水利工程;而为了有效利用水力发电，人们修建出水电工程。而在科技高度发达的今天，这两个议题已经逐步融为一体，人们相应地提出了综合性水利枢纽工程的概念。水利枢纽工程旨在充分利用水资源，同时发挥防洪和发电两方面作用。要充分发挥水力枢纽工程应有的经济和社会效益，就要结合工程的各方面特点，对其电气设计进行充分地考虑。
1 既定条件下发挥水利工程的发电效益
综合利用水利枢纽工程中发电往往不是第一位的任务，水库的运用主要取决于防洪、灌溉、城市供水、航运等因素，并协调它们之间的关系。工程设计中一般易将发电当成附带的效益而不做更深入的探讨。但事实上不仅大型就是中小型综合利用水利枢纽工程也存在着诸多发电效益的潜力，一般其建成的初期阶段发电效益还较突出。从事电气主接线设计的人员，需要主动配合动能经济规划工作，结合工程所在电力系统的需要，充分考虑水库运用的不同季节、不同年度、其他不同因素及诸多因素的变化趋势或规律，深人挖掘该工程发电效益的潜力。
1.1水利工程不同季节的发电潜力
水利工程中水库运用季节性较强，对某一项此类工程而言，常常在特定季节有其特定的要求，而在其他季节则有灵活运用的余地。如以防洪为主的水库一般要求汛前放空水库留出防洪库容，而讯后蓄水则可主要用于发电。以灌溉为主、满足下游用水需求的水利工程常被认为只能利用放水时发电，似乎仅相当于径流发电而无调节能力可言。事实上东北内蒙古地区主要要求解决5一6月间春灌用水，其他季节则可更多兼顾发电的要求，即除了在雨季可利用来水充分发电外，从秋冬直到来年春季约半年以上的时间里，均可在水库水位较高（以蓄够来年春灌用水）的情况下，利用少量来水担任所在地区电力系统的调峰和事故备用，可大大改1.2水利工程不同年度的发电潜力
水利工程中不同年度水库的运用也存在很多发电潜力。如以灌溉为主的水库，所需调节库容往往是按规划灌溉面积计算的，而为实现灌溉所需的农田工作一般则需要一定乃至相当长的时间才能完成，即水库建成后常常需要几年甚至十几年的时间灌溉面积才能达到规划值。在此期间则可采用以发电为主逐步过渡到以灌溉为主来设计水库的调度运行，更多地发挥发电效益，其发电直接经济所得亦能很好地补充工程投人初期还贷的迫切需要。
2 电气设计中发电机组的特点
在综合利用的水利枢纽工程中，发电机组的容量一般并不大，然而，其结构及运行要比纯发电型水利工程要复杂很多。水利枢纽工程中的发电机组往往除了发电之外，还肩负着多种任务。即使是在同一年不同的季节中，其运行不但受到来水条件的制约，还受到放水条件的影响。根据外界条件的不同，在某几个月中，发电机组会执行非发电任务，而在其余时间又需要具备随时发电的能力。在汛期，机组需要全力运行充分发电;而在水利工程有调节灌溉用水任务时，机组则需要连续运行，由于放水流量不变而水量会逐渐减少，机组的发电出力需要随之减少;在秋冬季节，水库主要肩负蓄水任务，由于降水量很少，机组一般只根据具体情况留少量机台运行，做调峰用。一言以蔽之，水利枢纽工程的发电机组的发电出力、单台机组的发电容量及机组的运行台数等随外界条件的变化，有很大的波动，在电气设计中需要对其引起足够的重视，充分考虑其特点。
3 根据工程特点选择电气主接线
3.1电气主接线应有较好的灵活性
水利工程的电气主接线设计常常受两个相互制约的要求的影响，一方面要求主接线尽可能简明清晰，以节约投资和便干电站的运行维护;另一方面又要求所选用的电气主接线有较好的灵活性以适应于不同的运行状况。一般以发电为主的工程宜更多地考虑前一个因素，而综合利用水利枢纽工程则应更多地考虑后一因素，即充分考虑电气主接线的灵活性，使其具有适应于各种不同运行状况的能力。
3.2电气主接线应有相应的可靠性
在比较选择电气主接线时，可靠性是一个必须考虑的问题。结合水利枢纽工程电气主接线设计中有可靠性的分析相对比较还得顾及一个不同于一般水力发电工程的特殊特点，即不但要考虑设备事故对发电的影响，还必须考虑设备事故对该枢纽其他功能的影响。如灌溉用水往往是通过发电机组放水的，在枢纽不再专设足够其他放水设施的情况下，机电设备故障不仅仅是影响发电而且还会影响枢纽下游的灌溉用水，这在灌溉季节会造成大面积农田的减产，其损失和影响更大于发电容量的损失，因此必须要充分考虑这一因素的影响。需要注意的是，该因素对可靠性的要求又不同于发电设备，即在此种情况下一般还可允许电站短时停运，而对需较长时间才能修复的主设备事故则需慎重对待。这一点在选择机组和主变压器台数时是不可忽视的。
厂用电源及其接线的可靠性也有类似问题需要考虑，特别是对泄洪、航运等设施供电要求的可靠程度比厂房内机组辅助设备用电要求的可靠程度还要高。中小型水利枢纽工程在厂用电源不多的情况下，常考虑起动本电站机组供电的可能性，并在接线设计和机组附属设备设置中需考虑落实本方案的可能。
3.3电气主接线应有一定的经济性
中小型水利枢纽工程其电站高压出线一般比较简单，有时只有一回35—110kV出线，因此主接线高压侧接线一般趋向于采用单母线接线或变压器―线路组接线。此时线路或高压侧母线故障会造成全厂停机，但考虑到线路故障修复时间较短，一般不会对其枢纽功能产生较大影响，与之相应的高压侧一般也不一定设旁路设施，以简化接线、减少投资。
4 电气设计的自动化
除了上述基本特点外，随着科学技术的发展，自动化已经成为水利枢纽主要电气设计的一个新兴特点。在水利枢纽工程中，自动化已经成为整个电气部分运行的关键部分，是工程的中枢神经系统。
一般水利枢纽工程中的自动化程度与工程的规模、形式、主接线等因素有关，自动化主要包括对发电机组、主要电气设备及辅助设备运行的自动化控制及监视，另外，在发现险情时，自动化系统还有发出拟定报警信号的任务。水利枢纽工程的自动化就是要实现其运行，以及对它的控制和监视，在没有人力或少量人力参与的情况下，安全平稳地按计划自动完成。水利枢纽工程的自动化程度已经成为其现代化科技水平的一项代名词，它是水利枢纽工程安全平稳运行的重要保障，可以有效地避免人工控制管理中可能出现的失误。在自动化运行基础上，辅以人工调节便可以弥补其缺乏主观能动性的不足，使其充分扬长避短。总地来说，水利枢纽工程中的自动化可以充分提高其运行的灵活性和可靠性，减少经济成本投入，增加经济效益，提高生产效率，改善工作人员的劳动条件，使电能质量得到充分保障，是今后水利枢纽工程的大势所趋。
5 结束语
综上所述，水利枢纽的主要电气设计应充分考虑到地域和工程特点，充分挖掘其发电效率，根据工程机组的运行特点来进行科学、合理的设计。
参考文献：
[1]张静.探究水利枢纽工程的电气主接线设计.中国水运（下半月），2013（07）
[2]凌卫，吴培军.浅析峡江水利枢纽建设经验及其对鄱阳湖水利枢纽的启示.江西水利科技，2013（02）