小水电站电气设计应根据电站特性和电力系统要求确定送电点、输送电压、出线回路数、输送容量(包括穿越功率)、运行方式及其与电网的连接形式。电站与电力系统连接的输送电压宜采用一级电压(110kV的出线回路数不宜超过2回,35kV的出线回路数不宜超过4回)。梯级电站或电站群宜设置联合开关站(经技术经济论证后也可设置联合升压站)。

小水电站电气主接线应根据电站在电力系统中的地位、枢纽布置和设备特点等因素确定,并应满足运行可靠、接线简单、操作维修方便和节省工程投资等要求,当电站分期建设时接线应便于过渡。电站升高电压侧接线宜选用单母线或单母线分段、变压器-线路组、桥形和角形接线方式。发电机电压侧接线可选用单元或扩大单元接线、单母线或单母线分段接线。电站主变压器应采用三相式(其容量可按与其连接的发电机容量选择。当发电机电压母线上连接有近区负荷时可扣除近区最小负荷选择主变压器容量,当主变压器有穿越功率通过时主变压器容量还应加上最大穿越功率)。当需通过电网倒送厂用电时其单元接线的发电机出口处应装设断路器,三圈变压器的低压侧应装设断路器。

小水电站的厂用电电源宜由发电机电压母线或单元分支线接出(也可从35kV电压母线或出线上供电),厂用变压器不应超过2台(装设2台厂用变压器时,其中1台变压器可与外来电源连接)。厂用变压器宜采用干式变压器,其容量选择应符合相关规定：装设1台变压器时容量必须满足最大计算负荷;装设2台变压器时若其中1台检修或出现故障则另1台应能担负电站正常运行时的厂用电负荷或短时最大负荷;计算小水电站的厂用电负荷时应顾及负荷率和网损率并应校验电动机自启动负荷。小水电站厂用变压器的高压侧宜装设断路器。小水电站厂用电的电压应采用380V/220V、三相四线制系统(装设2台厂用变压器时厂用电母线宜采用单母线或单母线分段接线)。小水电站坝区用电可由专设的坝区用电变压器或由厂用电直接供电,泄洪设施的供电应有2个独立的电源。

小水电站应有完善的过电压保护及接地装置。室外配电装置和露天油罐等应装设直击雷过电压保护(直击雷过电压保护装置可采用避雷针、避雷线)。小水电站厂房顶上和35kV及以下高压配电装置的构架上不应装设避雷针,在变压器的门形构架上也不得装设避雷针。1kV以下中性点直接接地的配电网络中其电力设备的金属外壳宜采用低压接零保护。接地装置设计应利用下列自然接地体(这些自然接地体包括常年与水接触的钢筋混凝土水工建筑物的表层钢筋;压力钢管及闸门、拦污栅的金属埋设件;留在地下或水中的金属体),除利用自然接地体外还应设置人工接地网。自然接地体与人工接地网的连接应不少于两点且其连接处应设接地电阻测量井。在大接地短路电流系统中电力设备的接地电阻值应不大于0.5Ω,在小接地短路电流系统中应不大于4Ω,独立的避雷针(线)宜装设独立的接地装置,在高土壤电阻率地区可与主接地网连接(地中连接导线的长度不得小于15m)。

小水电站工作照明和事故照明的供电网络应分开设置(工作照明应由厂用电系统供电,当交流电源全部消失后事故照明可由蓄电池组或其他电源供电)。工作照明发生故障中断后仍需继续工作的场所和主要通道应装设事故照明(室外配电装置可不装设事故照明)。小水电站工作照明和事故照明最低的照度标准及照明安全措施可参照国家现行有关标准的规定。

小水电站厂内外主要电气设备布置应合理。升压变电站宜靠近厂房(开关站和主变压器分开布置时,其主变压器应设在发电机电压配电装置室附近)。6kV及以上户内高压配电装置应肴防止小动物入侵的措施。35kV配电装置宜采用户内式布置,110kV配电装置宜采用户外式布置(但在污秽地区或地形条件受到限制时,经过技术经济比较后110kV配电装置可采用户内式布置;110kV配电装置也可采用封闭式组合电器)。电站中央控制室应按电站的自动化控制方式设置,中央控制室面积应根据控制屏(台)的数量、布置要求和布置形式确定。

小水电站的电缆选型及敷设应符合规定。小水电站电力电缆宜选用全塑阻燃电缆,高压电力电缆宜选用阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆,易受机械损伤的场所应采用全塑阻燃铠装电缆。小水电站控制电缆宜采用铜芯全塑阻燃电缆(有抗电磁干扰要求时,应采用屏蔽阻燃电缆或对绞屏蔽阻燃电缆)。小水电站电力电缆与控制电缆宜分开敷设,当敷设在同一侧或同一电缆托架(桥架)上时,控制电缆宜敷设在电力电缆的下方。小水电站埋地电缆的埋设深度不宜小于700mm(当冻土层厚度超过700mm时,应采取防止电缆损坏的措施)。小水电站电缆竖井的上、下两端以及电缆穿越墙体、屏柜和楼板等孔洞处应采用非燃烧材料封堵。对未采用阻燃电缆的电站,其进出屏柜接头处2～3m范围内应对电缆外层涂防火涂料。(www.daowen.com)

小水电站的继电保护及系统安全自动装置应可靠。电力设备和线路应装设主保护和后备保护装置(当主保护装置或断路器拒动时,应由元件本身的后备保护或相邻元件的保护装置切除故障)。继电保护装置应由可靠元件构成并应满足可靠性、选择性、灵敏性和快速性的要求(保护装置的时限级差可取0.5～0.7s,当采用微机继电保护装置时可取0.3～0.5s)。配置各类保护装置的电流互感器应满足消除保护死角和减小电流互感器本身故障所产生的影响的要求。保护装置用电流互感器(包括中间电流互感器)的稳态误差应不大于10%,保护装置和测量仪表用的电流互感器不宜共用一组二次线圈(若共用则仪表回路应通过中间电流互感器连接)。若电压互感器二次回路断线或其他故障会使保护装置误动作时,应装设断线闭锁装置并发出信号,若二次回路断线不会导致保护装置误动作则可只装设电压回路断线信号装置。保护装置回路内应设置指示信号并能分别显示各保护装置的动作状况。装有断路器的110kV和35kV线路可装设自动重合闸装置。有2台厂用变压器的电站应装设厂用电备用电源自动投入装置。

小水电站的自动控制系统应优质可靠。水轮发电机组及其附属设备的控制应按机组自动化规定进行设计并应符合相关规定,即以一个命令脉冲完成水轮发电机组的启动或停机;水轮发电机组能自动调节有功功率和无功功率;机组附属设备、技术供排水系统及压缩空气系统等能够自动和现地手动控制。水轮机液压或电动操作的进水阀或快速闸门控制应包括在机组自动操作范围内并能够现场进行操作(当机组发生紧急事故时应自动关闭进水阀或快速闸门)。装机容量在10MW及以上的电站可采用计算机监控系统。按集中控制设计的梯级水电站或水电站群各被控水电站可按无人值班(少人值守)的控制方式设计。发电机宜采用晶闸管励磁系统。发电机自动励磁调节器应满足相关要求：当电力系统发生故障而电压降低时应强行励磁;为限制水轮发电机转速升高引起的过电压应强行减磁。发电机应装设自动灭磁装置。当小水电站设有中央控制室时,其进水阀或快速闸门、水轮发电机组、变压器、110kV线路和35kV线路、近区的坝区的厂变高压侧断路器、直流系统等控制设备应在中央控制室内进行控制。中央音响信号系统应装设中央复归和重复动作的信号装置,采用计算机监控系统时中央音响信号宜由计算机系统完成。小水电站应装设带有非同步闭锁的手动准同步装置和自动准同步装置(采用计算机监控系统时宜采用专功能同步装置)。发电机出口、发电机-变压器组单元接线高压侧、对侧有电源的线路和母线分段等处的断路器应能够进行同步操作。

小水电站的电气测量仪表装置应灵敏、优质。电站配置的电气测量仪表应符合国家现行有关标准的规定。采用计算机监控系统的电站其电气测量仪表的配置应简化(有遥测要求时宜由计算机监控系统转送)。有分时计费要求的应设分时电能计量装置。

小水电站的操作电源应符合相关规定。电站的操作电源应采用蓄电池直流电源装置,蓄电池应只装设1组并应按浮充电方式运行。操作电源电压宜采用220V、110V。蓄电池容量应满足全厂事故停电时的用电容量和最大冲击负荷的容量。事故停电时间可按0.5h计算;无人值班(少人值守)的小水电站可按1h计算。蓄电池宜采用阀控式蓄电池,蓄电池的充电及浮充电宜采用1套整流装置,蓄电池组充电电源回路应设相应的电源指示。直流装置应具有自动完成充放电控制、电池容量及电压检测、绝缘监测及故障报警等功能。

小水电站的通信系统应符合相关规定。电站应设有厂内通信设施,生产调度通信和行政通信可合用一台程控调度总机,对外通信可向当地电信部门申请中继线。程控调度总机的容量可根据电站装机容量和自动控制方式在60～200门之间选取。通信设备电源可由厂用交流电源供电并应有可靠的事故备用电源(备用电源可由厂内直流电源经逆变供电)。

小水电站电工修理及电气试验体系应完善。电站应设置专用的电工修理间并按其规模和集中管理的要求配置电工修理工具和设备。装机容量10MW及以上的电站应设电气实验室,装机容量小于10MW的电站可配置简易电气实验室。集中管理的梯级水电站和水电站群宜设置集中的电气中心实验室,电气实验室仪器仪表设备的配置标准可根据现行等级分类标准执行(有计算机监控系统的电站可适当增加专用仪器仪表)。