淺談小型水電站運行中發電機并網運行的狀態

王禮偉　王飛

摘 要：本文主要與實際情況相結合，在小型水電站發電機在并網運用過程中狀態的判斷及處理措施進行了詳細的闡述，促使在小型水電站的運行工作中，作業人員的工作能夠更加優化、安全及經濟。

關鍵詞：小型水電站；發電機并網；運行狀態；

一、小型水電站運行中發電機并網運行的背景

在2008年以后，國際油價發生了巨大變化，創出了歷史的新高。在人們日常生活中，能源緊缺及價格上漲則成為廣泛關注的重點?，F階段，作為人們生活中接觸最多的能源，電力資源也相對緊張。當夏季來臨時，大多數地方都會有拉閘限電的現象發生。在我國經濟發展的過程中，電力能源的緊缺已成為阻礙其發展的關鍵因素。針對電力緊張的局面該如何緩解，并對電力資源進行更好的開發，則成為現階段電力行業所廣泛關注的。我國具有地大物博的優勢，作為可再生的資源，水利資源較為豐富，通過對水電進行開發，在對大、中型水電站開發的同時，應加快對小型水電站的開發力度。在分散性、可靠性的農村進行小型水電站的設置，能夠滿足其要求不高的農業用電需求。發揮著見效快、不適用燃料，或與農田水利灌溉相結合的優勢，在我國廉價能源中發揮著重要作用。對于大型電網無法達到的地區，小型水電站能夠對大電網中無法解決的問題得到處理。在這些地方中，小型水電站的設置處于絕對優勢，因此，應對其發展進行加大。促使我國水力行業形成大、中、小相結合，通過大電網與小水電站的相互配合，對我國農村電氣化的問題進行經濟、合理的改善，將前期存在的電力供應緊張的現象得到徹底解決。

二、發電機并網運行的狀態

在發電機并網以后，即可對電網進行電能的輸送。由于電能是在同一瞬間對發、供、用進行完成的，所以，應對系統功率的平衡進行保證。若有功存在不平衡時會對電網的頻率造成影響，而無功存在的不平衡會對電網的電壓造成影響。在發電機正常運行的過程中，由于會出現系統負荷的變化，所以，要求運行人員在對發電機的有功和無功進行調整時應嚴格按照給定的負荷曲線或調度命令進行。

在水電站中，通常發電機都屬于凸極式的。在發電機并網以后，通過電氣值班人員對有功負荷進行調整，在對電動機的轉動進行調速時，通過對調速器進行借助完成。對水輪機的導葉開度則是通過減速裝置及機械液壓系統實現，促使進入水輪機的動力得以改變，從而達到有功負荷調整的目的。在對發電機無功進行調整時，通過對勵磁電流的改變進行實現。在小型水電站中，若勵磁同軸的調速直流勵機進行供給時，應對勵磁機磁場變阻器的阻值進行改變的方法，從而達到無功的調整。在過勵狀態中發電力設計和運行時，也就是在發電機想電網進行有功輸送的同時，并向電網進行感性無功功率的輸送。一般情況下，當功率因數處于0.8時，發電機每發100kw的有功，則會有700～750kVar無功得到發出。促使系統對有功和無功的需求得到滿足。在運行的過程中，電站應根據調度的要求或實際情況，對有功及無功進行調整，對于水流豐富的電站進行大量的有功輸出。在對大量有功進行發送的過程中，還應對發電機中的定子電流不能超出允許值的要求。其次，為了對運行過程中的穩定性進行保證，通常在運行過程中，功率因數都不能高于0.95。

二、小型水電站運行中發電機的調相運行狀態

調相運行狀態也就是發電機不發揮向電網進行有功的輸送，只對電網進行無功傳輸。為了使系統中的無功得以平衡，通常電力系統都具有專業的調相機，從而對系統無功的需要得到補償。在農村電網中進行調相運行時，可采用水輪發電機進行，例如：對于徑流式電站或枯水期具有水源缺乏的電站，可采用水輪發電機發揮調相機的作用。當發電機將機組轉化為調相運行時，通常先將有功負荷降至零，其次關閉導水葉，當機組不對系統進行解列。通過電網對機動組進行帶動旋轉，轉子發揮繼續勵磁，從而實現無功功率通過系統進行發送。應維持發電機的運轉，對一定的有功進行消耗，可對電網有功維持運轉進行吸收，通過對勵磁的調節，即可進行無功的輸出。在發電機進行調相運行時，通常對1kw有功吸收以后會有6～8kVar無功進行輸出。

三、小型水電站運行中發電機的進相運行狀態

若發電機勵磁系統由于故障的原因或認為對大電機的勵磁電流進行過多降低時，會促使吸收系統剛性無功功率替代原有的感性無功功率，該狀態這是發電機的進相運行。在現場通常將進相運行稱之為欠勵運行。由于此時降低了轉子主磁通，導致發電機的勵磁電勢得到降低，促使大電機向系統進行無功功率的輸送無法實現，勵磁電流降低的程度對進相運行的程度造成影響。當發電機出現進相運行時，應按照情況的不同進行處理：

1.若由于設備因素導致金星運行的出現，當發電機不會有震蕩或失步現象出現時，應對大電機的有功負荷進行適當的降低，并對勵磁電流進行提升，促使發電機從進相運行狀態脫離，并對勵磁電流降低的原因進行調查。

2.若由于設備原因無法對發電機進行正常運行的恢復，應實施過早解列。

3.通過制造廠允許或專業試驗確定的方法對發電機進行進相運行，例如：系統的需求，在不對電網穩定運行造成影響的前提下，可對功率因數進行提升至1，或處于允許的進相運行的狀態下進行發電機運行。

四、小型水電站運行中發電機的失磁運行狀態

失磁主要是指同步發電機的直流勵磁的喪失。在發電機的并網運行過程中，當由于勵磁開關誤跳或勵磁回路斷線的原因，促使勵磁得打喪失。當由于發電機轉子受到制動電磁力的影響使其與0接近時，對輸入的機械力矩M保持不變，促使轉子速度與同步速度較高。在發電機與電網進行并列運行時，確保定子旋轉磁場保持同步速度不變，促使轉子間有轉差形成。也就是定子磁場保持轉差速度對轉子進行切割，在轉子線圈與裝置表面進行電勢及電流的感應，通過定子磁場與感應電流之間的相互作用。與電磁力定律相結合，從而產生制動力矩，也被稱之為異步力矩。在轉子上，與三相異步點立即形成的電磁力矩大致相同，當異步機中會有驅動電磁力矩形成。在對異步力矩進行克服的過程中，通過發電機輸入的外力進行做功，促使這兩個力矩形成新的平衡。當失磁以后，通過通不正當，促使進入異步運行狀態。在異步運行狀態下，發電機的降低滑差和電網相結合們進行同時運行，在系統中對無功功率進行吸取，并對磁場得到建立，對系統進行一定的有功功率的輸送，該運行方式較為特殊。其次，在發電機失磁運行的過程中，還會對轉子的溫度造成影響，形成局部高溫現象，定子中也會有脈動電流出現，促使發電機有振動形成。在許多小水電站中存在未對失磁保護進行安裝的現象，因此在并網運行的過程中，若有失磁發生，要求運行人員應嚴格按照下列所述因素對其進行判定：勵磁電流為0；定子電流的指示增高，指針出現擺動；功率表中指示降低，指針出現擺動；在功率因數表內，從滯后逐漸轉變為超前。在對故障形成原因進行判定以后，應對進水閘門進行迅速關閉，并對發電機進行解列和處理。

五、結語

綜上所述，由于現階段小型水電站存在運行管理中管理水平的大不相同，通常在上崗培訓過程中匆忙了事，在小型水電站的管理運行中進行作業。因此要求小型水電站應做好在日?？沼鄷r間對操作人員的思想認識得到提升，不但應對基本電氣理論知識進行加強學習，而且能夠做好在實際操作過程中得到使用，促使水電站的運行達到安全經濟的狀態。

參考文獻：

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