浅谈小型水电站运行中发电机并网运行的状态

王礼伟　王飞

摘 要：本文主要与实际情况相结合，在小型水电站发电机在并网运用过程中状态的判断及处理措施进行了详细的阐述，促使在小型水电站的运行工作中，作业人员的工作能够更加优化、安全及经济。

关键词：小型水电站；发电机并网；运行状态；

一、小型水电站运行中发电机并网运行的背景

在2008年以后，国际油价发生了巨大变化，创出了历史的新高。在人们日常生活中，能源紧缺及价格上涨则成为广泛关注的重点。现阶段，作为人们生活中接触最多的能源，电力资源也相对紧张。当夏季来临时，大多数地方都会有拉闸限电的现象发生。在我国经济发展的过程中，电力能源的紧缺已成为阻碍其发展的关键因素。针对电力紧张的局面该如何缓解，并对电力资源进行更好的开发，则成为现阶段电力行业所广泛关注的。我国具有地大物博的优势，作为可再生的资源，水利资源较为丰富，通过对水电进行開发，在对大、中型水电站开发的同时，应加快对小型水电站的开发力度。在分散性、可靠性的农村进行小型水电站的设置，能够满足其要求不高的农业用电需求。发挥着见效快、不适用燃料，或与农田水利灌溉相结合的优势，在我国廉价能源中发挥着重要作用。对于大型电网无法达到的地区，小型水电站能够对大电网中无法解决的问题得到处理。在这些地方中，小型水电站的设置处于绝对优势，因此，应对其发展进行加大。促使我国水力行业形成大、中、小相结合，通过大电网与小水电站的相互配合，对我国农村电气化的问题进行经济、合理的改善，将前期存在的电力供应紧张的现象得到彻底解决。

二、发电机并网运行的状态

在发电机并网以后，即可对电网进行电能的输送。由于电能是在同一瞬间对发、供、用进行完成的，所以，应对系统功率的平衡进行保证。若有功存在不平衡时会对电网的频率造成影响，而无功存在的不平衡会对电网的电压造成影响。在发电机正常运行的过程中，由于会出现系统负荷的变化，所以，要求运行人员在对发电机的有功和无功进行调整时应严格按照给定的负荷曲线或调度命令进行。

在水电站中，通常发电机都属于凸极式的。在发电机并网以后，通过电气值班人员对有功负荷进行调整，在对电动机的转动进行调速时，通过对调速器进行借助完成。对水轮机的导叶开度则是通过减速装置及机械液压系统实现，促使进入水轮机的动力得以改变，从而达到有功负荷调整的目的。在对发电机无功进行调整时，通过对励磁电流的改变进行实现。在小型水电站中，若励磁同轴的调速直流励机进行供给时，应对励磁机磁场变阻器的阻值进行改变的方法，从而达到无功的调整。在过励状态中发电力设计和运行时，也就是在发电机想电网进行有功输送的同时，并向电网进行感性无功功率的输送。一般情况下，当功率因数处于0.8时，发电机每发100kw的有功，则会有700～750kVar无功得到发出。促使系统对有功和无功的需求得到满足。在运行的过程中，电站应根据调度的要求或实际情况，对有功及无功进行调整，对于水流丰富的电站进行大量的有功输出。在对大量有功进行发送的过程中，还应对发电机中的定子电流不能超出允许值的要求。其次，为了对运行过程中的稳定性进行保证，通常在运行过程中，功率因数都不能高于0.95。

二、小型水电站运行中发电机的调相运行状态

调相运行状态也就是发电机不发挥向电网进行有功的输送，只对电网进行无功传输。为了使系统中的无功得以平衡，通常电力系统都具有专业的调相机，从而对系统无功的需要得到补偿。在农村电网中进行调相运行时，可采用水轮发电机进行，例如：对于径流式电站或枯水期具有水源缺乏的电站，可采用水轮发电机发挥调相机的作用。当发电机将机组转化为调相运行时，通常先将有功负荷降至零，其次关闭导水叶，当机组不对系统进行解列。通过电网对机动组进行带动旋转，转子发挥继续励磁，从而实现无功功率通过系统进行发送。应维持发电机的运转，对一定的有功进行消耗，可对电网有功维持运转进行吸收，通过对励磁的调节，即可进行无功的输出。在发电机进行调相运行时，通常对1kw有功吸收以后会有6～8kVar无功进行输出。

三、小型水电站运行中发电机的进相运行状态

若发电机励磁系统由于故障的原因或认为对大电机的励磁电流进行过多降低时，会促使吸收系统刚性无功功率替代原有的感性无功功率，该状态这是发电机的进相运行。在现场通常将进相运行称之为欠励运行。由于此时降低了转子主磁通，导致发电机的励磁电势得到降低，促使大电机向系统进行无功功率的输送无法实现，励磁电流降低的程度对进相运行的程度造成影响。当发电机出现进相运行时，应按照情况的不同进行处理：

1.若由于设备因素导致金星运行的出现，当发电机不会有震荡或失步现象出现时，应对大电机的有功负荷进行适当的降低，并对励磁电流进行提升，促使发电机从进相运行状态脱离，并对励磁电流降低的原因进行调查。

2.若由于设备原因无法对发电机进行正常运行的恢复，应实施过早解列。

3.通过制造厂允许或专业试验确定的方法对发电机进行进相运行，例如：系统的需求，在不对电网稳定运行造成影响的前提下，可对功率因数进行提升至1，或处于允许的进相运行的状态下进行发电机运行。

四、小型水电站运行中发电机的失磁运行状态

失磁主要是指同步发电机的直流励磁的丧失。在发电机的并网运行过程中，当由于励磁开关误跳或励磁回路断线的原因，促使励磁得打丧失。当由于发电机转子受到制动电磁力的影响使其与0接近时，对输入的机械力矩M保持不变，促使转子速度与同步速度较高。在发电机与电网进行并列运行时，确保定子旋转磁场保持同步速度不变，促使转子间有转差形成。也就是定子磁场保持转差速度对转子进行切割，在转子线圈与装置表面进行电势及电流的感应，通过定子磁场与感应电流之间的相互作用。与电磁力定律相结合，从而产生制动力矩，也被称之为异步力矩。在转子上，与三相异步点立即形成的电磁力矩大致相同，当异步机中会有驱动电磁力矩形成。在对异步力矩进行克服的过程中，通过发电机输入的外力进行做功，促使这两个力矩形成新的平衡。当失磁以后，通过通不正当，促使进入异步运行状态。在异步运行状态下，发电机的降低滑差和电网相结合们进行同时运行，在系统中对无功功率进行吸取，并对磁场得到建立，对系统进行一定的有功功率的输送，该运行方式较为特殊。其次，在发电机失磁运行的过程中，还会对转子的温度造成影响，形成局部高温现象，定子中也会有脉动电流出现，促使发电机有振动形成。在许多小水电站中存在未对失磁保护进行安装的现象，因此在并网运行的过程中，若有失磁发生，要求运行人员应严格按照下列所述因素对其进行判定：励磁电流为0；定子电流的指示增高，指针出现摆动；功率表中指示降低，指针出现摆动；在功率因数表内，从滞后逐渐转变为超前。在对故障形成原因进行判定以后，应对进水闸门进行迅速关闭，并对发电机进行解列和处理。

五、结语

综上所述，由于现阶段小型水电站存在运行管理中管理水平的大不相同，通常在上岗培训过程中匆忙了事，在小型水电站的管理运行中进行作业。因此要求小型水电站应做好在日常空余时间对操作人员的思想认识得到提升，不但应对基本电气理论知识进行加强学习，而且能够做好在实际操作过程中得到使用，促使水电站的运行达到安全经济的状态。

参考文献：

[1] 佘建文. 地方小水电站运行中发电机并网运行的几种状态[J]. 发展. 2011（10）.

[2] 宁仕颖. 小水电站存在的问题及其发电机并网运行的状态分析[J]. 今日科苑. 2010（14）.