电力系统水轮发电机调速器的改造探讨

邱雄挺

摘 要：水轮发电机调速器是电力系统中使用的主要设备，保证了电力系统的正常运营，还可以提升电力系统经济效益。但是从电力系统水轮发电机调速器目前的应用状况来看，由于电力系统环境较复杂，导致水轮发电机调速器较容易受到外界多种因素的影响，不仅改变了水轮发电调速器内部参数，导致其在实际应用中出现各种故障，给电力系统的发展造成了很大影响。文章主要结合电力气系统水轮发电机实际应用状况，介绍了水轮发电机的工作原理，然后简要分析其的实际应用，希望可以给相关研究人员提供借鉴，带动电力系统的向长远的方向发展。

关键词：电力系统；水轮发电机；调速器；改造

中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0022-02

Abstract：the hydro-generator governor is the main equipment used in power system， ensure the normal operation of power system， can improve power system economic benefits. But in the power system application status of hydro-generator governor now， because the power system environment is complex， result in hydro-generator governor is easily affected by the outside world a variety of factors， not only changed the internal parameters of the turbine speed governor， resulting in various problems in practical application， caused great influence to the development of electric power system. In this paper， combining with the electric energy system and the actual application of hydro-generator is introduced the working principle of the hydraulic generator and the brief analysis of its practical application， hope can provide reference to the related researchers， driving the development of the direction of the electric power system to the long term.

Key words：power system； Hydro-generator； The governor； transform

随着外界条件的变化，电力系统水轮发电机调速器也会发生变化，导致电力系统实际运行中，经常出现各种问题。一旦调速器发生变化，就会影响调速器的应用，不能保证调速器的正常运行，给电力企业造成了巨大损失。所以必须抵抗外界干扰，维持发电机的正常运行，提高发电机运行效率，保证供电质量。

1 水轮发电机调速器对电力系统产生的作用

随着水电站的建立，缓解了我国存在的能源问题，保证了人们的日常生活。水轮发电机调速器是维持水电站日常正常工作的主要设备，可以保证水电站正常工作，主要对水电站发电电压和电流进行控制。但是在水轮发电机实际运行中，如果不使用水轮发电机调速器，就会导致水轮机转动速度得不到控制，容易出现旋转速度较快等各种问题，严重时还将造成机器故障，直接影响了水电站的经济。

目前很多水电站都使用了过速保护装置，随着发电机转速的提升，许多保护装置就会因水轮发电机停止运行而停止工作，影响了电力系统的经营效益，产生了较大的经济损失。

此外，由于水轮发电机调速器主要依靠水流完成各项操作。一旦水流速度较快，保护装置成功运转，就会增加水轮发电机运行速度，为了维持发电机的正常工作，必须使用水轮发电机调速器对水阀门进行修复，减少对水电站发电的影响。

总之，可以将水轮发电机调速器作用归纳为以下几点：

第一，进行自动调节水轮转速，满足了电力系统对频率质量的要求；

第二，可以让水轮发电机自动或手动完成启动，合理调节电网负荷；

第三，当水轮发电机组与电力系统同时运行时，调速器承担起负荷分担重担，提高了机组经济效益；

第四，满足了冲击式、足浆式调速器的联合调节要求。

2 水轮发电机调速器的工作原理

从水轮发电机实际特点来看，其输出频率与内部磁极具有很大关系，发电机转速已经成为影响输出电流的主要因素，为了保证发电机的稳定工作，必须及时调节转速，利用稳定的机械转速保证发电机的正常工作，提高水电站供电质量。

水轮发电机转速也会受到水流状况的影响，通常随着水流速度的增加，转速增快，无法保证电力系统正常作业，同时流量和机械效率也会对其正常工作产生影响。为了合理控制水轮发电机调速器转速，必须利用过水流量实施控制。调速器是不仅承担着调节水轮机的作用，还可以及时控制水系统，进而改变了水流速度。

通常电力系统中经常将水轮发电机与计算机等设备连接在仪器，利用计算机实时监控设备运行情况，结合实际运行改变水轮发电机负荷，也可以控制发电机开关，进行暂停和停机等操作，保证了机械运转的安全。老式调速器一般操作不方便，灵活性不高，对电力系统正常工作产生了很大影响。

随着我国数字化的实施，很多水中使用的发电机都进行了改革，实现了调速器的信息化与智能化控制，可以及时改变调速器工作，促进了水电站调速器的发展，实现了数字化改造和发展。此外，调速器自身拥有的非线性特征也可以维持当前工作状态，实现了数字化调速器的控制。

3 水轮发电机改造后的实际应用

本次主要以某发电机为例，详细介绍了水轮机调速器经过改造后的功能和应用，具体分析如下：

从水轮发电机调速器特点来看，其主要依靠转速波动等调节水陆及叶片的开度，可以将水轮机转速恢复到正常钻台，保证了其在稳定状态下的工作，而且也提升了电力系统的工作效率。由于水流惯性较大，水轮发电机实际运行中具备的非线路性质，直接影响负荷变化，导致转速器不能进行自我调节。

实际改造时，可以借助多项方程减少调速器受到的外界的影响，同时还可以使用PID法模拟水轮转速器运行，及时调节了机械运转参数，反映外界变化时调速器的变化。之后，假设并将多项方程应用到调速器实际运行中，保证了系统正常运行。

此外，使用Regress函数也可以将水轮发电机调速器带入到模拟中，避免了外界对水轮发电机的影响，提高了工作效率，增加了水轮发电机调速器的运行控制力度。

在实际应用中，将高速数字脉冲阀应用到导叶和容错均控制开关中。之前该阀主要利用手动方式控制，当比例伺服阀产生故障时，可以切换到容错控制，直接由电气柜输出高速脉宽信息完成调节操作，保证了装置稳定运行。同时将全液控自复主配压阀作为控制核心。主配压阀主要控制信号流量输入，可以直接对电流伺服比例阀进行控制，取消了常规调节杠杆、引导阀及反馈传动机构，简化了系统内部结构，保证了系统可靠性，促进为出工作的进展。

另外，主配送压阀具有自主回复中位的特点，结构简单可靠，可以不进行机械零位调整。

第一，调速器器实际工作方式。调速器可以利用手动、电手动和自动方式工作。机械运行是电手动可以控制把手接力器开度；自动运行可以控制导叶开度；并入电网状态可以在几种方式下完成控制。

第二，调速器调节模式。调速器主要从频率、公路和开度等方面进行调节，负荷状况下采用开度调节，自动运行时为频率调节；一旦负载运行频率超过50.4 Hz或低于49.5 Hz，可以实现自动向频率调节模式的变化。

第三，调速器运行状况分析。调速器运行模式主要是开机过程、负载运行、停机过程等。

第四，调速器控制方式发生了较大变化。当地与远方控制是调速器的主要控制方式，远方主要从控制室通过监控完成操作控制，已经成为控制中采用的主要方式；现地控制可以实现人机几面与把手开关等操作。

第五，具有自适应水头变化功能。改造后调速器与水头数据可以利用智能化截面完成人工输入，调速器可以根据接力器开度与水头值等调整，促进了快速并网的开展。

第六，协联操作减轻了机组振动摆动。未改造前，受机械运行因素、电磁因素等的影响，机组运行中振动力度较大，而且水轮发电机的大幅度摆动还影响了机组的安全运行。实施改造后，浆叶与导叶可以协同工作，各部件振动标定均符合国家标准，提高了机组安全，延长了水轮发电机使用寿命。

4 结 语

本文主要对电力系统水轮发电机调速器改造进行研究，及时解决水轮发电机在实际运行中产生问题，减少外界环境对水轮发电机运行造成的影响，促进电力系统水轮发电机调速器的发展，维持电力系统工作。

参考文献：

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