水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的应用分析

刘巧英

（湖南省资兴市杨洞水库管理所，湖南 资兴423400）

水电站自动化是一门庞大的科学技术，不仅关联到计算机，还有包括绘图建造等多个方面的综合技术。而且现如今受到了政府和社会各界的关注，得到了政策的支持。水电站需要兼顾技术与资源共享，因此要引进电气制动的技术就显得尤为重要。如何在水电站进行自动化管理是一项巨大的工程，需要每个人齐心协力的完成。

1 电气制动在我国的生存环境

当今的时代不止科技的高速发展，网络工程与计算机系统也在不断完善，尤其是以计算机技术为核心的机器自动化技术也不断地更新和发展。水电站自动化电气制动技术是通过网络通信与计算机结合，对水电站的电气制动进行远程监控，测量和数据更新。其实从20 世纪起大部分西方国家就已经对水电站电气制动的自动化进行研究，但是由于当时的技术条件达不到要求，直到近年来利用电气制动的自动化管理模式才开始逐渐发展。为了跟随世界的潮流发展，我国也在自主研发电气制动，不仅引进西方先进的理念，而且还买进了许多国外先进的经验技术，发展迅速。然而我国的电气制动的发展还是存在着信息数据量低，数据利用率低，技术含量不高，应用环境不够稳定等缺点。

2 水轮发电机组的电气制动的原理和特点

电气制动是利用电磁感应原理工作运行的一种制动方式。它并不需要通过人力的操作，而且安全性高，可以承担更高强度的工作。应用到水轮发电站中就相当于当在完全关闭导叶后，励磁开关与出口开关瞬间被断开，转速下降到约30%额定转速以下，定子线圈就会加入到相反的电流当中，这时发电机虽然转动方向相反，但实际变成了电动机运行，这时就可以以快速制动。由此可以看出，这与发电机短路完全不同，发电机短路是三相联结在一起。不仅可以提高工作效率，还能减少人员的工作量从而降低劳动力成本，提高自动化的水平。因为这样的制动方式，还大大的减少了噪声污染，对周围的生态环境进行了变相的保护。但是由于电气制动会消耗一些电力，需要安装对应的设备，因此一旦出现了电路故障，发动机将会停止运行。所以发展自动化技术的同时还需要预备机械制动装置。水轮自动化通过机械制动，将原动能转换为电能，当水流经过传导机时，将水能转换成机械能，再利用电气设备将机械能转换成电能从而实现自动化。

3 利用电气制动实现水电站自动化可行性办法

3.1 制动控制系统的严格把关

水电站电气制动停机控制是水电站自动化的动力设备之一。水电站电气制动技术的作用就是加快机组正常生产与停机过程、降低机器能耗、提升设备的稳定性。以机器特性为基石进行设备调试和生产，平衡制动与自动的关系，以保证水电站机电设备的稳定性为标准。电气制动通过在电动机停转过程中，产生一个相反的电磁力矩，从而促进制动力使电动机停止转动。它拥有多种制动办法，水电站自动化管理则使用在水轮发电机上。水电站一般没有超出负荷，发电机端往往会采用发电机-变压器单元接线而不设母线，这样操作有线路比较方便、短路电流不会太大的特点。这样的方式是在变压器的高压侧造成短路从而使发电机电气制动，或者在发电机解列灭磁后，通过灭磁电阻或直接短接的方式使励磁绕组断连，以负序低电压的三相交流电通入定子绕组中。这时负序电流在定子侧产生了一个新的旋转磁场与发电机转子旋转方向相反，它与转子有N0+N 的相对运动。为同步外加电流，新的感应电势就会在励磁绕组，阻尼绕组，转子本体和磁极铁心的基础上产生。对发电机起制动作用的就是转子损耗从而形成反方向的力矩。一定要严格进行监控管理，以便使其在紧急状况对机器进行制动，让发电机停止运行。

3.2 设计好水电站自动化管理模式

水电自动化是一项具有环境治理和科技发展等多重社会效益的大工程，其管理模式也是一项必不可缺的环节。在建国以后，我国水电工程基本都采用机械制动的方式，由国家投建设、国家进行管理维护。新型的自动化管理为无接触的制动，不用耗能就可以达到制动，以电磁感应达到自动化制动的目的，制动的投切是通过控制电路中断和电磁力矩实现的，容易实现水电站停机制动的远程自动化控制。在但是由于经济发展的不均衡，水电站本身也具有特殊性，在实际运营方面还是有一定的缺陷。水电站一般都建在偏远山区，各方面条件都比较落后，其自动化水平较低。为了谋求发展，水电站只能不断扩大自身规模，这就形成了人员复杂、劳动力成本高的管理模式。水电站管理人员越来越多，管理成本也就越来越高，机构的运营成本提高但效率却没有显著提升，这和现代化水电站的管理目标相差太远。水电站想要自动化管理，需要深化改革旧体制，以新的公司形式，形成市场化管理，明确部门每个人的责权和任务，共同构建水电开发及自动化的道路。同时可以利用市场监察和人员划分为水电站的现代企业管理模式创造连良好条件，这种方式可以很大程度上提高水电站自动化的水平。

3.3 培养专业技术人员

电气制动的操作需要专业的人员，所以职工的专业水平需要很高。一是可以进行岗前培训、跟班实习，让职工尽快熟习工作环境以及技术操作。专业的操作不仅要学习操作技术要点，还要学习电气设备的构造，原理以及操作规范等方面。通过培训严格把控操作人员的专业素养，同时还要不定期的考察培训，要经过统一考试和数次学习实习，评价合格后方可上岗。二是可以定期开展全员技术纠察培训，不断更新职工对设备技能的掌握和熟练度。由于计算机技术不断更新，设备以及技术也会不断研发，员工需要结合水电站的实际情况加深对新技术的学习和掌握。在水电自动化工程中，由于技术含量较高，必须要求技术人员以踏实、严谨的态度对待工作，善于学习，做到精益求精。企业应带头创造良好的工作氛围，形成踏实肯干的企业文化，通过不断地学习，脚踏实地，对机器的自动化管理才能更加安全。通过在现场检查、监督，能够及时发现问题并解决问题，从而促进水电站自动化的不断发展与进步。

3.4 国家政策及时扶持

我国现在正在开发的水电项目有数百个之多，未来10 年内都将是水电开发的高潮。国家发布了《关于鼓励社会资本投资水电站的指导意见》：不仅要规范完善水电运行环境，也在同时确立了以企业投资为主体地位的市场机制。同时为贯彻落实《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》，鼓励水电自动化及电气制动技术引进社会投资，完善水电环境的同时促进水电自动化的发展。由于水电站是结合经济性和公益性的基础设施，要在做好保护生态环境和确保安全的前提下，国家进一步鼓励和支持市场资本投资常规水电站的建设，拓宽社会资本投资渠道，减轻了政府的压力，建立政府与社会资本利益共享和风险分担机制，促进水电的健康发展。发挥市场在资源配置中的作用。以中小河流为例，通过市场方式自由选择投资者；统筹流域梯级实际情况，实现梯级捆绑与资源综合有效利用。

4 结 语

我国水电站电气制动的自动化需要历经一个规范和科学化发展的阶段。不仅对体制、技术、和模式的不断改进与成长，也给水电自动化管理带来良好的发展机遇。时代的发展对水电产业的管理提出了更高的要求，而利用电气制动对水电进行自动化管理显得尤为重要。水电行业要与时俱进地不断升级转型才能提高工作效率，促进水电产业的良好发展势头，从而实现自动化的目标。