针对励磁装置对小水电站孤网运行频率的影响

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1、小水电!"#$年第5期（总第#9"期）技术交流励磁装置对小水电站孤网运行频率的影响郭建业（武汉市汉诺优电控有限责任公司，湖北武汉$’""#!）摘要：针对小水电站孤网运行时的频率波动，分析了励磁装置影响频率的原理。为保证小水电站孤网运行的安全稳定，除合理确定机组和引水系统参数外，还要充分重视励磁装置对频率的影响，正确选择和调整励磁装置。关键词：小水电站；励磁装置；孤网运行；频率机励磁装置与调速器配合可稳定运行，频率波动基!概述本满足负荷需求。技改时将原励磁装置更新为恒电在水电行业内，“调速器用于频率和有功功率压模式的可控硅励磁，调速器未动，结果

2、频率波动调节、励磁用于电压和无功功率调节”是尽人皆知显著增大，无法满足用户要求。后经励磁厂家对励的常识。磁调节规律进行优化，圆满解决了频率波动增大的在电站调试中，凡是出现频率不稳或频率波动问题。值超标，人们的注意力自然而然地集中在调速器上述事例充分说明励磁装置确能对机组转速上，几乎没有人去考虑励磁装置也是影响频率的一（即频率）产生影响。随着时间推移和认识的不断个可能因素，有时甚至还是关键因素。事实上，自深化，“励磁装置也能影响频率”的观点正逐步为从可控硅励磁问世以来，随着电压调整速度、精度更多人所接受。和自动化程度的大幅提高，生产实践中常会出

3、现一些用上述“常识”难以解释的现象。"小水电站孤网运行时的频率波动（#）实例一。某小水电机组在开机过程中，励一是负荷随机突变引起的频率波动。由于小容磁投入前机组转速比较稳定；当可控硅励磁以恒电量孤网的突变负荷相对值（突变负荷量与机组功率压模式投入自动运行时，机组空载转速和导叶开度的比值）较大，负荷随机突变的次数较多，常造成即持续大幅波动，调速器怎样调整也无济于事。后较大的频率波动峰值。将调速器置手动工况（即导叶固定于空载开度，调二是没有负荷突变的情况下，受孤网自身各种速器不起任何作用），空载转速依然大幅波动。无不稳定因素的影响，其频率持续在一

4、定范围内周期奈将励磁装置切为手动运行（此时发电机的机端电性波动。压将随转速升降而升降），空载转速随即趋于稳定；频率波动在实践中无法完全避免，但必须控制再将调速器切回自动，空载转速仍保持稳定。最在允许的范围之内，否则机组将大幅、频繁调节，后，将励磁以较大电压调差率取代恒电压模式投入不仅影响电能质量和设备寿命，还可能因过速、低自动运行，使发电机的机端电压也随转速升降而升频或低油压等引起事故停机，影响正常安全运行。降，同样达到了类似的稳定效果。为减小因负荷突变引起的频率波动峰值，应在（!）实例二。某孤网运行的小水电站，原直流电站设计阶段合理确定机组

5、惯性时间常数!+和水流加速时间常数!.；选择满足孤网运行要求的调速收稿日期：!"#$%"&%’"作者简介：郭建业（#&$"%），男，教授级高级工程师，主器并正确调整。为保证小水电机组空载及孤网运行的要从事水轮机调速系统的研究、设计工作。稳定性，除满足上述要求之外，还要充分重视励磁装()*+,-：./01234#5’678*置对机组频率的影响，正确选择和调整励磁装置。·&·技术交流567889:";<=<>?;,-/+)*+,，(*$-.)*+/01快趋近于%$，减少各微分时段动力矩和阻力矩之!励磁装置影响频率的原理差，因而减小了频率波动。例如

6、，燃油发电机组的水电机组的控制系统由励磁装置、调速器及水最短关闭时间远小于水电机组，其动力矩增减很轮发电机组构成，其目标变量为频率和电压，属多快，故单独运行时，无论负载突变多么大，也不会变量、多控制参数的控制系统。在该系统中，调速出现频率波动过大的问题。和励磁的输入、输出信号之间存在的耦合作用往往反观水电机组，由于压力引水系统水锤效应的会影响系统控制性能。制约，其(%&通常为数秒到十几秒，远大于燃油发例如，恒电压调节模式下的励磁装置在机组空电机组的最短关闭时间，从而限制了调速器抑制频载运行时，其输入的电压信号与机组转速成正比；率波动的能力。所

7、以，水电机组在小容量孤网中承输出的励磁电流作为机组负载又能影响机组转速。担调频任务时，仅依靠调速器难以将频率波动控制其调节过程可简单描述为：在允许的范围之内。转速偶升—电压升高—励磁电流（即机组负与调速器不同，可控硅励磁在频率变化时，能载）减小—转速进一步升高。快速调节电压，从而使发电机外部负荷快速产生一转速偶降—电压降低—励磁电流（即机组负定数量的变化。也就是说，与调速器调节动力矩载）增大—转速进一步降低。%"相比，励磁装置调节阻力矩%$更加快速、灵显然，励磁装置在实现对其目标变量的快速调活。据此，可适当设计励磁调节规律，使励磁装置节过程中

8、，虽然保证了电压的调节精度，但对转速在调节过程的适当时段快速抵消、削减部分外部负构成了正反馈耦合，恶化了空载稳定性。荷的变化。这样，当励磁装置与调速器协同工作又如，