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2014年第6期(总第180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430012)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;频率流机励磁装置与调速器配合可稳定运行，频率波动1概述基本满足负荷需求。技改时将原励磁装置更新为恒在水电行业内，“调速器用于频率和有功功率电压模式的可控硅励磁，

2、调速器未动，结果频率波调节、励磁用于电压和无功功率调节”是尽人皆动显著增大，无法满足用户要求。后经励磁厂家对知的常识。励磁调节规律进行优化，圆满解决了频率波动增大在电站调试中，凡是出现频率不稳或频率波动的问题。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

3、度的大幅提高，生产实践中常会出现一2小水电站孤网运行时的频率波动些用上述“常识”难以解释的现象。(1)实例一。某小水电机组在开机过程中，一是负荷随机突变引起的频率波动。由于小容励磁投入前机组转速比较稳定;当可控硅励磁以恒量孤网的突变负荷相对值(突变负荷量与机组功电压模式投入自动运行时，机组空载转速和导叶开率的比值)较大，负荷随机突变的次数较多，常度即持续大幅波动，调速器怎样调整也无济于事。造成较大的频率波动峰值。后将调速器置手动工况(即导叶固定于空载开度，二是没有负荷突变的情况下，受孤网自身各种调速器不起任何作用)，空载转速依然

4、大幅波动。不稳定因素的影响，其频率持续在一定范围内周期无奈将励磁装置切为手动运行(此时发电机的机性波动。端电压将随转速升降而升降)，空载转速随即趋于频率波动在实践中无法完全避免，但必须控制稳定;再将调速器切回自动，空载转速仍保持稳在允许的范围之内，否则机组将大幅、频繁调节，定。最后，将励磁以较大电压调差率取代恒电压模不仅影响电能质量和设备寿命，还可能因过速、低式投入自动运行，使发电机的机端电压也随转速升频或低油压等引起事故停机，影响正常安全运行。降而升降，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(2)实

5、例二。某孤网运行的小水电站，原直电站设计阶段合理确定机组惯性时间常数Ta和水流加速时间常数Tw;选择满足孤网运行要求的调速收稿日期:2014－09－30器并正确调整。为保证小水电机组空载及孤网运行的作者简介:郭建业(1940－)，男，教授级高级工程师，主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E－mail:whsgjy@163.com置对机组频率的影响，正确选择和调整励磁装置。·9·技术交流SMALLHYDＲOPOWEＲ2014No.6，TotalNo.180调速器能较快地改变水轮机的

6、动力矩MD，使之较3励磁装置影响频率的原理快趋近于MZ，减少各微分时段动力矩和阻力矩之水电机组的控制系统由励磁装置、调速器及水差，因而减小了频率波动。例如，燃油发电机组的轮发电机组构成，其目标变量为频率和电压，属多最短关闭时间远小于水电机组，其动力矩增减很变量、多控制参数的控制系统。在该系统中，调速快，故单独运行时，无论负载突变多么大，也不会和励磁的输入、输出信号之间存在的耦合作用往往出现频率波动过大的问题。会影响系统控制性能。反观水电机组，由于压力引水系统水锤效应的例如，恒电压调节模式下的励磁装置在机组空制约，其Ts'通常为数

7、秒到十几秒，远大于燃油发载运行时，其输入的电压信号与机组转速成正比;电机组的最短关闭时间，从而限制了调速器抑制频输出的励磁电流作为机组负载又能影响机组转速。率波动的能力。所以，水电机组在小容量孤网中承其调节过程可简单描述为:担调频任务时，仅依靠调速器难以将频率波动控制转速偶升—电压升高—励磁电流(即机组负在允许的范围之内。载)减小—转速进一步升高。与调速器不同，可控硅励磁在频率变化时，能转速偶降—电压降低—励磁电流(即机组负快速调节电压，从而使发电机外部负荷快速产生一载)增大—转速进一步降低。定数量的变化。也就是说，与调速器调节

8、动力矩MD显然，励磁装置在实现对其目标变量的快速调相比，励磁装置调节阻力矩MZ更加快速、灵活。节过程中，虽然保证了电压的调节精度，但对转速据此，可适当设计励磁调节规律，使励磁装置在调构成了正反馈耦合，恶化了空载稳定性。节过程的适当时段快速抵消、削减部分外部负荷的