WDST系統(tǒng)調速器在小型水電站技術應用

【摘要】WDST多功能微電腦電手動調速器在WSZK系統(tǒng)里完成對水輪發(fā)電機組調速、同期并網(wǎng)，按前池水位調節(jié)出力和沖擊式機組的折向器進行綜合控制。此外，WDST多功能微電腦電手動調速器也可單獨應用于500KW以下的水輪發(fā)電機組，實現(xiàn)老電站的技術改造。

【關鍵詞】微電腦；調速器；水輪發(fā)電機；水電站技術改造

WDST多功能微電腦電手動調速器對水輪機調速是由微機通過對被測速度與基準頻率的比較來實現(xiàn)，如果單純轉速偏差進行調節(jié)，由于水柱的慣性大于水輪機，水輪機通常是極不穩(wěn)定，利用較高的下降值能使它變得穩(wěn)定，但頻率控制又將很不精確，最佳的調速方式按PID規(guī)律進行調節(jié)。

為使并入電網(wǎng)承擔基荷的機組出力穩(wěn)定，在微機軟件中把某一段頻率區(qū)間規(guī)定為調速死區(qū)。如果水輪機轉速不超出死區(qū)范圍，微機不輸出開大和關小信號，機組出力不變。

對于并網(wǎng)運行的徑流式電站，為了取得較好的經(jīng)濟效益，希望壓力前池經(jīng)常保持較高水位，機組應能按上游來水量自動調節(jié)出力。

發(fā)電機和電網(wǎng)的400V電壓進入調速并網(wǎng)儀后，經(jīng)隔離變壓器降壓，整形電路整形，正弦波變成方波，微機對方波的周期進行測定，并把周期換算成頻率存入數(shù)據(jù)存貯器。由微機測量周期獲取頻率數(shù)據(jù)，具有設備簡單，精度高，采樣時間短等優(yōu)點。尤其在轉突變瞬間，微機就立即察覺并作出反應。

微機的工作電源由發(fā)電機提供，400V電壓以隔離變壓器降壓，經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓，得到穩(wěn)定的直流電壓。這部分電路元器件的耐壓選得較高，在發(fā)電機發(fā)生甩負荷或外線遭受雷擊，發(fā)電機母線出現(xiàn)高電壓時均能得提供穩(wěn)定可靠的直流電源，保證微機正常工作。

調速并網(wǎng)儀以繼電器觸點形式輸出4組控制信號—開大、關小、折向、合閘，驅動安裝在儀器外部的交流接觸器。之所以選用有觸點的繼電器和接觸器，是因為它們在電路上的兼容、互鎖和隔離性能好，并且價格低廉、維護簡單，適合農(nóng)村水電站使用。

潛山縣高峰水電站是安慶水電最早在潛山縣于上世紀80年代建成的，裝機2×200kw混流式機組，由于當時設計的局限性，機組在調速器、勵磁設備等方面較簡單，開機、并網(wǎng)準確度不高，往往造成非同期合閘，對機組損壞很大。特別是機組甩負荷時機組不能快速關機，機組內部過電壓也嚴重損壞了定子線圈的絕緣。致使絕緣老化，事故率增加，運行人員工作量大，發(fā)生機組飛車時，值班人員就手忙腳亂，要手動關掉勵磁電流，轉動大轉輪來關閉導水葉，手動跳開合閘開關，手動關閉進水閘閥，因而電站急需機組自動化程度提高，以減少機組事故率，保證同期并網(wǎng)，快速降低勵磁電流，分斷電源開關。電站采用了WDST多功能微電腦電手動調速器對機組進行技術改造。

一、水輪機的啟動

在水輪機啟動過程，調速并網(wǎng)儀的電源開關應置于關斷位置。

手動啟動時操作執(zhí)行器上的手輪至空載開度，待發(fā)電機電壓建立后，將機組的電壓和頻率調整至額定值，然后退出手輪。電動啟動時如果電網(wǎng)向執(zhí)行器電動機提供開機的電源，可用電動方式啟動水輪機。退出執(zhí)行器上的手輪，手按開機按鈕，將機組開至空載。

二、同期并網(wǎng)的操作

調速并網(wǎng)儀的電源開關先置于關斷位置，開大基數(shù)和關小基數(shù)置于空載擾動所確定的最佳位置，功能設定拔往同期檔。運行方式開關可置于調頻檔，也可置于并網(wǎng)檔。若置于調頻檔，轉速能自動靈敏跟蹤電網(wǎng)頻率，啟動水輪機，調整轉速和電壓至額定值，檢查電網(wǎng)的三相電壓是否平衡，開啟調速并網(wǎng)儀電源開關，自動（或手動）調整水輪機轉速與電網(wǎng)頻率同步，當頻差<0.25HZ、相位角差<100，微機輸出合閘信號，自動并網(wǎng)成功手動合上主開關，將功能設定從同期檔拔往空檔，合閘接觸器自動斷開，手按開大按鈕SB1使機組帶上負載。

三、水輪機的停機操作

1、正常停機

調速并網(wǎng)儀的電源開關撥向關斷位置，按關小的按鈕SB2，卸除機組負載，分斷主開關。按關小按扭SB2，轉動執(zhí)行器手輪使導葉完全關閉。

2、甩負荷引起的停機

在運行自動工況下若機組發(fā)生甩負荷，微機立即輸出關小信號，轉速高于60HZ后同時輸出折向信號。最后，轉速被調整在50HZ。機組甩負荷后，若要重新投入運行需將調速并網(wǎng)儀的電源開關先關斷再開啟。

多功能微電腦電手動調速器在高峰水電站運行比較成功，也是小型水電站在調速器技術和電氣自動化上的成功運用。不僅減少了運行人員的工作強度，而且對于機組的安全運行，非同期并網(wǎng)，自動開機、關機起了關鍵的作用。WDST多功能微電腦電手動調速器在水電站特別是自動化程度低的農(nóng)村小型水電站的技術改造上能廣泛地推廣應用。

參考文獻：

[1]華中科技大學學報：自然科學版 陳伯時 電力拖動自動控制系統(tǒng)

[2]《水力發(fā)電》，潘熙和，王麗娟，史鐵山WDST型和DKST型調速器在三門峽水電廠的應用

作者簡介：舒勝棲，水利水電工程師，1991年畢業(yè)于安徽省水利電力學校 ，現(xiàn)就職安徽水電潛山水電有限責任公司。