水輪發(fā)電機(jī)組的電氣制動(dòng)在水電站自動(dòng)化上的研究及應(yīng)用

胡志洪

摘 要：自計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)诠ぷ髯詣?dòng)化的問題上進(jìn)行了不懈的探索，水輪發(fā)電機(jī)組的電氣制動(dòng)在水電站的自動(dòng)化就是在計(jì)算機(jī)技術(shù)條件下，對(duì)電氣制動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控和可視化的管理。自動(dòng)化，顧名思義，就在實(shí)現(xiàn)機(jī)器自行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，或僅依靠少數(shù)管理人員進(jìn)行操作。本文就針對(duì)水電站的電氣制動(dòng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的意義，以及水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化的具體應(yīng)用問題進(jìn)行深入的探究，其中包括了發(fā)電機(jī)電子端短路制動(dòng)，發(fā)-變組高壓短路制動(dòng)和中小機(jī)組反接制動(dòng)方法等。為水電站的自動(dòng)化發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電氣制動(dòng)；水電站；自動(dòng)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用深入到社會(huì)的方方面面，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的機(jī)器自動(dòng)化技術(shù)也不斷地完善和發(fā)展。水電站自動(dòng)化電氣制動(dòng)技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為核心的，通過通信技術(shù)，微保護(hù)的技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)等，對(duì)水電站的電氣制動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，測(cè)算，數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程控制的綜合性的系統(tǒng)工程技術(shù)。水電站的自動(dòng)化管理是未來(lái)不可阻擋的發(fā)展趨勢(shì)。

從上世紀(jì)六十年代起，西方國(guó)家就已經(jīng)開始了水電站電氣制動(dòng)的自動(dòng)化探索，受技術(shù)條件限制的影響，直到七八十年代，西方國(guó)家才在電氣制動(dòng)自動(dòng)化方面有了長(zhǎng)足進(jìn)步，并迅速發(fā)展起來(lái)。我國(guó)緊追世界潮流，在國(guó)家支持下，走自主研發(fā)的道路，改革開放以后又大量引進(jìn)西方先進(jìn)的理念和科技成果。從而順?biāo)侔l(fā)展起來(lái)。然而我國(guó)的電氣制動(dòng)的發(fā)展存在著普及不夠，系統(tǒng)的技術(shù)含量較低，環(huán)境不穩(wěn)定等問題。

1 電氣制動(dòng)在水電站自動(dòng)化上的研究

1.1 電氣制動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)

電氣制動(dòng)相較于將其制動(dòng)來(lái)講，是基于電磁原理而運(yùn)行的一種非接觸的制動(dòng)方式。具有可靠性較高，可以承擔(dān)更高負(fù)荷的工作，非人工的運(yùn)作方式，提高了工作的效率，減少了人員的工作量，提高了水電站的自動(dòng)化水平，因?yàn)榉墙佑|的制動(dòng)方式，減少了噪聲污染與振動(dòng)，滿足了相應(yīng)的工作需求。但是，基于電磁的工作原理，電氣制動(dòng)會(huì)消耗一定的電力，且需要加裝相應(yīng)的電力設(shè)備，且一旦出下了電器故障，還需要預(yù)備機(jī)械制動(dòng)裝置。

1.2 電氣制動(dòng)自動(dòng)化的監(jiān)控模式

電氣制動(dòng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)分為集中式的監(jiān)控系統(tǒng)，分散式的監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)的監(jiān)控模式應(yīng)當(dāng)具備對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)，精確的完成系統(tǒng)的自我癥斷，通過及時(shí)的通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，以便實(shí)現(xiàn)人機(jī)遠(yuǎn)程交互，使得管理人員可以全面的了解自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施狀況。為此，監(jiān)控系統(tǒng)本身應(yīng)當(dāng)具備一定的可靠性能，較快的反應(yīng)速度，滿足普遍的經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力，方便調(diào)試和維護(hù)等能力。

1.3 電氣制動(dòng)的自動(dòng)化技術(shù)

電氣制動(dòng)的停機(jī)技術(shù)是從上世紀(jì)八十年代才開始被引進(jìn)我國(guó)，相繼取得成功，從那以后，電氣制動(dòng)技術(shù)相繼在一些大型水電站應(yīng)用，取得了成功。但是由于受到認(rèn)識(shí)水平和受益的影響，中小型的水電站對(duì)電氣制動(dòng)的興趣也不高，因此尋求一種適合中小型水電站的電氣制動(dòng)技術(shù)也是十分現(xiàn)實(shí)和迫切的要求。電器制動(dòng)技術(shù)包括發(fā)電機(jī)定子三相短路電氣制動(dòng)，發(fā)電機(jī)-變壓器單元高壓側(cè)短路電氣制動(dòng)和反接制動(dòng)技術(shù)等，并從中探索出中小水電站直接采用廠家的電源進(jìn)行電氣制動(dòng)的技術(shù)。

2 電氣制動(dòng)在水電站自動(dòng)化上的應(yīng)用

2.1 電氣制動(dòng)自動(dòng)化模式

電氣制動(dòng)模式包括了獨(dú)立電氣制動(dòng)系統(tǒng)，電氣制動(dòng)和機(jī)組勵(lì)磁結(jié)合的系統(tǒng)，電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相配合。各種制動(dòng)模式互有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)水電站的本身的環(huán)境，地理位置，可用條件，規(guī)模大小等特點(diǎn)，進(jìn)行符合自身的選擇，也可根據(jù)各個(gè)模式的特點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，靈活利用，以發(fā)揮模式利用效率最大化。

2.2 電氣制動(dòng)自動(dòng)化對(duì)發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)的影響和處理

電氣制動(dòng)進(jìn)行投入時(shí)，定子繞組會(huì)存在制動(dòng)的電流，幅值和頻率會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的下降而下降，最終會(huì)造成接地保護(hù)的誤動(dòng)。對(duì)此情況，可以通過了拉開消弧線圈，或者使發(fā)電機(jī)對(duì)地的電容短路，從而可以改變串聯(lián)回路中諧振點(diǎn)的途徑。此方法簡(jiǎn)單可靠。

2.3 電氣制動(dòng)自動(dòng)化對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響和處理

電氣制動(dòng)短路點(diǎn)一般都設(shè)在機(jī)器端，由于其在發(fā)電機(jī)發(fā)變組的縱差動(dòng)的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此極易形成差電流，最終將導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)打毛會(huì)出現(xiàn)故障，因此應(yīng)當(dāng)在電氣制動(dòng)過程中接觸差動(dòng)保護(hù)，或者是在電氣制動(dòng)的條件全部滿足之后，及時(shí)接觸繼電保護(hù)的控制電源，還可以啟動(dòng)接觸器將電流互感器的回路短接。

2.4 關(guān)于電氣制動(dòng)自動(dòng)化的意見和建議

對(duì)于現(xiàn)有的機(jī)組和水電來(lái)說(shuō)，是否具備安裝電氣制動(dòng)系統(tǒng)的條件，應(yīng)當(dāng)具備以下幾點(diǎn)條件，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)性能良好，風(fēng)閘靈活，使用巴氏合金瓦的軸承性能穩(wěn)定，按照無(wú)人操作或少人操作為改造目標(biāo)的水電站，大中型在建的水電機(jī)組。還有就是機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)性能較差，風(fēng)閘不靈活，正考慮修繕重建的水電站機(jī)組。對(duì)于安裝了新的電氣制動(dòng)系統(tǒng)的水電站來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的人員培訓(xùn)和招募，確保操作人員的素質(zhì)

3 總結(jié)

水電站的電氣制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)化是我國(guó)水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要一部分，是我國(guó)未來(lái)發(fā)展不可阻擋的趨勢(shì)。本文就水電站電氣制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容及方法，應(yīng)用的技術(shù)及特點(diǎn)，針對(duì)裝配電氣制動(dòng)系統(tǒng)的條件及注意事項(xiàng)進(jìn)行了大致的闡述，并提供了一定的意見和建議，為各個(gè)不同地區(qū)裝配電氣制動(dòng)系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性問題進(jìn)行了研究，還介紹了當(dāng)前最新的電氣制動(dòng)模式。通過對(duì)這些問題的系統(tǒng)研究，可以明晰我國(guó)水電機(jī)組的電氣制動(dòng)為水電站自動(dòng)化發(fā)展的方向和道路，通過進(jìn)一步的普及和推廣，必將推進(jìn)我國(guó)的水電站自動(dòng)化邁向一個(gè)新的臺(tái)階，水電站自動(dòng)化勝利實(shí)現(xiàn)指日可待。

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