试谈电气自动化在水电站的应用

◎杨辉随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展，电气自动化在水电站也得到了广泛应用，这主要体现在水电站的自动化方面。水电站使用电气自动化技术主要的作用是监测设备的状态参数，识别相关的指令，做出预警或者相对应的操作，因此主要有以下几个方面的内容：一、水电站自动化的内容。(一)完成对水轮发电机组运行方式的自动控制。一方面，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化，使得上述各项操作按设定的程序自动完成；另一方面，自动维持水轮发电机组的经济运行，根据系统要求和电站的具体条件自动选择最佳运行机组数，在机组间实现负荷的经济分配，根据系统负荷变化自动调节机组的有功和无功功率等。此外，在工作机组发生事故或电力系统频率降低时，可自动起动并投入备用机组；系统频率过高时，则可自动切除部分机组。(二)完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视。如对发电机定子和转子回路各电量的监视，对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温度的监视，对机组润滑和冷却系统工作的监视，对机组调速系统工作的监视等。出现不正常工作状态或发生事故时。迅速而自动地采取相应的保护措施，如发出信号或紧急停机。(三)完成对辅助设备的自动控制。包括对各种油泵、水泵和空压机等的控制，并在发生事故时自动地投入备用的辅助设备。(四)完成对主要电气设备(如变压器、母线及输电线路等)的控制、监视和保护。(五)完成对水工建筑物运行工况的控制和监视。如闸门工作状态的控制和监视，拦污栅是否堵塞的监视，上下游水位的测量监视，引水压力管的保护(指引水式电站)等。二、设备选型及自动化设计。(一)PLC在轴流桨式水轮机调速器中的应用。轴流转桨式水轮机被广泛使用于中低水头电站。由于它的水轮机叶片随水不同可与导叶协联动作而使用水轮机的动行水头范围增大。这样可为电厂创造更多经济效益。水轮发电机组制造厂家为其制造的水轮机提供了一组不同水头下导叶开度与桨叶转角的协联曲线，调整器制造厂按此曲线设置了调速器内导叶与桨叶的协联关系。但是由于实际电站运行时，水轮机水头的变化及上下游水位的变化，与厂家提供参数相差甚远，故按协联曲线运行时机组运行性能不能达到最佳状态。因此对于此类机组的调整器须采用可改变程序的PLC可编程控制器的调速器。在机组试运转过程中和今后的运行中可先针对不同水头及上、下游水位及手动协联导叶、桨叶，取得最佳协联曲线而后修改原协联曲线输入PLC而使机组处实际最佳状态。(二)PLC在调节水库式电站调速器中的应用。水库式电站的运行水头变化范围大：此类电站的调速器和起动开度一般按水轮机设计水头设计，但当电站水头降低，水轮机处于低水头下运行时，电液调整器往往不能使机组达到额定转速(自动状态)为使调整器的起动开度增大，往往需更换芯片或在开度指示仪中串接电阻而使调节器输出值与开度指示产生差值开机组。当电站水头更小于设计水头时，为使机组开机不致过速，而又必须换回芯片或撤除串接电阻，若采用PLC可编程控制器，则可根据电站水头高低，修改其程序来改变起动开度即可。总之，水电站电气自动化的实现，不但使水电的经济效益和水电的安全性与稳定性得到了提高，而且使水电站的高效率得到了保证。科学的分析电气自动化在水电站的应用，还能有利于水电站自动化的健康发展。（作者系武都区黄鹿坝电厂职工）

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