WDST系統(tǒng)調(diào)速器在小型水電站技術(shù)應(yīng)用

【摘要】WDST多功能微電腦電手動(dòng)調(diào)速器在WSZK系統(tǒng)里完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速、同期并網(wǎng)，按前池水位調(diào)節(jié)出力和沖擊式機(jī)組的折向器進(jìn)行綜合控制。此外，WDST多功能微電腦電手動(dòng)調(diào)速器也可單獨(dú)應(yīng)用于500KW以下的水輪發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)老電站的技術(shù)改造。

【關(guān)鍵詞】微電腦；調(diào)速器；水輪發(fā)電機(jī)；水電站技術(shù)改造

WDST多功能微電腦電手動(dòng)調(diào)速器對(duì)水輪機(jī)調(diào)速是由微機(jī)通過對(duì)被測(cè)速度與基準(zhǔn)頻率的比較來實(shí)現(xiàn)，如果單純轉(zhuǎn)速偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于水柱的慣性大于水輪機(jī)，水輪機(jī)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(diào)速方式按PID規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為使并入電網(wǎng)承擔(dān)基荷的機(jī)組出力穩(wěn)定，在微機(jī)軟件中把某一段頻率區(qū)間規(guī)定為調(diào)速死區(qū)。如果水輪機(jī)轉(zhuǎn)速不超出死區(qū)范圍，微機(jī)不輸出開大和關(guān)小信號(hào)，機(jī)組出力不變。

對(duì)于并網(wǎng)運(yùn)行的徑流式電站，為了取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，希望壓力前池經(jīng)常保持較高水位，機(jī)組應(yīng)能按上游來水量自動(dòng)調(diào)節(jié)出力。

發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的400V電壓進(jìn)入調(diào)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(jī)對(duì)方波的周期進(jìn)行測(cè)定，并把周期換算成頻率存入數(shù)據(jù)存貯器。由微機(jī)測(cè)量周期獲取頻率數(shù)據(jù)，具有設(shè)備簡單，精度高，采樣時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。尤其在轉(zhuǎn)突變瞬間，微機(jī)就立即察覺并作出反應(yīng)。

微機(jī)的工作電源由發(fā)電機(jī)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(jī)發(fā)生甩負(fù)荷或外線遭受雷擊，發(fā)電機(jī)母線出現(xiàn)高電壓時(shí)均能得提供穩(wěn)定可靠的直流電源，保證微機(jī)正常工作。

調(diào)速并網(wǎng)儀以繼電器觸點(diǎn)形式輸出4組控制信號(hào)—開大、關(guān)小、折向、合閘，驅(qū)動(dòng)安裝在儀器外部的交流接觸器。之所以選用有觸點(diǎn)的繼電器和接觸器，是因?yàn)樗鼈冊(cè)陔娐飞系募嫒荨⒒ユi和隔離性能好，并且價(jià)格低廉、維護(hù)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(jì)80年代建成的，裝機(jī)2×200kw混流式機(jī)組，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的局限性，機(jī)組在調(diào)速器、勵(lì)磁設(shè)備等方面較簡單，開機(jī)、并網(wǎng)準(zhǔn)確度不高，往往造成非同期合閘，對(duì)機(jī)組損壞很大。特別是機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組不能快速關(guān)機(jī)，機(jī)組內(nèi)部過電壓也嚴(yán)重?fù)p壞了定子線圈的絕緣。致使絕緣老化，事故率增加，運(yùn)行人員工作量大，發(fā)生機(jī)組飛車時(shí)，值班人員就手忙腳亂，要手動(dòng)關(guān)掉勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)動(dòng)大轉(zhuǎn)輪來關(guān)閉導(dǎo)水葉，手動(dòng)跳開合閘開關(guān)，手動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閘閥，因而電站急需機(jī)組自動(dòng)化程度提高，以減少機(jī)組事故率，保證同期并網(wǎng)，快速降低勵(lì)磁電流，分?jǐn)嚯娫撮_關(guān)。電站采用了WDST多功能微電腦電手動(dòng)調(diào)速器對(duì)機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造。

一、水輪機(jī)的啟動(dòng)

在水輪機(jī)啟動(dòng)過程，調(diào)速并網(wǎng)儀的電源開關(guān)應(yīng)置于關(guān)斷位置。

手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)操作執(zhí)行器上的手輪至空載開度，待發(fā)電機(jī)電壓建立后，將機(jī)組的電壓和頻率調(diào)整至額定值，然后退出手輪。電動(dòng)啟動(dòng)時(shí)如果電網(wǎng)向執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)提供開機(jī)的電源，可用電動(dòng)方式啟動(dòng)水輪機(jī)。退出執(zhí)行器上的手輪，手按開機(jī)按鈕，將機(jī)組開至空載。

二、同期并網(wǎng)的操作

調(diào)速并網(wǎng)儀的電源開關(guān)先置于關(guān)斷位置，開大基數(shù)和關(guān)小基數(shù)置于空載擾動(dòng)所確定的最佳位置，功能設(shè)定拔往同期檔。運(yùn)行方式開關(guān)可置于調(diào)頻檔，也可置于并網(wǎng)檔。若置于調(diào)頻檔，轉(zhuǎn)速能自動(dòng)靈敏跟蹤電網(wǎng)頻率，啟動(dòng)水輪機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)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(diào)速并網(wǎng)儀電源開關(guān)，自動(dòng)（或手動(dòng)）調(diào)整水輪機(jī)轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率同步，當(dāng)頻差<0.25HZ、相位角差<100，微機(jī)輸出合閘信號(hào)，自動(dòng)并網(wǎng)成功手動(dòng)合上主開關(guān)，將功能設(shè)定從同期檔拔往空檔，合閘接觸器自動(dòng)斷開，手按開大按鈕SB1使機(jī)組帶上負(fù)載。

三、水輪機(jī)的停機(jī)操作

1、正常停機(jī)

調(diào)速并網(wǎng)儀的電源開關(guān)撥向關(guān)斷位置，按關(guān)小的按鈕SB2，卸除機(jī)組負(fù)載，分?jǐn)嘀鏖_關(guān)。按關(guān)小按扭SB2，轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行器手輪使導(dǎo)葉完全關(guān)閉。

2、甩負(fù)荷引起的停機(jī)

在運(yùn)行自動(dòng)工況下若機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷，微機(jī)立即輸出關(guān)小信號(hào)，轉(zhuǎn)速高于60HZ后同時(shí)輸出折向信號(hào)。最后，轉(zhuǎn)速被調(diào)整在50HZ。機(jī)組甩負(fù)荷后，若要重新投入運(yùn)行需將調(diào)速并網(wǎng)儀的電源開關(guān)先關(guān)斷再開啟。

多功能微電腦電手動(dòng)調(diào)速器在高峰水電站運(yùn)行比較成功，也是小型水電站在調(diào)速器技術(shù)和電氣自動(dòng)化上的成功運(yùn)用。不僅減少了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，而且對(duì)于機(jī)組的安全運(yùn)行，非同期并網(wǎng)，自動(dòng)開機(jī)、關(guān)機(jī)起了關(guān)鍵的作用。WDST多功能微電腦電手動(dòng)調(diào)速器在水電站特別是自動(dòng)化程度低的農(nóng)村小型水電站的技術(shù)改造上能廣泛地推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版 陳伯時(shí) 電力拖動(dòng)自動(dòng)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(diào)速器在三門峽水電廠的應(yīng)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(xué)校 ，現(xiàn)就職安徽水電潛山水電有限責(zé)任公司。