小型低壓水輪發電機的安全運行措施

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摘要：農村小水電站的機組保護一般都按最簡單的原則配置，運行操作基本上都采用手動完成，嚴重威脅著機組的運行安全。該文從實際出發，提出了在現有的條件下，實現機組保護較為有效和可靠的技術措施。
關鍵詞：小水輪發電機；安全運行措施
1 前言
近年來，農村小水電站在不斷的發展，由于有投資少、見效快、回報率高的特點，因此，吸引了不少的投資者，使得小水電站的數量不斷增多，隨著電力網建設的不斷完善，這些小水電站大多已并網運行，給發電機的安全運行提出了更高的要求。
2 機組的保護設置現狀及不正常運行分析
農村小水電站大多數是采用裝機容量在1000kW以下的低壓水輪發電機組，由于電站小，機組的保護一般都按最簡的原則進行配置，發電機出口經低壓斷路器、隔離開關到低壓母線，發電機的保護主要靠低壓斷路器QF的保護來實現（一般只配有過流保護、低電壓保護）如圖1所示。

發電機無功負荷的調節、有功負荷的調節、并網操作及發電機甩負荷操作，基本上都采用手動來完成。若發電機滿負荷運行時，因外線故障或大電網停電，發電機電壓迅速降低，使發電機出口斷路器跳閘，發電機轉速迅速升高，發電機出口電壓將升高到額定電壓的1.3倍以上，此電壓將使發電機的絕緣受到嚴重威脅。若發電機有絕緣缺陷，則發電機將會被燒壞。同時水輪機由于沒有調速器，使得機組轉速不斷升高，將出現"飛車"現象。
3 安全措施
3.1 發電機過電壓保護的設置
如圖2所示，在發電機出口電壓互感器二次側裝設電壓繼電器KV1見圖2（a）,整定值為發電機額定電壓的1.25～1.3倍。當發電機出口電壓達到整定值時，其KV1的動合觸點接通，使中間繼電器KM1線圈勵磁并自保持見圖2（b），若一個電站有多臺機組，則采用圖中并聯接法。同時，KM1的另一動合觸點也接通，見圖2（c），使發電機滅磁。這樣，發電機不會出現空載過電壓的現象，KM1的設置是為了防止發電機轉子磁場的"慣性"作用，確保發電機有效滅磁，發電機在下一次起勵前必須按復位按鈕SB1，再進行其它正常操作。其它機組KM的接法同KM1。發電機滅磁后，則發電機出口沒有電壓，此時，事故照明電源由UPS提供。

UPS電源的容量確定與機組的數量成正比。
3.2 水輪機自動操作的設置
單相交流電動機經減速器來控制水輪機的操作手柄，水輪機的轉速控制及有功負荷控制由電動機來完成。當開機或增大有功負荷時，按下SB3；當關機或減有功負荷時，按下SB4。若機組滿負荷運行，此時當出現外線路故障或大電網停電時，由中間繼電器KM1的動合觸點使電動機運轉見圖3，經減速器使水輪機的導水機構自動關閉，此時位置開關S1斷開，電動機停止運轉，自動過程結束。S2安裝在水輪機導水機構100%時對應的碰桿位置。當外線故障或大電網停電時，由中間繼電器KM1的動合觸點使電動機運轉，經減速器使水輪機的導水機構自動關閉，防止了機組"飛車"事故的發生。