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水电站电气二次系统的构造及应用控制周佳

发表时间：2020/4/9 来源：《电力设备》2019年第23期作者：周佳

[导读] 摘要：水电站主要指的是将水能转换为电能的综合工程设施。随着国民经济的快速增长，环境和资源制约日益趋紧，生态环境压力显著增大。

        （国电大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂 614900）
        摘要：水电站主要指的是将水能转换为电能的综合工程设施。随着国民经济的快速增长，环境和资源制约日益趋紧，生态环境压力显著增大。鉴于此，加快水电站项目的建设，在提高工业、农业生产便利、促进经济发展和建设方面具有重要作用。水电站电气二次系统是水电站重要组成部分之一，对各个部分进行分析，可以有效操控水电站电气二次系统的运行状态，保证其功能正常。本文首先分析了水电站电气二次系统的构造，其次就应用控制方式进行研究。
        关键词：水电站；电气二次系统；构造；应用控制
        现代化工业制造及农业生产中，对电力的需求越来越大，探寻有效的发电方式在保证工作需求、提高工作效率方面具有重要作用。水力发电一方面可以提高能源资源的利用率和有效转换率，另一方面还能起到节能环保的作用。水电站电气二次系统构成包括多个模块，其中励磁系统的主要作用是为发电机提供可靠的励磁电源，并完成包括PSS、强励等功能，同时在一定程度上可以对转子回路形成保护；监控系统的主要作用为控制和监管水电站总的功能形态及设备运行状况，及时发现运行过程中的问题并解决；继电保护系统的主要作用为维持水电站系统功能稳定[1]。有效分析水电站电气二次系统的构造，可以进一步明确系统运行原理，并对其中的不足之处做出进一步完善。
        一、水电站计算机系统
        水电站电气二次系统中的计算机系统通常情况下采用分层分布形式结构，主要承担水电站的监控责任。从本质上讲，水电站电气二次系统中的计算机系统是计算机监控系统，此系统主要采用以太网形式，将控制单元与主机有效连接起来，可以监控开关站、电站级、公用设备负责机组等多项系统设备。现在控制单元包括机组和公用设备两套。
        水电站电气二次系统中的计算机监控系统功能以生产管理、运作记录、屏幕显示、数据采集、数据通讯、运作指导、声音报警、水电站调节控制、水电站运行监控、数据护理等为主要表现，具有多样化特点，在水电站整体运行中具有重要作用[2]。
        二、继电保护系统
        水电站通常蓄水位高，库容量大，站内安装了很多种水轮发电机组，水轮发电机组大多为混流式水轮发电机组为主，具有强大的季节调节功能，且每年的发电量非常高[3]。水电站在运行过程中，起到主要保护作用的系统就是继电保护系统，其装置标准均符合相关规定，多位微机型。水电站的发电机保护包含了多个方面，如对过流、过电压的保护，对失磁的保护，发电机纵差、横差的保护，对PT断线和CT断线的保护以及对定子过负荷和转子一点接地的保护等。继电保护系统保护主变压器的过程中，同时需要保护差动、复合电压闭锁过电流和过负荷以及瓦斯保护。此外，在220kV线路保护中，一般采用高频保护或光纤差动作为线路的主保护，采用距离、零序保护作为后备保护。为了确保在瞬时性故障后能保证供电可靠性，一般装设断路器重合闸。继电保护系统在保证水电站发电系统安全运行方面具有重要作用。
        三、励磁系统
        水电站对水电能源的转换主要通过发电机实现，而发电机中采用的励磁系统中具有调节器，调机器主要为数字式，共有两套，共同组成了励磁系统的调节系统。

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调节器可以通过电压偏差的自动控制形式或手动方式，依据转子的电流偏差对通道进行有效调节，且励磁系统中含有两套调节器，即使其中一个发生故障问题或异常，另一个也可以自动切换为运行状态，保证系统正常运行。控制单元的通信接口与调节器连接，进而保证整个励磁系统可以完成调节。此外，励磁系统中还含有功率单元，此单元主要由可控硅整流桥并联组成，调节器工作模式类似，其中一个单元发生故障或异常时，另一个可以替代使用，进而保证整个系统完成运转可控[4]。应当知晓的是，励磁系统的顶值电流倍数与顶值电压倍数均是2，系统中还含有电力系统稳定器、电压跟踪、过励限制等辅助单元。
        四、直流系统
        水电站电气二次系统的直流系统电压依据相关标准性和规程要求设定为220V，在直流系统装置的安装过程中，还需要准备两个蓄电池组。直流系统主要的作用为二次设备用电及事故照明。容量确定需依据其实际运行状况，对运行过程中的直流负荷占比进行准确分析，首先应该对其系统构造进行详细分析，有效控制保护电源和事故照明，此操作的目的也是为了合理选择直流配电设备型号。如龚嘴水电站蓄电池容量为500Ah。直流系统重要负荷供电方式应采用双电源辐射供电方式，两路电源设置联络开关，一般负荷采用环网供电或单电源供电。
        五、火灾自动报警系统
        火灾报警系统主要用于及时的发现火情，并发出报警信号，启动灭火装置，水电站电气二次系统中的火灾自动报警系统可以探测不同区域，如龚嘴水电站分别在大坝、主变、发电机层、水轮机层、副厂房、开关站、油库等区域设置消防探头。根据被检测设备不同，使用热敏传感器、感烟探测器或红外火焰探测器共同组成了探测系统，火灾自动报警台与探测器有效连接后，就可以完成声光报警，在火灾预警处理中起到了重要作用。
        六、其他辅助系统
        水电站电气二次系统中还包括消防供水系统、空气压缩系统、油压装置控制系统、进水口闸门的启闭机系统、机组的供水系统等辅助系统内容。水电站的公用设备与辅助系统可以独自形成控制子系统，相互独立。在选择设备型号和设计辅机组辅助系统过程中因综合考虑，从而最大限度满足实际运行需求。
        结语：
        水电站中建有地下电站厂房、泄洪建筑物、大坝等建筑物，言辞在具体使用过程中，应准确分析水电站电气二次系统的构造和应用控制方式，从而对水电站的自动化设备运行做进一步优化，提高其可靠性和安全性。
        参考文献：
        [1]王秋扬.水电站电气二次设备的技术改造对策分析[J].冶金管理,2019,13(17):75-76.
        [2]尹梦娟,黄龙海.水电站电气二次监控及保护配置问题研究[J].科技视界,2018,48(10):213-214.
        [3]马洪.水电站电气二次设备的安装与调试论述[J].科技与创新,2017,30(18):17-18.
        [4]代红波,刘松.智能化软件在水电站电气二次图纸设计中的应用[J].云南水力发电,2016,32(06):147-149+156.