王宇

豐滿發(fā)電廠 吉林吉林 132108

水力發(fā)電作為一種綠色能源生產(chǎn)方式，十分適合當前我國和諧社會建設的發(fā)展目標，因此是目前世界上比較普遍使用的一種電力生產(chǎn)方式。而水輪發(fā)電機作為水力發(fā)電的主要設備，提升水輪發(fā)電機的工作效能，提升其使用安全性十分必要。和汽輪發(fā)電機不同，水輪發(fā)電機在電網(wǎng)中發(fā)揮著調(diào)節(jié)和應急備用的重要作用，開停機的操作比較多，傳統(tǒng)制動方式不能滿足水輪發(fā)電機組的控制目標，對于大中型水利工程來說，強化電氣制動系統(tǒng)應用至關重要。

1 機械制動系統(tǒng)優(yōu)缺陷

在啟動水輪發(fā)電機的關閉按鈕時，水輪發(fā)電機開始進入停機狀態(tài)，因為水輪發(fā)電機在使用中速度快，轉(zhuǎn)速高，因此慣性原理下，水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子依然有很大的關心，傳統(tǒng)制動系統(tǒng)控制下，這個轉(zhuǎn)子還需要轉(zhuǎn)動一段時間才能完全停機，這樣就會導致轉(zhuǎn)子在低速運動下轉(zhuǎn)動較長的時間，而這種低速運動往往會造成水輪發(fā)電機組推力瓦出現(xiàn)摩擦生熱的情況，損壞甚至直接燒毀推力瓦。

傳統(tǒng)的解決這一問題的方法是采用機械制動，就是借助油壓或者氣壓機械制動器和制動環(huán)摩擦，借助摩擦力阻止轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，這種機械制動的方法操作起來比較簡單，能耗也比較小，還能對推力瓦起到一定的保護效果。但是這種制動系統(tǒng)的缺陷也比較明顯：第一，在機械制動的過程中，風閘合計制動環(huán)摩擦產(chǎn)生熱量，造成熱變形和龜裂的情況發(fā)生率增加；第二，制動器在這種情況系其制動快，磨損會比較迅速，也會產(chǎn)生一些粉塵，這些粉塵進入到定子鐵心和轉(zhuǎn)子磁軛縫隙，長期積累也對發(fā)電機散熱功能產(chǎn)生不利影響，降低系統(tǒng)的絕緣效果；第三，制動塊摩擦產(chǎn)生的損失較快，而制動塊的更換又比較繁瑣，難度較大；第四，這種情況下風閘容易出現(xiàn)卡死的情況，導致不能及時恢復到原來的位置，在每次停機后需要進行人工檢查，還需進行人工復位，比較麻煩。

機械制動能夠讓水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降到30%左右，能夠發(fā)揮一定的制動效果，但是其存在的缺陷較多，因此，這種制動方式逐漸被電氣制動系統(tǒng)取代。

2 電氣制動系統(tǒng)介紹

電氣制動系統(tǒng)在水輪發(fā)電機中的應用，主要是通過在水輪發(fā)電機發(fā)生導葉關閉，發(fā)電機抽選解列和滅磁后，實現(xiàn)發(fā)電機組轉(zhuǎn)速下降60%，通過在發(fā)電機機端使用短路開關，在轉(zhuǎn)子側(cè)加入能夠產(chǎn)生0.8到1.3倍額定短路電流的勵磁電流，使發(fā)電機組電磁阻轉(zhuǎn)矩。

相對于機械制動來說，電氣制動系統(tǒng)的應用能夠更好的縮短停機時間，制動力矩更大，且不會產(chǎn)生環(huán)境污染，設備更易維護和維修，電氣制動系統(tǒng)的應用中也有一些不足，主要集中在電氣制動系統(tǒng)接線相對更為復雜，電氣制動系統(tǒng)在水輪發(fā)電機組出現(xiàn)故障問題時，會導致無法制動的情況出現(xiàn)。現(xiàn)階段，電氣制動系統(tǒng)在我國一些大型的水利發(fā)電工程中都獲得了有效的應用，對于提升發(fā)電機的工作性能，提升系統(tǒng)安全性都發(fā)揮了重要作用。

3 電氣制動系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)

3.1 電力制動系統(tǒng)工作原理

機組電制動是利用電磁感應產(chǎn)生電磁力的原理實現(xiàn)的。在機組轉(zhuǎn)速位額定轉(zhuǎn)速50%-60%時，投入電制動，這時發(fā)電機勵磁變壓器斷開，由制動變接入開關閉和，制動變壓器取自直流電，在進行整流器整流成交流電流，然后再勵磁通入發(fā)電機，再將發(fā)電機轉(zhuǎn)子三相出線進行短路，這時發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個與原來旋轉(zhuǎn)方向相反的反向力矩，讓機組加速停機，在機組轉(zhuǎn)速達到20%-30%左右的時候，再投入機械制動，最后讓機組完全停下。

3.2 電氣制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在水輪發(fā)電機的電氣制動系統(tǒng)中，制動裝置中的相關組成包括有電源開關、勵磁變壓器、直流開關、交流開關、斷開接觸器、可編程控制器、三零儀、不間斷電源以及全波整流橋等。在這個電氣制動系統(tǒng)中，可編程控制器是其主要的核心部分。電氣制動裝置中設置了三種不同的工作方式，包括電氣制動、機械制動以及機電混合制動。在水輪發(fā)電機組常規(guī)的工作模式中，發(fā)電機組處于運營狀態(tài)時，先進行電氣制動操作，假使存在導水葉漏水的問題或者是其他情況導致的停機時長過大，會采用機電混合制動的模式進行制動，加上電氣制動系統(tǒng)在應用中，如水輪發(fā)電機組出現(xiàn)電氣故障無法操作，則啟動機械制動的功能，達到連續(xù)制動的目標。

對于水輪發(fā)電機的電氣制動裝置進行操作，啟動制動開關，需要水車控制盤來進行具體的操作，在發(fā)出命令前，必須要確保發(fā)電機組已經(jīng)開始停機，機組的出口油開關已經(jīng)處于斷開狀態(tài)，確保發(fā)電機組沒有出現(xiàn)電氣故障，這種情況下就可以使用電氣制動裝置，執(zhí)行相應的制動操作。

4 結(jié)語

在水輪發(fā)電機組的制動系統(tǒng)應用中使用電氣制動的方法，要注意對于發(fā)電機失磁問題進行分析，有必要的話要及時對于勵磁功率柜進行更換，而勵磁功率柜的購置不能立即到位，需要做好相應的勵磁功率柜的保護措施，要做好導線的絕緣保護工作，避免高壓電流進入，要及時對于脈沖變壓器進行更換，提升起耐壓等級，要定期對柜內(nèi)的灰塵雜質(zhì)等進行有效清理，這樣才能確保勵磁功率柜的有效應用。要正確使用電氣控制系統(tǒng)，確保相關的條件都符合要求的情況下，才能啟動電氣制動的啟動按鈕，避免制動失效的情況出現(xiàn)。