摘要：在文章中，笔者将根据小水电站运行中发电机并网运行的背景，深入分析小水电站并网运行中存在的问题以及并网运行的几种状态，供相关部门参考。
关键词：小水电站；发电机；并网
一、小水电站运行中发电机并网运行的背景
在2008年以后，国际油价发生了巨大变化，创出了历史的新高。在人们日常生活中，能源紧缺及价格上涨则成为广泛关注的重点。现阶段，作为人们生活中接触最多的能源，电力资源也相对紧张。当夏季来临时，大多数地方都会有拉闸限电的现象发生。在我国经济发展的过程中，电力能源的紧缺已成为阻碍其发展的关键因素。针对电力紧张的局面该如何缓解，并对电力资源进行更好的开发，则成为现阶段电力行业所广泛关注的。我国具有地大物博的优势，作为可再生的资源，水利资源较为丰富，通过对水电进行开发，在对大、中型水电站开发的同时，应加快对小型水电站的开发力度。在分散性、可靠性的农村进行小型水电站的设置，能够满足其要求不高的农业用电需求。发挥着见效快、不适用燃料，或与农田水利灌溉相结合的优势，在我国廉价能源中发挥着重要作用。对于大型电网无法达到的地区，小型水电站能够对大电网中无法解决的问题得到处理。在这些地方中，小型水电站的设置处于绝对优势，因此，应对其发展进行加大，促使我国水力行业形成大、中、小相结合，通过大电网与小水电站的相互配合，对我国农村电气化的问题进行经济、合理的改善，。
二、小水电站并网运行存在的问题
同期时间的把握难度较高，而且存在着较大的冲击电流，会给电网和机组带来很强的振荡，也严重危害了电网和机组的运行。在水量充沛的发电过程中，并网运行的发电机因为一些原因而变成脱网运行，当沿线负荷不重的时候，沿线用户的用电器的电压比较高，这会让用户的用电器因为电压过高而被烧毁。在水量不足的发电过程中，并网运行的发电机因为一些原因而变成脱网运行，加重了沿线的负荷，造成功率缺额。电压的降低是由于无功功率缺额，要是额定电压达不到70%，就会造成开关跳闸。而有功功率缺额时，空气开关因为电压下降幅度小而没有跳闸，但是有可能会损坏机组和线路上的用电器，尤其是对电动机会造成不利影响。手动开停机是当前小型水电站所采用的方式，在满负荷的情况下运行，机组本身因为某种原因而使得空气开关跳闸。如果运行人员不能及时关机，就可能加快转速速度，高速转的机组会损坏机械，并且高压电情况下会容易因为绝缘而损坏。
三、小水电站发电机并网的几种状态
1.发电机运行状态
发电机并网后，就可向电网输送电能，由于电能的发、供、用是在同一瞬间完成，因此必须保持系统功率的平衡，且有功的不平衡会影响电网的频率，无功的不平衡会影响电网的电压。发电机正常运行时，由于系统负荷发生变化，因此运行人员应按照给定的负荷曲线或调度命令，及时对发电机的有功和无功进行调整。水电站的发电机多为凸极式同步发电机，发电机并网后，有功负荷的调整，是由电气值班员担任的，借助调速器调速电动机转动，通过减速装置和机械液压系统，改变水轮机的导叶开度，来改变进入水轮机的动力矩而实现有功负荷的调整的。发电机无功的调整，是利用改变励磁电流来实现的，小水电站一般由同轴的调速直流励机供给励磁时，通过改变励磁机磁场变阻器阻值来调整无功。发电机都设计和运行在过励状态，即发电机向电网输送有功的同时，并向电网输送感性无功功率。正常情况下，功率因数为0.8（滞后）这时发电机每发出100kw有功，同时发出700-750kVar无功。以保证系统对有功、无功的需求。在运行期，电站可按调度的要求，或根据实际情况发送有、无功，让水流丰富的电站多发有功。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但多发有功的发电机要注意定子电流不得超过其允许值，同时为了运行的稳定性，功率因数一般不得超过0.95（滞后）运行。
2.调相运行状态
调相运行状态也就是发电机不发挥向电网进行有功的输送，只对电网进行无功传输。为了使系统中的无功得以平衡，通常电力系统都具有专业的调相机，从而对系统无功的需要得到补偿。在农村电网中进行调相运行时，可采用水轮发电机进行，例如：对于径流式电站或枯水期具有水源缺乏的电站，可采用水轮发电机发挥调相机的作用。当发电机将机组转化为调相运行时，通常先将有功负荷降至零，其次关闭导水叶，当机组不对系统进行解列。通过电网对机动组进行带动旋转，转子发挥继续励磁，从而实现无功功率通过系统进行发送。应维持发电机的运转，对一定的有功进行消耗，可对电网有功维持运转进行吸收，通过对励磁的调节，即可进行无功的输出。在发电机进行调相运行时，通常对1kw有功吸收以后会有6-8kVar 无功进行输出。
3.进相运行状态
发电机的吸收系统感性无功功率由感性无功功率变化而来的原因是励磁系统的故障、降低发电机的励磁电流太多造成的，发电机的进相运行来源于定子电流落后于极端电压而变成极端电压超前运行。实际上，欠励运行就是进相运行。降低转子的主磁痛，让发电机的励磁电势变低，发电机输出的无功不会被系统接收到，励磁电流的降低程度决定了进相程度。针对不同的进相运行情况要对发电机做出不同的处理。处理方式主要有三种：第一，设备原因造成的进相运行，要是发电机不存在振荡的问题，就可以降低发电机的有功负荷，另外，提高电流的励磁，使发电机未进相，就可以找出励磁电流降低的问题。第二，如果发电机因为设备原因而没有正常运行，就应该尽快的解列。第三，能进相运行的发电机要经过制造厂商或者专门的试验确定，要是系统需要进相，那么只要电网能够稳定运行，就可以把功率因数提高到1才能运行。
4.失磁运行状态
失磁主要是指同步发电机的直流励磁的丧失。在发电机的并网运行过程中，当由于励磁开关误跳或励磁回路断线的原因，促使励磁得打丧失。当由于发电机转子受到制动电磁力的影响使其与0接近时，对输入的机械力矩M保持不变，促使转子速度与同步速度较高。在发电机与电网进行并列运行时，确保定子旋转磁场保持同步速度不变，促使转子间有转差形成。也就是定子磁场保持转差速度对转子进行切割，在转子线圈与装置表面进行电势及电流的感应，通过定子磁场与感应电流之间的相互作用。与电磁力定律相结合，从而产生制动力矩，也被称之为异步力矩。在转子上，与三相异步点立即形成的电磁力矩大致相同，当异步机中会有驱动电磁力矩形成，在对异步力矩进行克服的过程中，通过发电机输入的外力进行做功，促使这两个力矩形成新的平衡。当失磁以后，通过通不正当，促使进入异步运行状态。在异步运行状态下，发电机的降低滑差和电网相结合们进行同时运行，在系统中对无功功率进行吸取，并对磁场得到建立，对系统进行一定的有功功率的输送，该运行方式较为特殊。其次，在发电机失磁运行的过程中，还会对转子的温度造成影响，形成局部高温现象，定子中也会有脉动电流出现，促使发电机有振动形成。在许多小水电站中存在未对失磁保护进行安装的现象，因此在并网运行的过程中，若有失磁发生，要求运行人员应严格按照下列所述因素对其进行判定：励磁电流为0；定子电流的指示增高，指针出现摆动；功率表中指示降低，指针出现摆动；在功率因数表内，从滞后逐渐转变为超前。在对故障形成原因进行判定以后，应对进水闸门进行迅速关闭，并对发电机进行解列和处理。
参考文献
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[3] 李静，王淑民.一起小型水轮发电机继电保护事故的分析与处理[J].2011.
论文作者:王鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/9
标签：发电机论文; 电网论文; 电站论文; 励磁论文; 转子论文; 力矩论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第12期论文;