據不完全統計,目前我縣僅小水電站就擁有100多座,而且水電站裝機容量都很小,發電機額定電壓一般皆為400V。小水電站的控制電源主要用于斷路器的跳合閘、繼電保護裝置、自動裝置、音響信號系統、事故照明和通信,而且小水電中的控制電源的配備是多樣的,有些在節省投資方面效果明顯。由于小水電站裝機容量小,故控制電源的選擇設計,既要安全可靠,經濟上還要合理。控制電源基本上都采用交流電源。在小型水電站上采用交流電源(220V交流系統),可大大降低投資,且不污染環境,運行維護工作大為簡化,只要能從近區供電系統取得備用電源,供電的可靠性是有保證的。因此,我國有不少小型水電站采用了交流操作電源。但是,交流電源如何取得,從何處取,并且如何方可保證其可靠性等,這些問題對保證小水電站的安全運行皆有很大影響。本人結合自己參與安裝小水電站電氣部分的經歷,談談有關對交流控制電源的取用及其相關問題的看法。
小水電站由于裝機容量小,故發電機組控制保護屏一般是一塊,是集一次部分和二次部分為一體的。二次控制電源一般在本屏內取得。
小型小電站交流控制電源一般用于調速器、斷路器和滅磁開關的跳閘線圈、繼電保護、油泵電動機控制和其他自動化元件的電源。當控制電源在控制發電機的斷路器上側取得時,為電力網系統電源,控制電源具有電壓較為穩定的優點。但當電力網系統停電時,發電機主斷路器將跳閘,此時水電站的事故音響信號由于失壓而失去發信號的作用,值班工作人員只能聽取發電機的轉動聲音來判斷此刻是否需要緊急停機。而且從電力網系統停電直到發電機停止運行的時間之內,發電機的控制電源始終都存在,此時發電機由于過速轉動而將停機。如果值班工作人員未及時跳開斷路器,當電網恢復送電時,發電機被電網拖著運轉而未及時發現時,將對發電機組反送電,造成發電機損壞。
控制電源在發電機主斷路器下側取得時,為發電機側電源。如果發電機不運行其控制部分沒有操作電源,可避免因誤操作對發電機反送電。另外在特殊情況下(譬如電力網系統停電),也容易向外界獨立供電,在發電機主斷路器跳閘時,控制電源電壓未失壓,二次保護部分皆可以正常工作,當外界發生故障時事故音響信號報警,值班人員將會緊急關機,這對發電機有很好的保護作用。
由于調速器里頻率信號裝置的信號源取自發電機匯流母線上的電壓互感器二次側,經隔離變壓器輸入。當交流控制電源取自發電機側時,極易采樣頻率信號源,這樣既能滿足單機運行及兩臺機運行的要求,同時簡化了接線。而交流控制電源取自電力網系統電源(即在控制發電機的斷路器上側取)時,采樣頻率信號源就比較繁瑣。
當然,控制電源取自發電機側時也有它的弊端。在發電機機組甩掉負荷到關閉水輪機導水葉這段時間里,發電機的電壓值都會很高,這時控制電源回路上的一切電氣部分元件都要承受短時間的過電壓。頻繁的過電壓會使控制回路中電氣設備絕緣加速老化,使用壽命縮短,甚至被擊穿,造成事故。這就要求所選電氣設備的耐壓水平較高。
綜上所述,當小水電站交流控制電源取自發電機側時,既符合技術要求,又對發電機的保護和安全運行十分有利。
以上看法如有不當之處,希望同行們能在實踐中指正,以便在今后的工作中得出更多、更好的經驗。