水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用
电气自动化在水电站中的应用浅析
电气自动化在水电站中的应用浅析1 水电站采用电气自动化的必要性电气自动化以计算机为基础，综合了数字控制、可编程逻辑控制等先进技术，是水力发电智能化发展的必由模式。
在现阶段，广泛推行电气自动化，能达到以下目的。
1.1 确保电能质量随着时代的发展，公众对电力的需求不仅表现在数量上，更体现在质量上。
表示电能质量好坏的指标主要是频率和电压，前者由系统的有功功率平衡决定，后者由系统的无功功率平衡决定。
显然，仅仅依靠人工的手动操作很难使随时变化的发电电荷满足人们对电能质量的要求，而采用自动装置则可以及时又准确地调节系统的有功及无功出力，达到保持频率和电压稳定的目的。
1.2 提升水电站工作的安全性采用电气自动化后，所有的生产设备能够准确、快速启动，实现数据分析和事故判断的实时辅助，这样一方面能防止事故出现时故障面扩大（通过自动装置控制相关开关并报警），另一方面也使发电生产不中断（通过自动启用备用设备等）。
另外，将自控装置引入各关键流程，可显著降低因人工误操作风险。
1.3 实现发电机组运行经济性众所周知，水轮机组满负荷工作是一种理想状态，而实际由于水流量、机组故障等各方面因素使得这一状态较难实现。
在利用自控装置后，系统能在结合当前水利条件的情况下，计算出最佳运行组数，即最少的水产生出最多的电能。
1.4 提高水电站运行效率采用电气自动化，无疑可大大减少运行人员数量，并降低实际操作人员的劳动强度和工作量。
2 水电站中电气自动化的应用水电站的类型、级别、电气主接线、机组规格及安置方式等因素会影响到电气自动化的具体应用。
但总体来说，以下几个层面是共有的。
2.1 水轮发电机组的自动控制应用过程：机组监控设备将监测数据传送至控制室计算机，计算机启动预先设定的运行程序并判断机组运行状况，然后再依照相关逻辑规则发出控制（或调整）指令。
应用内容：（1）实现机组开、关，调相转发电，发电转调相等项目的智能化控制。
（2）实时计算最佳运行机组数并自动控制，在机组间智能分配负荷（包括自主调节有功和无功），从而维系水轮发电机的低成本运行。
电气制动技术在水电厂的应用
２ ０ １ ３ 年 第２ ９ 期ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 科技创新与应用
电气制动技术在水电厂的应用
周 磊
（ 黑龙 江水运建设发展有限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 文章介绍 了电气制动的工作原理 ， 分析电气制动的一般 性结论和对机组保护的影响， 阐述 某电厂 ＃ ５ 机组 电气制动的设 计 和 计 算 以及 电气制 动 试验 数 据 。
关键词： 水 电厂 ； 水 轮发 电机 ； 电气制 动 ； 自动 化
前言 五 号 机组 是 一种 单 机容 量 在 一 百 毫瓦 的设施 ， 其 中安 装 了以 往 水 轮 发 电设 施 中安装 上 电制 动停 机 设 施 ， 根 本 宗 旨就 是 为 了防 的机械形式制动设备 ，因为电站在运行体系中还有调峰的工作 ， 开 止 发 电 机 制 动 设施 中 出 现环 龟 裂 、 制动 设 施 出现 损 害 、 确 保设 施 完 关设备次数 比较多 ， 所以使用电气形式的制动设施作为平时的停机 善， 还 有 因 为停 机 时 风 闸 闸板 出 现磨 损 损 耗 以及 转 子 、 定 子线 圈 受 设备是很合适 的， 并且这 台机组是使 用电脑进行掌控的 ， 没有值班 污， 导致绝缘性质变差还有通风位 置阻塞 ， 能够延迟 维修 养护的时 人员 ， 值守的人员也很少 ， 因此一定要提升机组制动的智能化水 准。 间 以及 清 理 打 扫 的工作 内容 。 某 电 厂五 号 机组 单 台 的机 器 １ ０ ０ Ｍ Ｗ， ４ ． １对 于 容量 规 模 比较 大型 或 者 中性 的 机 组 ， 定 子 制 动使 用 的 和厂房的掌控室相隔两千米 ，使用 电脑监督掌控体系进行掌控 ， 能 电流是设定 电流的一倍到一点二倍之 间， 太小的电流会使制动的时 够促进 电气制动设施的发展 。 少人进行或者无人进行值班 。对于五 间延 长 ， 太大 的 电流 制 动 时 间 又会 太 快 ， 对 发 电设 备 会 产 生 不 良 的 号机组停机制动在实际工作中的使用情况以及相应的实验 ， 获得了 影响 。策划中特地把发 电设施的定子制 动使用 的电流掌控在 ０ ． ８ — 有力 的经 验 。 １ ． ２ Ｉ ｅ 之间， 同时 经 过调 节 制动 变 压设 施 抽 头来 完 成可 调 。通 过实 验 １电气 制 动 的概 述 的方 式最 后 明确 定 子 制动 使 用 的 电流 流量 范 围 。 我 们 在 以 往 中使 用 的 由水 轮 机 驱 动 的 发 电机 设 施 大 多 是 使 用 ４ ． ２对大中容量的机组 ， 采 用 电气 、 机 械 混 合 制 动 是 一 种 较 理 机 械 减 速停 止 ， 具 有 的 优点 是 ： 运转稳定 ， 操 作便 利 ， 适 用 范 围广 ， 如 想 的 制动 方 式 。 一 般在 电气 制动 投 入成 功 后 ， 当 转速 降 至 ２ ０ ％～ ２ ５ ％ 果 是 用 气压 或 者 油 压进 行 掌控 的使 用 资 源少 ， 在 减 速 停 止 时会 对 推 Ｎ ｅ 时 ，再投入机械制动 ，如果推力轴承润滑性较好 ，转速可降至 力 轴 承 的 油膜 起 到保 护 的用途 。它 不仅 是 制 动 设 施还 能够 顶 转 子 ， １ ５ ％一 ２ ０ ％Ｎ ｅ ， 再 投 入 机 械 制 动 。 由于 某 电 厂 ＃ ５机 组原 具 有 机 械 制 所 以有两重身份。为了能够制伏机械制动 中存在的不足 ， 在某 电厂 动系统 ， 故采用混合制动方式。 中五号机组进行实验 ， 装置 电气制动设施 ， 不过现在依 旧留存着机 ５某电厂 机电气制动试验数据 械制动的设施 ， 开展混合减速停止 的活动。 ５ ． １发电机空转至额定转速的情况下停机 ， 采用气制动停机。 ２ 电气 制 动 的工 作原 理 ５ ． ２制动 变压 器抽 头放在第 ２档 ，二次 电压为 ｕ ａ ｂ ＝ Ｕ ｂ ｃ ＝ ｕ ａ ｃ ： 在水 轮发 电设备和体系之间切断联系 ， 相互独立之后 ， 导水设 ７ ０ ｖ ， 发 电机短路 电流 Ｉ Ｆ ＝ ３ ８ ５ ０ Ａ 。 此次试验在 １ ０ ％Ｎ ｅ 时投入气制动 ， 备关闭 ， 发 动设备 中降低励磁 回路中的电流 ， 设备中的水 轮产生阻 采用混合制动 。 力、 转 子 风 产 生 阻力 还 有轴 承 进 行 摩 擦产 生 阻力 一 起 作 用 下 ， 运 转 ５ ． ３制动变压器抽头放在第 ３档， 二次 电压为 ８ ０ Ｖ， 记录转子电 速度 慢 慢 的减慢 ， 在转 动 速 度 降低 到 原 转动 速 度 的百 分之 四十 到 百 压 ＝ ８ ６ Ｖ， 转子 电流 ＝ ５ ９ ５ Ａ， 发 电 机定 子 电流 ＝ ４ ５ ０ ０ Ａ， 本次 采 用 纯 电气 分 之六 十 之 间 ，关 闭 发 电设 施 定子 绕 组 出线 位置 的减 速 短 路 开关 ， 制动 。 然后 为 转 子绕 组 添 加 恒定 励 磁 电 流 ， 按 照交 流 发 电设 施 中 电枢 反应 ５ ． ４ 通过 监 控 上位 机 历史 数 据库 记 录 ， 对＃ ５ 机 改 造 前后 停机 时 磁场的理论 ， 其 直 轴 分 量 只 有 加 磁 以及 去 磁 这 两 种 表 现 形 式 ， 没有 间 比较 ： ｆ 制 动变 压 器 抽 头放 在 第 ２ 档 ，二 次 电压 为 Ｕ ａ ｂ ＝ Ｕ ｂ ｃ ＝ Ｕ ａ ｃ ＝ 有 功转 矩 的模 式 。并 且 电枢 中交 轴 只 有一 种 表 现 形 式 就 是 有 功 转 ７ ２ Ｖ， 制动 电流约 ４ １ ０ ０ Ａ ） 改造前 由于采用气制动方式 ， ２ ５ ％Ｎ ｅ 时气 矩， 且 和原 来 的转 动 方 位相 异 。 电气 方式 减 速 停 止转 动 的模 式 能够 制 动 加 闸 ， 停 机 解 列 至零 转 速 时 间是 ６分 ２ ７ 秒， 而改 造 后 采用 混 合 使机组因为惯性扭矩来抵达停止转动的需要。 在使用电气模式减速 制 动 方 式 ， ６ ０ ％Ｎ ｅ电气 制 动 ， １ ０ ％Ｎ ｅ 再 气 制 动 加 闸 ，停 机解 列 至 零 停止转动 时 ， 因为转子绕组 中添加 的是恒励 ， 所 以伴 随着转动速度 转速时间是 ４ 分４ ０秒。 在几乎差不多 的水 头下停机制动 ， 改造后 的 的下 降 ， 发 电设施的感应情 况和直轴 电抗都在慢慢的下降 ， 这种情 时间 比改 造 前少 了 １ 分４ ７秒 。 可 见改 造后 的制 动效 果 还是 明显 的 。 况下 ， 发 电设施 的定 子 减速 电流 不变 ， 但 是 速度 会 慢 慢 降低 。 ６结束语 ３ 电气 制 动 的一 般 性 结论 和 对机 组 保 护 的影 响 这 次 的 改革 以及有 关 的 实验 都 是 很成 功 的 ， 电气 形 式 的制 动 设 ３ ． １采 用 定 子三 相 直 接 短 路 ， 转 子 励 磁 方 式 较 为 适用 。制 动 投 备运动稳固可信 ，能够很好 的使发电设备从高速改变到低速度 ， 对 入转速可在额定转速 ４ ０ ％一 ６ ０ ％Ｎ ｅ内选取 。 对于定子制动电流 Ｉ Ｆ一 推力轴承的磨损降低 ，同时还能在很大程度上促进智 能化水准 ， 同 般 可 取发 电机 定 子额 定 电 流 Ｉ ｅ 的 １ ． ０ — １ ． ２ 倍 。对 于 导 叶漏 水量 较 大 时还能够降低平时的检查维修养护的工作。 的常规水轮发 电机机组 ， 要求缩短低转速区的运行 时间 ， 采用增大 ６ ． １伴随着定子制动使用的电流量加多 ， 电气形式 的制动力矩 定 子 制动 电流 的 制动 方 式 效果 较好 。 就会有很强的效果出现 。针对漏水情况少 ， 轴承润滑功能好 的普通 ３ ． ２ 针 对离 心 泵 的转 动 装 置漏 水 量 不 多 ， 轴 承功 能 良好 的 普 通 的由水轮驱动带动发 电的设施 ， 发 电设备中定子制动多使用 的电流 使用的由水轮机驱动 的发电设施 ， 电气方式 的减速停止转动 的投人 最好在 Ｏ ． ８ Ｉ ｅ 一 １ ． ０ Ｉ ｅ 之间 ， 这差不多就能够符合停机所使用 的时间以 数据 大多 是 ５ ０ ％Ｎ ｅ 还有 限定 的 电流 Ｉ ｅ 比较 适 合 。 及制动所使用的时间。 ３ ． ３ 使 用 电 气 以及 机 械 共 同对 设 备 进 行 制 动 是 很 理 想 的 一 种 ６ ． ２ 如 果 是漏 水 情 况 多 ， 轴 承 润 滑功 能很 好 的普 通 由水 轮 驱 动 制动模式 ， 为 了促 进 轴 承 的 润 滑 功 能 ， 转 动 速 度 能 够 降 到转 速 可 降 带 动发 电 的设 备 ， 可 以调 整 制 动 变 压设 备 中 的抽 头 ， 加 大发 电设 备 至１ ５ ％一 ２ Ｏ ％Ｎ ｅ ， 然 后 再投 入 机 械方 式 制动 。 中定 子 制动 所 使用 的电 流量 ， 能 够 减 少低 转 动 速度 的地 方 转 动 的 时 ３ ． ４ 给差动保护产生的作用 ： 对 于五号机组来讲 ， 在 电气 模 式 间抑或使用 电气制动和机械制动联合的形式 ， 当低转动速度在 １ ０ ％ 制动 的情况下会在 回路电流中产生差电流 ， 致使差动保护工作出现 Ｎ ｅ 一 １ ５ ％Ｎ ｅ中时 ， 很适合再次使用机械制动。 失误 ， 所 以， 在 策划过程 中， 要想 到对差动保护产生的作用 ， 以便 能 ６ ＿ ３ 保 障措 施 ： 由于 ｝ ｝ ５机是 远 离 中控 室 ， 并 且 是无 人值 班 ， 关 门 够关闭保护行为 出口。 ． 运行机组 ， 采用计算机监控控制。我们在机组 Ｐ Ｌ Ｃ开机条件程序 中
机组制动系统中电气制动技术的应用分析
在电气制动开关的投入和退出方面， 必须与灭磁 开关的投入和退 出有严格的逻辑关 系， 否则将会导致 定子三相瞬间断路或带 负荷 拉隔 离开关 等严重 事故
的发生。
３ ３ 短 路 制 动 开 关 的 选 择 ．
电气制动一般可在机组额 定转速 的 ６ ％以下 投 ０ 入， 由微机监控 系统 向励磁 系统发 出 电气 制动命令 ， 由励磁系统调节柜 的专 用可编程 控制器 （ Ｌ ）完成 ＰＣ 具体的 电气制动流程控制 。在 电气制动过程 中， 励磁 系统处于恒电流 手动方 式运行 ， 控制励磁系统 向转子 绕组输 出恒定 的励 磁 电流 。励磁 电流 的给定 可通过 人机界面设定， 也可通过 Ａ Ｄ转换实现数 字给定， ／ 实 现调整方 便、 程最优 的 目的。 过
７ 辞 各砷制动力丢 与水轮发电机组转速的关 糸 ． ｆ
会进一步增加， 其最大值一般是出现在机组将停止转 动前的瞬间。 根据电气制动的以上特 点， 了获得最大 的制动 为 力矩， 应充分利用发 电机定子 的容量 ， 使定子 短路 电 流约等于额定 定子 电流 ， 而要 获得额 定定子 电流， 根 据发 电机的短路特性 ， 励磁电流应达到发 电机空载额
定励磁 电流。
２ ７ 电 气制 动 的投 退 要 求 ．
罗昌文 ， 绍军 ， 羊 周小 泉 ： 组制 动 系统 中电 气制动技 术 的应 用分析 机 表２ 电 气制动方式的比较
３ ２ 电 气制 动 控 制 回路 的设 计 ．
・３ ５・
电气制动控制 回路的设 计是否科学合理， 将会对 电气制动过程是否可靠产生严重影响， 因此必须考虑 到要有足够的约束条件和闭锁措施。 对于 电气制动的投入约束条件 ： 机组的停机命令 给 出后断路器在跳 闸位置 ， 机组 无 电气故 障， 机端 电 压小 于 或等 于 １ ９ Ｕ ， 组转 速 小 于 或等 于 ５ ％ ０６ ｎ 机 ０ Ｎｅ导 叶在全 关位置 ， 。 灭磁 开关 在 断开位 置等 条件 。 另外还可 以在相关条 件满足的情况下， 对发 电机组是 否解列 、 机组停机命 令等条件 进行单 独判断来进一步
在水电站中电气自动化技术的运用探讨
在水电站中电气自动化技术的运用探讨
水电站是一种以水力作为能源，通过水库储存和调节水流，利用涡轮机将水的能量转化为电能的装置。
电气自动化技术在水电站中的应用，既提高了水电站的发电效率，又提高了安全可靠性。
电气自动化技术在水电站中的一个重要应用是自动控制系统。
自动控制系统是通过传感器采集水位、流量、温度等参数，并将这些参数传输给控制器，由控制器对水电机组等设备进行自动控制的系统。
通过自动控制系统，水电站可以实现自动调节水位、流量和发电功率等参数，提高了发电效率，减少了人工干预和操作误差，提高了能源的利用效率。
电气自动化技术在水电站中的另一个重要应用是远程监控系统。
远程监控系统利用现代通信技术和计算机网络技术，将水电站的运行状态、设备参数等信息传输到控制中心，实现对水电站运行状态的远程监控和远程操作。
通过远程监控系统，可以及时监测水电站的运行状态，预测设备故障，提前进行维护，减少了人力资源的浪费，提高了水电站的安全可靠性。
电气自动化技术在水电站中还有其他一些应用。
电气自动化技术可以应用于水电站的发电机组控制系统，通过自动调节机组的转速、功率因数等参数，实现对发电机组的自动控制，提高了发电效率。
电气自动化技术还可以应用于水电站的调度系统，通过建立数学模型，实现对水电站的运行计划和调度策略的优化，提高了发电效益。
电气自动化技术在水电站中的运用是十分重要的。
它不仅提高了水电站的发电效率，还提高了安全可靠性，减少了运维人员的工作量。
随着科技的不断进步，电气自动化技术还将继续得到广泛应用，为水电站的运行提供更加高效、安全的支持。
电气自动化技术在水电站中的应用研究措施
电气自动化技术在水电站中的应用研究措施摘要：电气自动化技术是在科技不断发展的基础上产生的，随着水电事业的快速发展，电气自动化在水电站中的应用也越来越广泛同时起到了非常大的作用。
具体的应用方面表现在两个方面，一个是水电站的自动化管理，另一个是水电站的生产方面。
当前的水电站要想实现真正的自动化，就必须对运行发动机组进行相应的电气化改造，这样不仅能够对整个电站的运行情况有效了解而且还能够节省人力物力。
水电站电气自动化的真正实现是需要很多条件的，例如水电站的规模、设备的先进程度等等。
其实水电站的电气化改造的目的就是能够在没有人员操作的情况下，保证水电站各项设备的正常运行。
 关键词：水电站；电气自动化技术；应用一、水电站应用电气自动化的意义 1、提高运作效率 水电站将电气自动化的相关技术引入到自身工作中，可以借助于自动化技术取代传统的人力操作工作，减少工作人员对各项工作的直接参与，对水电站现有人员实施了精简，为工作者提供了更好的劳动环境，有助于管理者对水电站的运行加强管理工作。
而且，人员的非直接参与可以降低因人员操作态度以及技术熟练程度等因素对水电站机械设备运行的影响，继而推动水电站工作实现高标准。
 2、提升运行效益 自动化技术利用计算机辅助开展各项操作以及控制工作，使水电站的运行达到无人值班的运行状态，能够极大地提升其运行效率，使其运行的总成本得以降低。
而且，水电站的高效运行依赖于发电机组的良好工作，因此，工作人员以自动化技术对电网系统的分部状况以及各项工作的具体情况进行精准分析，得出水电站电能的有效负荷数值，选择适当型号、数量的发电机组，时刻保持发电机组的最佳运行状态，能够使水电站在发电机组最小投入的状况下生产最高的电量，从而可以使水电站实现经济化的运行，为水电站工作创造更高的效益。
 3、优化电力运作 水电站中自动化装置通过对发电机组进行实时、动态、自主的监控、保护、调节，可以使发电机组的电压、工频始终处于标准数值中，进而有助于水电站中电网运行的有功以及无功功率的平衡性，可以达到对于电能质量的优化。
在水电站中电气自动化技术的运用探讨
在水电站中电气自动化技术的运用探讨水电站是利用水能转换成电能的重要设施，而电气自动化技术的应用对水电站的运行和管理起到了至关重要的作用。
本文将探讨在水电站中电气自动化技术的运用，包括其优势、应用范围以及存在的挑战。
电气自动化技术在水电站中的运用具有多重优势。
它可以提高水电站的安全性和可靠性。
通过自动化技术，可以实现对水电站设备的全面监控和自动控制，及时发现并处理设备故障，从而避免了由于设备故障引起的安全问题和停电风险。
电气自动化可以提高水电站的运行效率和经济性。
自动化技术可以实现对水电站的全过程自动化控制，减少了人工干预和操作的需求，提高了操作的准确性和效率，降低了操作成本。
电气自动化还可以实现对水电站数据的实时监测和分析，提供数据支持和决策依据，有助于优化水电站的运行和维护。
电气自动化技术在水电站中的应用范围广泛。
在水力发电过程中，电气自动化技术可以应用于水电站的各个环节。
它可以应用于水电站的水源调度和控制。
通过对水库水位、流量等数据的实时监测和分析，可以实现对水电站的自动调度，保证水电站的持续运行和最大效益。
电气自动化技术可以应用于发电机组的控制。
通过对发电机组的电流、电压等参数的实时监控和控制，可以提高发电机组的运行效率和稳定性。
电气自动化技术还可以应用于水电站的配电和输变电系统，实现对电能的传输和分配的自动控制。
电气自动化技术在水电站中的运用也面临一些挑战。
由于水电站设备的复杂性和多样性，对自动化技术的要求也比较高。
在应用电气自动化技术之前，需要对水电站的设备进行充分的调研和分析，确定合适的自动化方案。
电气自动化技术需要依托于信息技术的支持，包括传感器、仪表、自动控制系统等。
这就要求水电站具备先进的信息技术设备和网络，以便实现数据的实时监测和传输。
水电站的自动化还需考虑到安全和环境的因素，避免因自动化技术的应用而带来的安全隐患和环境污染问题。
电气自动化技术在水电站中的应用具有重要的意义。
水电机组电气制动的设计及应用
水电机组电气制动的设计及应用摘要：随着水轮发电机能力的不断提高，大型水轮发电机不断发展和使用，其大规模惯性对水轮发电机的制动提出了很高的要求。
本文研究了水电站电气制动的设计与应用。
研究了水电机组的制动原理后，设计了机组制动参数的选择，分别涉及过载系数的确定、电阻的确定、转子电流的计算和控制角的设计。
通过实际应用，本文设计的水轮发电机组电气制动控制过程可以有效延长水轮发电机组制动系统的寿命，制动电流稳定稳定，满足实际应用的需要。
关键词：水电机组；电气制动；原理分析；设计应用；前言随着大型水轮发电机的不断设计和运行，发电机的转动惯量也在增加，相关的停机问题也越来越严重。
对于三峡机组，转动惯量可达到 4.5 * 10 m³或更高，使停车更加困难。
由于水力发电装置通常在电网中发挥紧急备用和频率调节作用，而且其启动和关闭频率很高，传统的机械制动方法已不能满足水力发电装置目前的控制和运行方法。
因此，研究大型水电机组的电气制动很重要。
弹性电动制动与传统电动制动的区别，在于传统电动制动模式通常使用二极管整流器为发电机提供励磁电流，但这种制动模式需要增加二极管不受控制的整流装置，因此输入成本相对较高柔性电动制动技术最重要的部件是可控硅整流和发动机励磁系统调节器。
该制动方法产生的制动电流是可控的，可以根据制动时的水头速度和漏水量进行控制，从而改变制动。
整个制动过程稳定可靠。
因此，本文总结了水电站电气制动的设计和应用经验。
一、水电机组电气制动概述1.电气制动的概述过去，大多数水轮机发电设施采用机械减速停机，具有稳定运行、易于使用和广泛应用的优点。
如果是气压控制或油压控制，则推力轴承油膜受到保护。
这不仅是刹车，而且是上转子，因此具有两个身份。
为了能够制伏机械制动中存在的不足，在某电厂中五号机组进行实验，装置电气制动设施，不过现在依旧留存着机械制动的设施，开展混合减速停止的活动。
2.电气制动的工作原理断开机组后，定子将输出转子绕组的恒定周期大小的短路电流，短路电流不会改变机组的随机转速，引起定子绕组中铜消耗的制动力矩，直至机组停止减速。
电气制动开关在常规水电站的选择及应用
电气制动开关在常规水电站的选择及应用本文介绍了水轮发电机机组采用电气制动开关的原因、优点，以及电气制动开关的工作原理及参数选择，为电气制动开关在同类机组中的应用提供了参考。
关键字：电制动开关，工作原理，参数选择0 前言水电站在电力系统中一般担任调频、调峰、调相、备用等任务，因此水轮发电机组开停机的次数较多，为保障机组的安全运行，机组停机制动就显得十分重要。
目前，我国大部分常规水电站的机组停机都采用压缩空气操作的机械制动装置，其优点是：运行可靠，使用方便，用气压、油压操作所消耗的能源较少，在制动过程中对推力瓦的油膜有保护作用，既可以用来制动机组，又可以用来顶转子，具有双重功能。
但是，这种制动方式也存在如下的缺点：制动器的制动块磨损较快，制动中产生的粉尘随着循环风进入转子磁轭及定子铁心的通风道，长年累积会减少通风道的快风断面面积，影响发电机的冷却效果。
粉尘与油雾会四处飞落，污染定子绕组妨碍散热，降低绝缘水平增加检修工作量[1] [4]。
为了克服这种缺点，目前在大容量高转速水轮机组，特别是机组启停频繁的抽水蓄能机组上，采用机械制动与电气制动结合的双重制动方式，以期缩短停机时间，提高机组的自动化水平。
1 电气制动开关的工作原理机组解列后，当发电机转速下降到50%～60%额定转速时，在发电机出口合上电气制动开关，并给发电机转子加励磁，依据同步发电机的电枢反应原理，电枢反应的直轴分量仅体现为加磁或者去磁，不反应有功转矩，而电枢反应的交轴分量则体现为一个有功转矩，其方向与原有速度方向相反。
利用这个相反的力矩，可以让机组快速的停下来。
电气制动开关的使用分以下两种情况：（1）电气制动单独使用电气制动单独使用时，一般应在机组转速下降到50%～60%额定转速时投入，制动时间应限制在10min以內。
（2）电气制动与机械制动的配合使用当发电机转速下降到50%额定转速时，电气制动系统投入运行;当转速继续下降到额定转速的10%时，机械制动系统投入运行;制动时间应限制在10min以内。
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水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用
水电站自动化系统在国内已经具备20多年的应用时间，在这20多年里，随着计算机硬件的不断强大，通信技术的迅速发展，软件功能的持续更新，水电站的综合自动化系统也向着更为可靠、功能更为全面的方向迈进，水电站自动化系统的开放性和扩展性以及智能等性能均有了很大的提高。
作为水电站自动化系统中的关键组成，水轮发电机组的电气制动是推动水电站自动化发展的重要条件。
鉴于此，本文主要分析水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究与应用问题。
标签：水轮发电机组的电气制动;水电站自动化;研究;应用
引言
水轮发电机组是水电站自动化系统中的重要组成部分，其功能主要是完成机械能向电能的转换，水轮发电机组的运行质量直接关系到水电站运行的的稳定性和安全性，进而影响到水电站的运行效率。
水轮发电机的制动系统是影响水轮发电机组运行水平的重要因素，传统的制动方式为机械制动，但是其在工作过程中会存在一些弊端。
因此，本文对以电气制动为主要制动方式的水轮发电机组在水电站自动化系统中的应用研究具有重要的实践价值与意义。
1、水轮发电机组的电气制动概述
1.1 水轮机发电机制动系统的功能
水轮发电机组在运行过程中面临的关键问题是制动停机问题，即水轮发电机组在工作过程中会经历较为频繁的起动和停机过程，在起动和停机时对转动惯量的要求较高，因此在短时间内不能自主停下。
然而，当水轮发电机组长时间处于低速远转状态时会威胁到水轮发电机组推力轴承的安全性和稳定性。
因此，水轮发电机制动系统就是为了解决水轮发电机组的起动和停机问题。
1.2 机械制动与电气制动的特点分析
机械制动方式是水轮发电机制动的一般形式，为了避免机组减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损，在机组转速降低到额定转速的25%到35%时，会自动投入制动器，加闸停机。
对没有配备高压油顶起装置的机组，当经历较长时间的停机以后，当再次启动机组前，利用油泵将压力油打入到制动器当中顶起转子，时推力瓦重新建立油膜，从而为推力瓦创造出良好的工作条件。
但是，在采用机械制动方式时具有如下问题：1.产生的金属粉尘会对水轮发电机组造成污染;2.机械故障卡涩;3.存在较多的安全运行隐患。
与机械制动方式相比，电气制定方式具备突出的安全、环保、便捷和高效等应用优势，其制动原理为纯电感电枢反应，如图1所示，即定子绕组中的短路电
流是一个恒定的值，不会随着机组转速的降低而发生变化。
当机组运行在高速区时，水轮发电机转轮的水阻力矩会起到主要的制动作用，当机组运行在转速相对较低的区间时，定子绕组短路铜耗形成的电气制动力矩发挥主要制动作用。
如表1所示，其为三种不同电气制动方式间的对比，其中我国水电站应用较为普遍的电气制动方式为定子三相短路制动方式。
2、水轮发电机组的电气制动在水电站自动化中的应用
2.1 应用案例
某水电站配置8台300MW的电动发电机组，机組相关参数如下：额定功率：300MW，定子额定电压：18KV，定子额定电流：10.692KA，额定励磁电压：330V，额定励磁电流：1818A，转动惯量：3300tm2，制动励磁电流：1090A。
采用电气制动方式和机械制动方式混合的制动系统运行近10年，具有一定的可靠性和稳定性。
2.2 电气制动方式运行控制的基本流程
在接收停机令以后，此时处于运行负荷为0的状态，发电机断路器以及励磁开关依次发生断开操作，此后进行部分保护闭锁，当v<50%vn时，投入电气制动刀，其相关参数如下：最大电压：24KV，额定电压：18KV，额定电流：12000A，在6%额定电压下，设备的关合容量为8000A，三秒内的短时耐受电流为60KA。
在电气制动刀投入以后，投入励磁开关，当v<5%vn时，投入机械制动方式，最后完成停机操作。
因此，电气制动方式的应用可以保证水电站自动化系统运行的稳定性和安全性，同时还可以满足环保的应用要求。
2.3 电气制动方式的应用优势
电气制动与励磁统一规划设计的实现可以减少设备，节省投资，从而保证水电站运行的经济效益。
电气制动方式可以快速有效的实现自动控制，从而进一步推动水电站自动化系统的发展。
其次，电气制动方式运行简单可靠，制动效果良好，无噪音和污染，是一种理想的环保技术。
2.4 电气制动方式应用于水电站自动化系统时要注意的问题
首先，选择合理的，应用性强的短路制动刀是应用电气制动方式的基础。
其次，在设计控制回路的过程中要注意刀闸位置、励磁信息以及电气闭锁等方面的设计。
最后，选择合理的制动电流。
结论
综上所述，通过分析水轮发电机组的电气制动，说明了电气制动方式的特点和优势，通过实际案例分析水轮发电机组的电气制动在水电站自动化中的应用，
说明了电气制动方式的引用在水电站自动化系统中占据重要的地位。
参考文献：
[1]张红. 水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用[D].广西大学，2004.
[2]丘恩华. 计及保护和安全控制的水轮发电机组电气制动方法及应用[D].重庆大学，2014.。