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【摘 要】 随着电能需求量的不断增大，电力的发电设备也在不断地进步与改进，为了更好的满足现在供电的要求，发电机并网技术运行逐渐成为主流，本文将对水电站发电机并网运行的几种状态进行浅要分析。
【关键词】 水电站；发电机；并网运行；状态
一、前言
随着社会的发展科学的进步，电力资源已经成为我们身边离不开的重要资源之一。然而对于发电站电力需求的增加也迫使着人们对发电机进行不断的改进与完善。为了提高发电机的稳定性以及发电机的工作效率，发电机并网运行技术被运用到水电站进行发电作业。下面我将对发电机并网运行的几种状态进行简要解说。
二、存在的問题
并网时很难把握好同期时间，冲击电流大，导致电网及机组的剧烈振荡，给电网及机组带来严重的危害。丰水发电期间，由于某种原因并网运行突然转为脱网运行，在沿线负荷较轻的情况下，沿线用户的用电器将承受着较高的电压，致使用户的用电器承受过电压，甚至有可能被烧毁。
枯水期间，由于某种原因并网运行突然转为脱网运行，沿线负荷较重，就会出现功率缺额。当出现无功功率缺额时，电压会降低，当降到或者低于70%额定电压时，空气开关失压脱扣开关跳闸。当出现有功功率缺额时，电压下降不大，空气开关未能跳闸，致使机组及线路上的用电器，特别是电动机有可能损坏。
小型水电站均采用手动开停机，当满负荷运行时，由于某种原因，机组本身空气开关跳闸，关机不及时，容易造成飞逸转速，致使机组在高转速作用下引起机械损坏，在高电压作用下易引起绝缘损坏。
三、水电站发电机并网运行的状态的概述
水电事业的发展，绝大多数水电站都与大电网并网运行，解决了过去电站孤立运行时带来的一系列问题，如供电可靠性差、电能质量差、带负载能力差等。水电站的供电可靠性不高，为了解决自身存在的问题，提高小水电站的稳定性和工作效率，水电站的发电机实行了并网运行的措施，水电站的发电机会以几种运行状态持续、正常的运行，为人们生产生活的用电贡献自己力所能及的力量，并确保小水电站的发电机在并网运行状态下能够正常的运行。
1.发电机的运行状态
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。
由于不平衡的功率会严重影响电力系统的功率和电压，严重影响小水电站的工作效率，而小水电站中的发电机在并网运行之后，就能即时的向电力系统传送电量了，能够有效的平衡电力系统的功率，保证发电机的发电、供电、传送电都能够同时完成。发电机在日常的工作运行过程中，如果出现负荷过大的现象，工作人员可以及时的对发电机的负荷情况作出调整，以保证发电机功率的平衡。水电站多是使用凸极式同步的发电机进行日常的发电工作，工作人员可以通过调速器调节电动机的转动和励磁电流的改变来实现对发电机负荷调整的目的。
一般情况下，小水电站都是通过调整发电机组的励磁电流来对发电机组的无功功率进行调整，也就是对励磁机中磁场变阻器的阻值进行调大或者调小，来实现对发电机组无功功率的调整。小水电站在正常的并网运行状态下，当发电机组的功率因数是0.8时，就说明这个发电机组会向电力系统传输100kw的有功功率，同时，也会产生750KVar左右的无功功率。为了确保小水电站中发电机组能够正常的运行，发电机组的功率因数一般都控制在0.95以下，否则将会造成小水电站发电机组的滞后运行。电站可以根据调度的要求和需求的变化对发电机功率进行调整，以使发电机的发电量和传送的电量能够满足人们生产和生活的用电需求，提高发电机的工作效率。
2.调相运行状态
所谓调相运行就是发电机不向电网输送有功，只向电网输送无功。为了平衡系统的无功，一般电力系统都有专门的调相机，以补偿系统无功的需要。在农村电网，也可采用水轮发电机作调相运行，如一些径流式电站或枯水期水源不足的电站，便可用来作调相机。机组由发电机转为调相运行时，一般先将有功负荷减到零时，然后导水叶全关，但机组不与系统解列，由电网带动机组旋转，转子继续励磁，从而向系统发送无功功率。发电机要维持运转，必需消耗一定的有功，可向电网吸收有功维持运转，通过调节励磁，输出无功。发电机在作调相运行时，一般是吸收1kw有功发出6-8kVar无功。
3.进相运行状态
当发电机励磁系统由于故障，或认为降低发电机的励磁电流过多，使发电机由感性无功功率变为吸收系统感性无功功率，定子电流由滞后于极端电压变为超前于机端电压运行，这就是发电机的进相运行。进相运行也是现场经常提到的欠励运行。此时，由于转子主磁通降低，引发发电机的励磁电势降低，使发电机无法向系统送出无功功率，进相程度取决于励磁电流降低的程度。发电机发生了进相运行要根据不同情况处理：（1）如果由于设备原因引起进相运行，只要发电机尚未出现振荡或失步，可适当降低发电机的有功负荷，同时提高励磁电流，使发电机脱离进相状态，然后查明励磁电流降低的原因。（2）由于设备原因不能使发电机恢复正常运行时，应及早解列。（3）制造厂允许或经过专门试验确定能进相运行的发电机，如系统需要，在不影响电网稳定运行的前提下，可将功率因数提高到1或在允许的进相状态下运行。
4.失磁运行状态
同步发电机失去直流励磁，称为失磁。发电机在并网运行中，若励磁开关误跳或励磁回路断线，导致励磁消失，这时发电机转子受到制动电磁力矩将趋近于0，而输入的机械力矩M不变，这将使转子转速高于同步速。由于发电机与电网并列运行，其定子旋转磁场的同步速不变，则与转子间产生了转差。即定子磁场将以转差速度切割转子，在转子线圈和转子表面感应出交变电势与电流，其定子磁场与感应电流相互作用，根据电磁力定律又会产生一个制动力矩，称为异步力矩，这与三相异步电动机在转子上产生的电磁力矩相似，只不过异步机中产生的是驱动电磁力矩。 发电机输入的外力矩在克服异步力矩的过程中作功，这两个力矩又将处于新的平衡。失磁后，经过同步振荡进入异步运行状态，发电机在异步运行状态下，以低滑差s与电网并列运行，从系统吸取无功功率建立磁场，向系统输送一定的有功功率，是一种特殊的运行方式。另外，发电机失磁运行时还会使转子产生局部高温，定子中也将出现脉动电流，使发电机产生振动。由于很多小水电站都未安装失磁保护，在并网运行中，若发生失磁，运行人员可根据以下一些现象判断：如励磁电流为0；定子电流指示升高，指针摆动；功率表指示降低，指针摆动；功率因数表由滞后变为超前。当判明故障后，应迅速关闭进水闸门，并将发电机解列并做相应处理。
四、四种状态总分析
水电站的发电机并网后将会出现发电机运行、调相运行、进相运行、失磁运行，其运行状态的变化及能量关系的转化与单机运行时有较大的不同。前三种如按其需要进行调节都属正常运行状态，但其相应参数要控制在规定范围内。失磁运行属于不正常运行状态，又容易被运行人员忽视，因发电机可能还在向电网输送有功。因此要求运行人员了解和掌握发电机并网运行的基本运行状态，懂得在运行过程中的电势平衡与力矩平衡，在实际工作中加强对发电机运行状态的监视，按系统需要发送有功、无功，为电力系统提供高品质的电力能源。由于我们现实中的的小水电站的运行管理人员水平参差不齐，往往很多人经过匆忙的上岗培训就进入小水电的管理运行工作了，所以我想在平时的工作中以及工作之余，我们要提高思想认识，不仅要加强对基本电气理论知识的学习，而且要学有所用，为水电站的安全、经济运行作贡献。
五、结束语
根据上文我们不难发现，水电站发电机虽然提高了工作效率和工作稳定性，但其中还有许多的缺点和隐患。为了杜绝危险和意外的发生除了从科技上不断创新和发展还要提高发电运行工作人员的专业素养，任何时候都要保证安全的第一。这样才能让电资源更好地提高我们的生活品质，为我们的生活提供更多便捷。
参考文献：
[1]周玉玲.小水电站运行中發电机并网运行的几种状态.科技致富向导-2013年21期
[2]宁仕颖.小水电站存在的问题及其发电机并网运行的状态分析.今日科苑-2010年14期
[3]赵鑫.论小水电站运行中发电机并网运行的几种状态.商情-2010年3期
[4]杨琳.论小水电站运行中发电机并网运行的几种状态.科技致富向导-2012年9期
【关键词】 水电站；发电机；并网运行；状态
一、前言
随着社会的发展科学的进步，电力资源已经成为我们身边离不开的重要资源之一。然而对于发电站电力需求的增加也迫使着人们对发电机进行不断的改进与完善。为了提高发电机的稳定性以及发电机的工作效率，发电机并网运行技术被运用到水电站进行发电作业。下面我将对发电机并网运行的几种状态进行简要解说。
二、存在的問题
并网时很难把握好同期时间，冲击电流大，导致电网及机组的剧烈振荡，给电网及机组带来严重的危害。丰水发电期间，由于某种原因并网运行突然转为脱网运行，在沿线负荷较轻的情况下，沿线用户的用电器将承受着较高的电压，致使用户的用电器承受过电压，甚至有可能被烧毁。
枯水期间，由于某种原因并网运行突然转为脱网运行，沿线负荷较重，就会出现功率缺额。当出现无功功率缺额时，电压会降低，当降到或者低于70%额定电压时，空气开关失压脱扣开关跳闸。当出现有功功率缺额时，电压下降不大，空气开关未能跳闸，致使机组及线路上的用电器，特别是电动机有可能损坏。
小型水电站均采用手动开停机，当满负荷运行时，由于某种原因，机组本身空气开关跳闸，关机不及时，容易造成飞逸转速，致使机组在高转速作用下引起机械损坏，在高电压作用下易引起绝缘损坏。
三、水电站发电机并网运行的状态的概述
水电事业的发展，绝大多数水电站都与大电网并网运行，解决了过去电站孤立运行时带来的一系列问题，如供电可靠性差、电能质量差、带负载能力差等。水电站的供电可靠性不高，为了解决自身存在的问题，提高小水电站的稳定性和工作效率，水电站的发电机实行了并网运行的措施，水电站的发电机会以几种运行状态持续、正常的运行，为人们生产生活的用电贡献自己力所能及的力量，并确保小水电站的发电机在并网运行状态下能够正常的运行。
1.发电机的运行状态
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。
由于不平衡的功率会严重影响电力系统的功率和电压，严重影响小水电站的工作效率，而小水电站中的发电机在并网运行之后，就能即时的向电力系统传送电量了，能够有效的平衡电力系统的功率，保证发电机的发电、供电、传送电都能够同时完成。发电机在日常的工作运行过程中，如果出现负荷过大的现象，工作人员可以及时的对发电机的负荷情况作出调整，以保证发电机功率的平衡。水电站多是使用凸极式同步的发电机进行日常的发电工作，工作人员可以通过调速器调节电动机的转动和励磁电流的改变来实现对发电机负荷调整的目的。
一般情况下，小水电站都是通过调整发电机组的励磁电流来对发电机组的无功功率进行调整，也就是对励磁机中磁场变阻器的阻值进行调大或者调小，来实现对发电机组无功功率的调整。小水电站在正常的并网运行状态下，当发电机组的功率因数是0.8时，就说明这个发电机组会向电力系统传输100kw的有功功率，同时，也会产生750KVar左右的无功功率。为了确保小水电站中发电机组能够正常的运行，发电机组的功率因数一般都控制在0.95以下，否则将会造成小水电站发电机组的滞后运行。电站可以根据调度的要求和需求的变化对发电机功率进行调整，以使发电机的发电量和传送的电量能够满足人们生产和生活的用电需求，提高发电机的工作效率。
2.调相运行状态
所谓调相运行就是发电机不向电网输送有功，只向电网输送无功。为了平衡系统的无功，一般电力系统都有专门的调相机，以补偿系统无功的需要。在农村电网，也可采用水轮发电机作调相运行，如一些径流式电站或枯水期水源不足的电站，便可用来作调相机。机组由发电机转为调相运行时，一般先将有功负荷减到零时，然后导水叶全关，但机组不与系统解列，由电网带动机组旋转，转子继续励磁，从而向系统发送无功功率。发电机要维持运转，必需消耗一定的有功，可向电网吸收有功维持运转，通过调节励磁，输出无功。发电机在作调相运行时，一般是吸收1kw有功发出6-8kVar无功。
3.进相运行状态
当发电机励磁系统由于故障，或认为降低发电机的励磁电流过多，使发电机由感性无功功率变为吸收系统感性无功功率，定子电流由滞后于极端电压变为超前于机端电压运行，这就是发电机的进相运行。进相运行也是现场经常提到的欠励运行。此时，由于转子主磁通降低，引发发电机的励磁电势降低，使发电机无法向系统送出无功功率，进相程度取决于励磁电流降低的程度。发电机发生了进相运行要根据不同情况处理：（1）如果由于设备原因引起进相运行，只要发电机尚未出现振荡或失步，可适当降低发电机的有功负荷，同时提高励磁电流，使发电机脱离进相状态，然后查明励磁电流降低的原因。（2）由于设备原因不能使发电机恢复正常运行时，应及早解列。（3）制造厂允许或经过专门试验确定能进相运行的发电机，如系统需要，在不影响电网稳定运行的前提下，可将功率因数提高到1或在允许的进相状态下运行。
4.失磁运行状态
同步发电机失去直流励磁，称为失磁。发电机在并网运行中，若励磁开关误跳或励磁回路断线，导致励磁消失，这时发电机转子受到制动电磁力矩将趋近于0，而输入的机械力矩M不变，这将使转子转速高于同步速。由于发电机与电网并列运行，其定子旋转磁场的同步速不变，则与转子间产生了转差。即定子磁场将以转差速度切割转子，在转子线圈和转子表面感应出交变电势与电流，其定子磁场与感应电流相互作用，根据电磁力定律又会产生一个制动力矩，称为异步力矩，这与三相异步电动机在转子上产生的电磁力矩相似，只不过异步机中产生的是驱动电磁力矩。 发电机输入的外力矩在克服异步力矩的过程中作功，这两个力矩又将处于新的平衡。失磁后，经过同步振荡进入异步运行状态，发电机在异步运行状态下，以低滑差s与电网并列运行，从系统吸取无功功率建立磁场，向系统输送一定的有功功率，是一种特殊的运行方式。另外，发电机失磁运行时还会使转子产生局部高温，定子中也将出现脉动电流，使发电机产生振动。由于很多小水电站都未安装失磁保护，在并网运行中，若发生失磁，运行人员可根据以下一些现象判断：如励磁电流为0；定子电流指示升高，指针摆动；功率表指示降低，指针摆动；功率因数表由滞后变为超前。当判明故障后，应迅速关闭进水闸门，并将发电机解列并做相应处理。
四、四种状态总分析
水电站的发电机并网后将会出现发电机运行、调相运行、进相运行、失磁运行，其运行状态的变化及能量关系的转化与单机运行时有较大的不同。前三种如按其需要进行调节都属正常运行状态，但其相应参数要控制在规定范围内。失磁运行属于不正常运行状态，又容易被运行人员忽视，因发电机可能还在向电网输送有功。因此要求运行人员了解和掌握发电机并网运行的基本运行状态，懂得在运行过程中的电势平衡与力矩平衡，在实际工作中加强对发电机运行状态的监视，按系统需要发送有功、无功，为电力系统提供高品质的电力能源。由于我们现实中的的小水电站的运行管理人员水平参差不齐，往往很多人经过匆忙的上岗培训就进入小水电的管理运行工作了，所以我想在平时的工作中以及工作之余，我们要提高思想认识，不仅要加强对基本电气理论知识的学习，而且要学有所用，为水电站的安全、经济运行作贡献。
五、结束语
根据上文我们不难发现，水电站发电机虽然提高了工作效率和工作稳定性，但其中还有许多的缺点和隐患。为了杜绝危险和意外的发生除了从科技上不断创新和发展还要提高发电运行工作人员的专业素养，任何时候都要保证安全的第一。这样才能让电资源更好地提高我们的生活品质，为我们的生活提供更多便捷。
参考文献：
[1]周玉玲.小水电站运行中發电机并网运行的几种状态.科技致富向导-2013年21期
[2]宁仕颖.小水电站存在的问题及其发电机并网运行的状态分析.今日科苑-2010年14期
[3]赵鑫.论小水电站运行中发电机并网运行的几种状态.商情-2010年3期
[4]杨琳.论小水电站运行中发电机并网运行的几种状态.科技致富向导-2012年9期