【摘要】在我國(guó)目前的電力應(yīng)用系統(tǒng)中，水力發(fā)電在其中占據(jù)著重要地位，因此國(guó)家對(duì)水力發(fā)電機(jī)的整體運(yùn)行也有了更高的要求；但近年來(lái)，由于水力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中的一系列不穩(wěn)定情況，影響了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)揮功能，無(wú)法提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因此本文根據(jù)水力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題作相關(guān)闡述，提出實(shí)際解決方案。

【關(guān)鍵詞】水力發(fā)電機(jī)組；穩(wěn)定性；運(yùn)行問(wèn)題

在我國(guó)廣袤的地域上，遍布的河川為我們提供了極其豐富的水資源，水作為最清潔的一種發(fā)電資源，為全世界提供了五分之一的電力，因此其穩(wěn)定安全的運(yùn)行對(duì)水力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的地位有著極為重要的影響。但隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)電量與日俱增，對(duì)水力發(fā)電的高需求導(dǎo)致其穩(wěn)定性不夠，無(wú)法進(jìn)行有效的控制，使水力發(fā)電機(jī)組的工作效率和質(zhì)量也在不斷降低；另一方面，由于風(fēng)能、核能在發(fā)電應(yīng)用中的比重不斷增加，使得水力發(fā)電機(jī)組處在一種較為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境中。因此只有正確認(rèn)識(shí)到目前發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中的穩(wěn)定問(wèn)題，才能做出行之有效的對(duì)策。

一、水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的穩(wěn)定性問(wèn)題

為了解決水力發(fā)電機(jī)組所存在的穩(wěn)定性問(wèn)題，以下從水力、機(jī)械和電氣三個(gè)方面分別作問(wèn)題詳述。

1.1水力方面：因?yàn)樗υO(shè)備的故障而導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行的不穩(wěn)定也是存在的，尤其是當(dāng)以下故障發(fā)生時(shí)：①葉道渦設(shè)備故障 一般為了提高機(jī)組的綜合性能，水輪的轉(zhuǎn)輪在設(shè)計(jì)上會(huì)傾向讓葉片包角以及葉道的長(zhǎng)度增加，讓在葉道里的漩渦更容易集聚；因此通常要求將葉道渦發(fā)展點(diǎn)間相互連線的葉道渦發(fā)展線必須要遠(yuǎn)離機(jī)組運(yùn)行區(qū)，避免水輪機(jī)在高水頭作運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。②卡門渦的設(shè)計(jì)問(wèn)題 卡門渦是指液體繞過(guò)固態(tài)物體時(shí)，物體在尾流的左右兩側(cè)會(huì)形成一種相互交替、相反旋轉(zhuǎn)方向的對(duì)稱漩渦；若卡門渦的頻率與水輪機(jī)零件的頻率相近，就會(huì)產(chǎn)生共振從而造成危險(xiǎn)。③尾水管渦帶 當(dāng)水輪機(jī)沒(méi)有以最優(yōu)工況行運(yùn)時(shí)，尾水管里會(huì)出現(xiàn)反向渦帶，從而導(dǎo)致管內(nèi)水壓的脈動(dòng)，最終使得運(yùn)行機(jī)組噪聲、擺動(dòng)、振動(dòng)等狀況。

1.2機(jī)械方面：在現(xiàn)代的水力發(fā)電機(jī)組中，因?yàn)闄C(jī)械方面所造成的原因也占據(jù)著不可忽視的一部分，具體表現(xiàn)在：①機(jī)組軸線不同心 發(fā)電機(jī)組上端軸彎曲、偏心或軸線曲折，定子轉(zhuǎn)子以及軸與轉(zhuǎn)子的中心體不同心。②動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的質(zhì)量不平衡 機(jī)組在運(yùn)行過(guò)一段時(shí)間以后，由于振動(dòng)導(dǎo)致各部分零件產(chǎn)生位移、松動(dòng)從而形成質(zhì)量上不平衡；在根據(jù)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況中，由于轉(zhuǎn)子的上下部分在不同方位上的配重，可能還會(huì)出現(xiàn)不平衡力偶。③機(jī)組用于支撐的軸系剛度不足 用于機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度若是不足，會(huì)在外力的作用下發(fā)生較大的變形，相反若是動(dòng)態(tài)的剛度不足，則會(huì)在外部不平衡力的作用下，是機(jī)組頻率變低，產(chǎn)生振動(dòng)。

1.3電氣方面：在現(xiàn)階段中，影響水力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題中，電氣方面所存在的問(wèn)題極為突出，其主要表現(xiàn)為：①靜態(tài)氣隙不均勻 由于發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子不圓或不同心所造成的氣隙不均勻，當(dāng)最小氣隙的位置固定后，即為靜態(tài)氣隙不均勻；而氣隙的不均勻會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)不均，在定子與轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生不同周期性的變磁拉力，從而引起發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)。②動(dòng)態(tài)氣隙不均勻 由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極在運(yùn)行中很容易松動(dòng)，從而造成氣隙在運(yùn)行中不均勻而產(chǎn)生振動(dòng)。③因分?jǐn)?shù)槽產(chǎn)生的次諧波 當(dāng)次諧波和主機(jī)磁場(chǎng)相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列小于主級(jí)磁場(chǎng)級(jí)數(shù)的行波，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。④定子鐵心不固定 當(dāng)定子鐵心的壓緊力不足時(shí)，在發(fā)電機(jī)組一段時(shí)間的運(yùn)行下，經(jīng)過(guò)電磁力的作用，可能會(huì)導(dǎo)致鐵心沖片變得松動(dòng)，在熱力作用之下，鐵心受熱膨脹到一定程度會(huì)受到機(jī)座約束，因此變得不協(xié)調(diào)而形成瓢曲；鐵心瓢曲和沖片松動(dòng)都是造成發(fā)電機(jī)噪聲、振動(dòng)的主要原因。⑤不對(duì)稱的三相負(fù)荷運(yùn)行 在水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，由于定子單項(xiàng)的接地或者兩相間突發(fā)性短路時(shí)，會(huì)造成定子三相負(fù)荷不對(duì)稱，但這種情況是無(wú)法避免的；由于不對(duì)稱而產(chǎn)生的負(fù)序電流引起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，無(wú)論是較大還是較小的氣隙由于定子間不同大小的作用力而引起轉(zhuǎn)子和機(jī)座振動(dòng)。

二、改善發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性的對(duì)策

針對(duì)發(fā)電機(jī)組在水力、機(jī)械、電氣方面具有代表性的相關(guān)問(wèn)題，以下分別作出不同的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)策。

2.1水力問(wèn)題的對(duì)策：機(jī)組在水力方面運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)水流的共性作分析，通過(guò)減少相對(duì)應(yīng)設(shè)備的厚薄程度來(lái)防止設(shè)備可能產(chǎn)生共振的幾率，為了防止不同地區(qū)的不同水流可能會(huì)出現(xiàn)的損失，盡量避免此類設(shè)備在特定地區(qū)的使用；但主要以水力設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)損壞為防控方向，同時(shí)提高設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量與安裝質(zhì)量，才是提高機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的根本。

2.2機(jī)械問(wèn)題的對(duì)策：機(jī)械是發(fā)電機(jī)組組成的根本，因此要保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，就要保證機(jī)械設(shè)備的精度與質(zhì)量；首先要確定機(jī)械的制造與安裝工作，在工作中出現(xiàn)的問(wèn)題作專項(xiàng)處理；對(duì)于引進(jìn)的設(shè)備對(duì)其運(yùn)行時(shí)候的狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)評(píng)定，讓機(jī)組在運(yùn)行中的穩(wěn)定得到充分保障，做到具體問(wèn)題具體分析。

2.3電氣問(wèn)題的對(duì)策：電氣問(wèn)題多是因?yàn)樵O(shè)備故障而引發(fā)電氣牽引出的磁場(chǎng)不均，從而導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故，因此在電氣設(shè)備安裝運(yùn)行時(shí)，對(duì)其實(shí)際情況作評(píng)估并精確測(cè)量，或通過(guò)額外增加的設(shè)備，同時(shí)提高機(jī)組的設(shè)計(jì)質(zhì)量，選用性能、剛度良好的材料，從而穩(wěn)定磁極部位，避免產(chǎn)生振動(dòng)。

三、結(jié)語(yǔ)

水力發(fā)電在我國(guó)的運(yùn)用中已經(jīng)走過(guò)了一百年，而我國(guó)通過(guò)水力進(jìn)行發(fā)電的總量已經(jīng)成為世界之首，未來(lái)若要提升水力發(fā)電在發(fā)電項(xiàng)目中的比重，就要不斷提高機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，無(wú)論是從水力問(wèn)題、機(jī)械問(wèn)題還是電氣問(wèn)題深入著手分析，都要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)解決，從問(wèn)題根本切入，做到具體問(wèn)題具體分析；有效的提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定才能實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電的長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)效益，才能為水力發(fā)電的行業(yè)提供更多可靠的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬維旺. 水力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行研究論述[J]. 水能經(jīng)濟(jì)， 2017（1）：18-18.

[2]張旭紅. 大中型水力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行分析[J]. 科研， 2017（1）：00232-00233.

[3]金傳星. 水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與故障探究[J]. 工業(yè)c， 2016（1）：00191-00191.