微型水电站控制系统。方案、说明

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微型水电站的控制系统是调节电站主要技术参数所必需的。其中最重要的是液压装置（涡轮转速）的稳定运行、输出电压和电流频率的稳定。

涡轮速度控制

网络连接系统

微型水力发电厂中水轮机的转速必须保持恒定，以便发电机能够产生标准质量的电力，即：频率为 50 Hz，电压为 220-230 伏 (V)。

在连接到公共网络的系统中，主要参数是涡轮机的功率和相应的水流量。在这种情况下，发电机上的负载不是关键问题，因为几乎任何电力都可以传输到消费者的通用网络。

通常，使用导叶（通过改变叶片的位置）或喷嘴上的针阀（对于斗式水轮机）来控制压力池中的水位和调节水流。

隔离系统

在孤立系统中，涡轮机速度的调节变得更加复杂，因为在这里起决定性作用的不是水流参数，而是通过负载中心的功率，即与电器连接或断开相关的电力负载（消耗）。

标准调节器检测速度偏差，并使用导流叶片（通过改变其叶片的位置）或喷嘴上的针阀（在斗式涡轮机的情况下）调节水流。

在孤立的系统中，可能会发生快速的负载变化，并且流量控制变得非常困难。安装飞轮可以在一定程度上使这项任务变得更容易。

负载控制器（适用于 <100 kW 的装置）根据用户负载的变化打开和关闭压载负载，涡轮机流量恒定，因此涡轮机/发电机功率恒定。为此，大多数微型水力发电厂都配备了压载负载形式的电力负载调节器。压载负载旨在吸收隔离系统中微型水力发电站运行期间的多余电力。

例如：微型水力发电厂的功率为5千瓦，但您的电器仅消耗3千瓦。因此，如果发电机没有足够的负载，涡轮机速度将会增加，进而导致系统中电流的电压和频率增加。这种情况会导致水力发电站的发电机和消费者的电器损坏。为了解决这个问题，您可以减少涡轮机的供水量，从而降低其速度，或者打开 2 kW 的额外电器，或者连接这个量的压载负载，从而增加发电机的负载，从而增加涡轮机的负载。一旦负载增加并超过例如上述3kW，则镇流器负载中的消耗将相应减少，使得系统中的总消耗为5kW。

镇流器负载

镇流器负载应理解为一些不可用的负载，其提供一些消费者之间的自动电力重新分配，例如，各种家用电器（图33）。

微型水电站控制系统
图 33。使用镇流器负载方案

压载负载的优点是将机电装置完全排除在涡轮机速度稳定系统之外。这样的控制系统可以具有较高的速度，这将对电源的输出电压的质量产生积极的影响。由于水轮发电机旋转频率的稳定，一般工业发电机都可以使用，而发电机转子的机械强度没有很大余量。

作者：Kartanbaev B.A.、Zhumadilov K.A.、Zazulsky A.A.

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