图1

　　1　小型水电站事故照明设施现状

　　小型水电站因其装机容量小，有关设施也就较为简单。不少电站为了减少工程造价及日常维护工作量，对电站的事故照明都未作认真的安排。一旦遇到电网拉闸，或其他有关电气事故，引起发电机组自动跳闸与电网解列时，就使电站的厂用电源自行消失，造成全厂停电一片漆黑的状况。运行人员无法及时、准确地对事故进行处理，往往使事故扩大、损失增加，对电站的经济、安全运行十分不利，必须设法予以解决。若为此类小型水电站增设以蓄电池供电的事故照明备用电源系统，不仅要投入一笔可观的资金，而且还要增加平时的运行维护工作量。笔者经过一些调查分析和计算，认为利用永磁发电机的富余容量，作为电站事故照明应急电源是经济可行的。

　　2　事故照明应急装置的设想

　　我们都知道一般单机800kW及以上的水轮发电机组都设置有自动调速器，调速器的飞摆电动机一般都是由发电机所配带来的永磁发电机直接供电的。笔者认为当电站发电机组因事故跳闸与电网解列，造成全厂停电，厂用电消失时，只要发电机组仍在继续旋转，则永磁发电机仍可继续输出应有的功率。故只要永磁发电机具有足够的富余容量，便可作为事故照明应急电源之用。应根据永磁发电机的额定出力、飞摆电动机和转速继电器要消耗的功率、有关连接导线等要消耗的功率进行验算，看永磁发电机的富余容量能否满足事故照明应急之需。

　　3　永磁发电机富余容量的验算

　　对永磁发电机富余容量的验算，可通过下式进行：

　　P=P永-(P摆+P转)K(1)

　　式中，P永磁发电机的富余容量(W);

　　P摆飞摆电动机的额定功率(W);

　　P转转速继电器要消耗的功率(W);

　　K计算系数，考虑到有关连接导线、接头等需要消耗一部分功率，故K值为大于1的计算系数(一般可取为1.1～1.2，本文取K=1.15)。

　　4　事故照明应急装置自动投入

　　事故照明应急装置必须具有及时自动投入的功能，否则就难以满足要求。为此，需要在事故照明应急装置回路中，接入1台当电站厂用电消失时便能瞬时自动投入的低压控制电器，方可达到目的。常见的具有这类功能的低压电器有：接触器、继电器及自动空气开关等。经比较，笔者认为不论从设备单价、结构尺寸、具有的功能及安装接线等方面来看，采用具有3对以上常闭接点，且该常闭接点具有足够的通流容量，其控制线圈(电压线圈)为380V的中间继电器为好。事故照明应急装置可由三极闸刀开关、低压熔断器和中间继电器等设备组成。将中间继电器的控制线圈(电压线圈)并接于电站380V厂用电母线上，其常闭接点则分别串接在事故照明应急装置的三相线路中。电站正常运行时，厂用电母线上有正常电压存在，中间继电器控制线圈( 电压线圈)承受到正常电压，其常闭接点呈断开状态，使事故照明应急装置处于退出运行状况。当电站因某种事故引起厂用电自行消失时，并接于厂用电母线上的中间继电器控制线圈失去电压，其常闭接点瞬时闭合，将事故照明应急装置自动投入运行，供电站事故照明用。这样运行人员便可及时、准确地对事故作出正确处理，并使发电机组处于空载运行状况以维持事故照明。

　　5　应用实例

　　某小型水电站装机21000kW，发电机配带有三相交流TY49.3/138P型永磁发电机，其有关额定参数为：Ve=220V、fe=50Hz、Se=2.2kVA、cosφe=0.4。水轮机调速器有关参数为：飞摆电动机额定功率P摆=250W(调速器菱形飞摆实际上消耗的功率要小于250 W)、额定转速ne=1500r/min、额定频率fe=50Hz;转速继电器所需功率P转=100W。

　　则由式(1)可求得永磁发电机的富余功率值为：P=P永-(P摆+P转)K=22000.4-(250+100)1.15=477.5(W)。

　　可见永磁发电机还有477.5W的富余容量可供给事故照明应急之用，每相可装设100W的事故照明负荷。因永磁发电机Ve为220V、fe为50Hz，故照明灯具可采用普通交流220V、50Hz的灯具。

　　本电站共装有两台机组，枯水期不能保证两台机组都能同时投入运行，为了确保事故照明应急装置在电站任何运行状况下均能满足要求，必须使两台永磁发电机的富余容量互为备用。故需将两台永磁发电机的富余容量都引至事故照明应急装置处，用一台双投闸刀开关将它们连接成一个完整的装置。则在枯水季节或水量不足时，电站可根据机组投运情况，将双投闸刀开关投向正在运行的机组即可。

　　本电站正常运行时厂用电为交流380V电源，所以该事故照明应急装置可采用JZ7型中间继电器，因为该系列中间继电器有控制线圈电压为380V、其常闭接点一共有4对且过流能力均为5A的产品可供选用。双投闸刀开关可采用HK230/3型，具有倒顺功能的开启式负荷开关(闸刀开关)，若从市面上一时难以购得合适的双投闸刀开关，可自行将类似开关稍作改制成为合用的双投闸刀开关。这种事故照明应急装置原理接线如图1所示。