發(fā)電機多種異常狀態(tài)及危害 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機單機容量的不斷增加，大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對發(fā)電機的可靠性、性要求越來越高。發(fā)電機的運行對保證柴油發(fā)電機組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運行狀態(tài)發(fā)生的機率更大，比如定子繞組過負荷、發(fā)電機失磁、失步，發(fā)電機逆功率運行，非全相運行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機的異常運行及保護是很有必要的。由于大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。本文針對大型發(fā)電機非全相運行進行了分析研究，采用對稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進行了仿真，驗證了理論分析的結(jié)果。同時，就發(fā)電機組非全相保護存在的問題提出了改進方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運行故障時的一些處理方法： 1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運行的發(fā)電機，當采用直流勵磁機時，應(yīng)在滅磁開關(guān)斷開時同時斷開發(fā)電機斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機也應(yīng)裝設(shè)失磁保護。對于水輪發(fā)電機，保護動作于解列滅磁；對于柴油發(fā)電機，保護動作于減出力，以便縮短異步運行時間盡快恢復(fù)同步運行，在不允許繼續(xù)異步運行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護動作于解列滅磁。 2、定子過電流或過負荷保護 在定子繞組、勵磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時限和反時限過負荷保護。定時限過負荷保護動作于信號或自動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護 對于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機，宜裝設(shè)逆功率保護。保護帶時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開發(fā)電機斷路器，汽輪機甩負荷。減出力，是指將原動機出力減到給定值。程序跳閘，對柴油發(fā)電機來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁。對水輪發(fā)電機，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機斷路器滅磁。 4、發(fā)電機失步保護對于容量在300KW及以上的發(fā)電機，需裝設(shè)失步保護，保護動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機的勵磁，或減少該失步電機的有功出力，進而將其牽入同步。動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運行保護 發(fā)電機變壓器組的非全相運行故障，大多數(shù)發(fā)生在機組解列、并列的操作過程中，正確地進行機組解列或并列的操作是大幅度地減少因負序電流燒損發(fā)電機轉(zhuǎn)子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機勵磁、穩(wěn)定機組轉(zhuǎn)速、減少機組出力、控制定子電流的原則，嚴格按照合理順序進行操作和調(diào)整，完全可以把負序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。所以在下面的章節(jié)中我將重點分析發(fā)電機非全相運行及其相應(yīng)的保護措施。 非全相運行時，由于發(fā)電機組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同，非全相運行時的故障特征是不同的，所以對非全相運行進行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運行一般采用對稱分量法來分析計算。對稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負序和零序三組三相對稱的電流(或電壓)，這三組各自獨立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量，每組對稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機組非全相運行時的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對于保護機組與系統(tǒng)的運行有著非常重要的意義。

交流發(fā)電機和發(fā)電機組額定值的定義 交流發(fā)電機上的kVA額定值主要受繞組絕緣系統(tǒng)的熱能力控制 交流發(fā)電機的額定值定義了其向連接負載提供電力的能力。額定值以kVA為單位，并且是在發(fā)電機組應(yīng)用中交流發(fā)電機選型的起點。雖然在選型和選擇過程中還必須考慮其他因素，但本文討論的主題包括額定值和占空比的定義、行業(yè)中使用的術(shù)語以及這如何為協(xié)助GOEM為其發(fā)電機組選擇合適的交流發(fā)電機提供信息。 交流發(fā)電機額定值 交流發(fā)電機的kVA額定值主要取決于繞組絕緣系統(tǒng)的熱容量和所需的預(yù)期使用壽命。對于給定的使用壽命，絕緣等級越高，交流發(fā)電機運行時的熱量越高。 下表列出了用于對絕緣系統(tǒng)的性能進行分類的字母和相應(yīng)的標稱工作溫度。 現(xiàn)代繞組絕緣的行業(yè)標準是低壓系統(tǒng)為H級（<1kV），中壓和高壓系統(tǒng)為F級（>1kV）。 然而，應(yīng)該注意的是，分配給絕緣系統(tǒng)等級的字母不一定與交流發(fā)電機額定的溫升等級相同。如果交流發(fā)電機上的kVA額定值導(dǎo)致運行溫度低于絕緣系統(tǒng)的標稱容量，則運行壽命會延長。相反，如果kVA額定值導(dǎo)致高于絕緣系統(tǒng)標稱能力的工作溫度，則工作壽命會縮短。 這兩種情況都是可接受的運行條件，但是在為特定應(yīng)用選擇交流發(fā)電機時，必須考慮交流發(fā)電機繞組的預(yù)期壽命。 示例：備用電源與主電源應(yīng)用 在典型的備用電源應(yīng)用（例如醫(yī)院）中，每年的運行時間很可能少于200小時。在安裝的整個生命周期內(nèi)，例如15年，這相當于總共多3000小時運行時間。鑒于運行時間相對較低，交流發(fā)電機可以在更高的溫度下運行，因此額定值相對較高。 出于這個原因，客戶將在備用應(yīng)用的交流發(fā)電機上達到kVA額定值峰值。 然而，在連續(xù)運行的應(yīng)用中，例如嵌入式發(fā)電方案，運行時間可能高達每年8000小時。這相當于在同樣的15年期間運行超過120000小時。在這種情況下，繞組的溫度必須使用相對較低的kVA額定值來降低。 因此，客戶的交流發(fā)電機將達到F級甚至B級kVA額定值。 熱損傷曲線說明絕緣壽命隨工作溫度的變化，并與其他工具結(jié)合使用，以便在為特定發(fā)電應(yīng)用的交流發(fā)電機指定額定值時做出選型和選擇決定。 發(fā)電機組額定值 發(fā)電機組額定值原理引入了備用和主電源應(yīng)用的概念。在ISO8528-1的指導(dǎo)下，發(fā)電機組額定值的定義按應(yīng)用分為四個類別。 ■ 應(yīng)急備用電源，（ESP額定值） ■ 限時主電源，（LTP額定值） ■ 主要額定功率，（PRP額定值） ■ 連續(xù)運行功率，（COP額定值） 每個定義都規(guī)定了以下標準： ■ 負載類型 其中包括可變負載，即負載循環(huán)的幅度和持續(xù)時間不同，另外還有恒定負載，即負載保持恒定水平，但負載循環(huán)的持續(xù)時間可能會有所不同。 ■ 每年運行小時數(shù) 將平均負載水平與發(fā)電機組的指定額定值進行比較，并表示為額定kVA的百分比。發(fā)電機組必須能夠在規(guī)定的小時數(shù)中在平均負載水平運行。 ■ 過載要求 過載能力表示可在指定的持續(xù)時間內(nèi)高于指定kVA額定值的百分比。 交流發(fā)電機額定值的術(shù)語和定義因行業(yè)而異，與發(fā)電機組使用的術(shù)語和定義不一致。交流發(fā)電機的定義以國際標準ISO 8528-3、IEC 60034-1和一些全國標準（如NEMA MG 1-32（北美））為指導(dǎo)，這些標準本身引入了進一步的變化。 下表總結(jié)了根據(jù)ISO 8528-1對發(fā)電機組的定義以及ISO 8528-3和IEC 60034-1對交流發(fā)電機的定義。盡管存在差異，但該表顯示了如何匹配交流發(fā)電機與發(fā)電機組的額定值和運行負荷。 需要注意的是，與標準相比，GOEM可能決定提供更高水平的性能，例如更高的平均負載或更長的運行時間。 在將交流發(fā)電機與發(fā)電機組額定值和應(yīng)用相匹配時，需要考慮到這一點。