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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)電機的運行對保證遼寧鐵嶺柴油發(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，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系，并用KATLAB軟件進行了仿真，驗證了理論分析的結果。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，應在滅磁開關斷開時同時斷開發(fā)電機斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機也應裝設失磁保護。對于水輪發(fā)電機，保護動作于解列滅磁；對于遼寧鐵嶺柴油發(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、勵磁繞組上應裝設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及以上的遼寧鐵嶺柴油發(fā)電機，宜裝設逆功率保護。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，對遼寧鐵嶺柴油發(fā)電機來說，是指首先關閉主汽門，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，是指首先將導水翼關到空載位置，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，需裝設失步保護，保護動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應盡快創(chuàng)造恢復同期的條件，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，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系。電流或電壓的相序、大小關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。

電機進相運行技術措施 發(fā)電機正常運行時，向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行。當逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度，此種狀態(tài)即進相運行。同步發(fā)電機進相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少，發(fā)電機電勢Eq亦相應降低。從P-功角關系看，在有功不變的情況下，功角必將相應增大，比值整步功亦相應降低，發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機短路比，外接電抗，自動勵磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運等有關。 　　進相運行時發(fā)電機定子端部漏磁較遲相運行時增大。特別是大型發(fā)電機線負荷高，正常運行時端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進相運行時因為漏磁增大，溫升加劇。進相運行時發(fā)電機端部電壓降低，廠用電電壓也相應降低，如果超出10%，將影響廠用電運行。 　　因此，同步發(fā)電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度。即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。 　　進相運行進相運行現(xiàn)象： 　　1、勵磁電流大幅度減少; 　　2、發(fā)電機定子電壓降低; 　　3、發(fā)電機無功負荷變?yōu)樨撝怠?　　相運行進相運行危害： 　　1、增加發(fā)電機有功負荷，將使發(fā)電機向不穩(wěn)定方向發(fā)展，易造成發(fā)電機失穩(wěn)運行甚至系統(tǒng)振蕩事故。 　2、繼續(xù)減少發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機進相深度增加，可能導致發(fā)電機失磁保護動作或發(fā)電機失穩(wěn)運行。 　　3、發(fā)電機進相運行，定子電流增加，定子發(fā)熱增加;發(fā)電機進相運行時，定子端部漏磁通變化比增大，使得端部發(fā)熱嚴重，發(fā)電機定子線圈溫度將持續(xù)上升。 　　4、發(fā)電機進相運行，發(fā)電機出口電壓降低，使得6KV母線電壓降低。設有低電壓保護的高壓電動機將跳閘;運行中的各電氣設備，因母線電壓降低，電流增大，導致設備發(fā)熱，長時間運行會損壞設備絕緣。 　　該廠母線電壓考核范圍為230—235KV，在電網(wǎng)某些運行方式下，會出現(xiàn)我廠發(fā)電機無功減至 但是母線電壓仍然高出235KV，此時應考慮發(fā)電機進相運行。 　　一、運行人員要密切監(jiān)視220KV母線電壓和機組有功、無功負荷，當母線電壓超過235 KV時，必須控制發(fā)電機組功率因數(shù)達到0.99以上。當機組功率因數(shù)已達0.99以上，母線電壓接近控制上限值時，值長應主動向上級調(diào)度匯報，根據(jù)上級調(diào)度的命令調(diào)整機組無功出力，直至進相運行。 　　二、發(fā)電機是否進相運行由值長統(tǒng)一命令執(zhí)行，在進相運行前應匯報上級調(diào)度發(fā)電機帶無功及220KV母線電壓情況，并請示上級調(diào)度申請進相運行，如上級調(diào)度未許可則申請220KV母線電壓超限點免考核，未經(jīng)上級調(diào)度許可不得擅自進相運行。 　　三、機組在不同運行方式下進相運行規(guī)定： 　　1、單機運行時原則上不進相運行，但在春節(jié)等特殊方式下除外。 　　2、雙機運行時原則上一臺機進相運行，另一臺機組保持高功率因數(shù)遲相運行，即控制無功盡量在小范圍。但在春節(jié)等特殊方式下可以同時進相運行。 　　3、在考慮進相運行的機組時，該機組運行情況應保持穩(wěn)定。否則考慮另一臺機組進相運行，當兩臺機組運行都不穩(wěn)定時，應向上級調(diào)度說明詳細情況，并按照調(diào)度命令執(zhí)行。 　　4、若兩臺機同時運行時，考慮兩臺機同時進相，且兩臺機進相深度應保持平衡。 　　四、連續(xù)進相運行時間不得超過6小時。 　　五、進相運行時，應專設監(jiān)盤人員，并嚴格按照上級調(diào)度命令進行。 　　六、在發(fā)電機進相運行期間，無值長允許任何崗位人員不得私自啟動6KV轉機，包括輸煤、脫硫、化學、水源地，否則將按嚴重違反生產(chǎn)調(diào)度紀律處理!待啟動6KV轉機前，值班員需將6KV廠用母線電壓調(diào)整至6.1KV以上，在啟動電泵、循泵、增壓風機等大容量設備需將6KV廠用母線電壓調(diào)整至6.45KV以上。 　　七、進相運行時操作：在進相運行前，請示上級調(diào)度解除AVC裝置自動，手動減少發(fā)電機勵磁，發(fā)電機在減少無功操作時，要循序漸進緩慢進行，嚴禁超調(diào)度規(guī)定進相深度值。進相結束后，手動增加發(fā)電機勵磁，使之恢復正常運行方式觀察五分鐘無異常后，投入AVC自動。在手動調(diào)整期間應保持220KV母線電壓合格。 　　八、進相運行期間監(jiān)視參數(shù)：發(fā)電機出入口風溫、定冷水、氫氣壓力;定子鐵芯及鐵芯端部溫度、定子線圈各部溫升、溫差不超過規(guī)定允許值、軸振不超過允許值;定子電流、勵磁電流、端電壓、勵磁變高壓側電流、滑環(huán)溫度、勵磁變溫度不超過允許值;上述參數(shù)每小時檢查一次。 　　九、進相運行參數(shù)控制： 　　1、任一段6KV廠用母線電壓不得低于5.8KV，0.4KV母線電壓不得低于0.36KV(照明段除外)，發(fā)電機端電壓不得低于20KV，220KV母線電壓230—235KV，功率因數(shù)不得低于0.95。 　　2、發(fā)電機進相運行時功角不得大于60度，防止系統(tǒng)沖擊破壞發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定而造成發(fā)電機震蕩。 　　3、進相深度試驗數(shù)據(jù)(二零零九年河南省電力實驗院)： 　　4、根據(jù)我廠實際情況且在實驗數(shù)據(jù)基礎上再留有充分進相裕度，現(xiàn)規(guī)定：發(fā)電機進相深度限制不得超過調(diào)度規(guī)定的進相深度。 　　5、在機組負荷大于500MW情況下需要進相時，應向上級調(diào)度充分說明此時進相運行危險性，并按上級調(diào)度命令處理。 　　十、發(fā)電機進相運行必要條件：勵磁系統(tǒng)自動運行，勵磁自動調(diào)節(jié)器無異常報警信號;低勵限制、失磁保護投入。 　　十一、進相運行機組應具備雙向無功表，自動勵磁調(diào)節(jié)裝置正常投入，其低勵定值應按滿足進相運行進行整定。 　　十二、若進相運行引起系統(tǒng)故障時，應立即恢復原運行方式。 　　十三、進相運行期間做好事故預想，在值班日志做好進相運行時間、進相深度及命令人等相關記錄。 　　十四、進相運行期間事故處理： 　　1、若發(fā)電機出現(xiàn)機端電壓越下限，應立即停止進相并匯報上級調(diào)度，積極恢復6KV母線電壓不超過規(guī)定值，確保廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定。 　　2、運行期間參數(shù)異常達到停機值則應申請停機。 　　3、若震蕩或者失去同步時，應立即增加勵磁電流，同時減少有功負荷，恢復正常運行方式，若在1分鐘內(nèi)不能恢復則申請停機，待系統(tǒng)正常后再申請并網(wǎng)。 　　4、發(fā)電機失磁，若失磁保護動作跳閘，則按發(fā)電機跳閘處理，若保護未動作則應立即解列發(fā)電機。 　　5、在進相運行過程中若發(fā)生異常情況，應及時匯報調(diào)度。