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发电机失磁运行分析及处理
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  发电机失磁运行分析及处理_能源/化工_工程科技_专业资料。介绍发电机失磁过程工况的变化、失磁原因以及防范措施及运行处理

  发电机失磁运行分析及处理 摘要: 发电机失磁运行是常见的故障形式。 发电机运行时发生失磁对发电机本身和电力系统 造成影响,一旦保护拒动其将破坏电力系统的稳定运行、威胁发电机的自身安全。我们要从 认识发电机失磁原理、失磁后工况变化,制定发电机失磁防范措施,避免发电机失磁运行和 失磁后快速切除故障发电机运行。 关键词:失磁 措施 处理 1、发电机失磁工况介绍 发电机是一种将机械能转变为电能的工具, 简单的从原理方面说, 它是由转子和定子线 圈组成的,转子绕组由励磁系统提供电流,在原动机的拖动下旋转,即产生了旋转磁场,旋 转磁场切割定子线圈,在定子回路产生感应电势,当发电机带上负载后,就产生了三相交流 电,因三相定子绕组依次相差 120°电角度布置,三相电流产生的磁场组合成一个磁场,即 产生了定子旋转磁场。 发电机正常运行中,转子的旋转磁场与定子的旋转磁场方向、速度相同,转差为零, 即发电机为同步运行方式。当发电机励磁系统故障后,失去了励磁电流,也就是平常所说的 发电机失磁。发电机失磁后,转子旋转磁场消失,电磁力矩减少,而原动力矩不变,出现了 过剩力矩,使转子转速增加,转子与定子的旋转磁场有了相对速度,出现了转差,定子磁场 以转差速度切割转子表面, 使转子表面感应出电流来, 这个电流与定子旋转磁场作用就产生 了一个力矩,称为异步力矩,它的制动作用限制了转子转速无限升高,转速越高,异步力矩 越大,从而降低了转差,这时的发电机进入了异步运行状态。发电机从系统吸收无功,供定 子、转子产生磁场,向系统输送有功功率。 2、发电机失磁运行的危害 2.1 对发电机本身的影响 2.1.1、由于发电机失磁后,转子与定子出现了转差,在转子表面感应出转差频率的电流, 该电流在转子中产生损耗,使转子发热增大,转差越大电流越大,严重时可使转子烧损;特 别是直接冷却高利用率的大型机组,热容量裕度相对降低,转子容量过热。 2.1.2 失磁后, 发电机转入异步运行, 发电机的等效电抗降低, 从系统吸收的无功功率增大。 失磁前的有功越大, 转差越大, 等效电抗就越小, 吸收的无功也越大, 因此在大负荷下失磁, 由于定子绕组过电流将使定子过热。 2.1.3 异步运行中,发电机的转距有所变化,因此有功功率要发生严重的周期性变化,使发 电机定子、转子、基座受到异常的机械冲击力振动,使机组的安全受到威胁,汽轮发电机由 于同步电抗较大,平均异步功率较大,调速系统也比较灵敏,所以振动不是十分严重。 2.1.4 失磁运行,定子端部漏磁通增大,使端部的部件和边段的铁芯过热。 2.1.5 大型发电机失磁易引起发电机振荡,失磁前的有功功率越大,失磁后吸收的无功也越 大,发电机端电压下降越大,发电机输出功率降低,功角特性由 1 转向 2,从 a 点向 b 点运 行,因为过剩力矩的出现,转子加速使功角δ增大,从 b 点向 c 点运行,由于转子惯性,使 之越过 c 点,使功角δ大于 90°,达到 d 点,到 d 点后由于异步力矩的作用及惯性的消失, 向 c 点运行到达 c 点,由于惯性又向 b 点,这样来回摆动,转速时高时低,这就形成了发电 机的振荡。 2.2 对电力系统有危害 2.2.1、发电机失磁后,从系统吸收相当容量的无功功率, ,引起系统电压下降,如果电力系 统无功储备容量不足, 将使邻近失磁的发电机组部分系统电压低于允许值, 威胁负载和各电 源间的稳定运行,甚至导致系统电压崩溃而瓦解。 2.2.2、发电机失磁后,引起系统电压下降,将使邻近的发电机增大无功较多,甚至强磁动 作,因而引起发电机、变压器、线路引起过电流、保护动作、导致大面积停电,扩大故障范 围。 3、发电机失磁的主要原因 3.1 误操作使励磁系统逆变灭磁或误拉灭磁开关。 人为误操作往往是由于人员风险评估不到 位、 精神状态不好或习惯性违章所至。 在控制室易发生用 SAC5 误拉灭磁开关或用 SAC1 逆变 的操作, 而在就地则易发生误碰使灭磁开关跳闸导至发电机失磁的事故。 QE1 控制回路中, 在 有合跳闸按钮,在 UN 柜旁的控制柜内 SBC1 为就地合闸按钮,SBT1 为就地分闸按钮,此二 钮均为检修人员在检修时,传动开关所用。正常运行时,运行人员千万不能碰此按钮,以防 止 QE1 开关跳闸,造成发电机失磁。 3.2、磁系统故障导致保护动作逆变灭磁。 为防止励磁系统故障,我厂机组的励磁系统设有如下保护: 1. 发电机转子过电压保护:U=2.4kV 时,FV1 动作,使 Q1 开关闭合。 2. 自动励磁调节器保护:发电机出口 PT 小开关跳闸;交流电源开关跳闸时自动切换至另 一套装置运行。 3. 转子一点接地保护:用 25Hz 电源一点接在励磁绕组上,一点接在接地碳刷上,测转子 绕组对地电阻 15KΩ时发信号。 4. 励磁机保护:差功保护、过流保护动作时,逆变灭磁。 5. 功率柜柜保护: 发电机两台功率柜风机故障:发电机两台故障功率柜电流指示为 0 发电机两台功率柜熔丝断:发电机对应故障功率柜电流指示为 0。 6. 电机转子过负荷保护: Iop=2.71A t=9S 出口方式:发信号 Iop=3.2A t=5S 出口方式:减磁 Iop=2.85A 反时限 t1=3min 出口方式:解列灭磁 7. 励磁机失磁保护: QE1 开关掉闸或 KL3 灭磁时,合 Q1 开关,发电机逆变灭磁。 8. 低频保护: F=48.0Hz TL8=99S 发信 F=47.5Hz TL9=48S 解列灭磁 F=47.0Hz TL10=8S 解列灭磁 9. 过频保护: F=51.0Hz TL15=99S 发信 F=51.5Hz TL16=24S 发信 当 f =45Hz 时,跳开 QE1、QE11 开关。 3.3、发电机转子回路断线。 发电机转子回路断线,可能发生在转子绕组、发电机或励磁机碳刷处,由于电流过大, 碳刷分流不均匀, 导致各别碳刷过电流发热, 严重时烧断刷辫断路, 造成其它碳刷电流更大, 最终导致发电机碳刷全断,发电机失磁。灭磁开关及刀闸误掉闸也将引起转子回路断线、系统接地造成灭磁开关误跳或保护误动。直流系统两点接地时,也易造成保护误动或 开关误跳,造成失磁。 4、 防止发电机失磁运行的防范措施 4.1 控制配电室的温度不超过 30℃,保障配电室的通风及制冷设备的可靠运行。 4.2 日常巡检时注意检查各保护装置、PT、CT 工作正常。 4.3 日常巡检时注意励磁系统各交直流开关合、断位置正确,供电正常,运行时禁止误断开 关。 4.4 发电机出口 PT 小开关跳闸;交流电源开关跳闸时自动励磁调节器自动切换至另一套装 置运行应注意检查。 4.5 巡检时,注意可控硅保险是否有熔断现象,灯灭,如一个柜有保险断应控制励磁电流的 增长,将故障柜退出运行,通知检修人员立即处理。 4.6 巡检时, 注意功率柜风机是否运转正常, 如一个柜有风机故障, 应控制励磁电流的增长, 将故障柜退出运行,通知检修人员立即处理。 4.7 当一个功率柜故障时, 检修时拉合开功率柜交直流刀闸 QS11、QS12、QS21、 QS22、QS31、 QS32、QS41、QS42 时,应当在功率柜 K11、K12、K21、K12 控制脉冲开关退出的情况下合闸 和拉闸。 4.8 巡检时注意切换励磁机转子绝缘监查表,当绝缘降低时应立即查找原因,及时处理。注 意发电机转子绝缘监查装置,正常时显示 118KΩ,当对地电阻在 5—15KΩ时经总工批准, 可以运行 24h,申请停机;当电阻小于 5K 时应立即申请停机,以防止励磁系统 2 点接地造 成失磁或使转子磁场分布不均匀,造成发电机振动。 4.9 当直流系统接地时,应立即查找,按照查直流接地的规定执行,防止两点接地。励磁系 统的操作应执行监护制度,加强运行人员的责任感,杜绝习惯性违章。 4.10 发电机励磁机碳刷的运行维护:严格执行碳刷、滑环的定期吹扫,擦拭工作,定期检 查运行情况,大负荷期间,每天前夜班要用钳形电流表测 50%电刷电流,以保证电流均匀, 及时调整,及时更换同型号的碳刷,以防止过短将滑环损坏。碳刷打火时,首先检查打火程 度,根据情况决定是否减负荷,用洁净的布擦拭直流子及滑环表面用干燥的空气吹扫,严重 时可用 0 号砂纸打磨,调整压力。如处理无效可申请停机。如打火严重,构成环火,应立即 申请停机,以防止将滑环损坏。 5、发电机失磁运行处理 5.1 失磁时的现象: 1) 无功表指示为负值。 2) 有功降低也有可能摆动。 3) 转子电流为 0 或在 0 点摆动。 4) 转子电压指示为 0 或在 0 摆动。 5) 定子电压指示降低。 6) 定子三相电流大幅度升高并摆动。 7) 转速超过额定值。 8) QE1、QE11 其一或同时跳闸,Q1 合闸。 9) 逆变指示灯亮。 7)另一台机无功增加可能强磁动作。 5.1、发电机失磁异步运行时,一般处理原则如下: 5.1 对于不允许无励磁运行的发电机 若失磁保护动作跳闸, 则应迅速查看厂用电的自投 情况,如自投不成功或未自 投,应立即手动投入。如果失磁保护拒动应立即急停发电机同 时对励磁回路检查,当故障点在工励系统时,则可将其退出 隔离,通知检修处理。 5.2 对于允许无励磁运行的发电机应按无励磁运行规定执行以下操作: 5.2.1 迅速降低有功功率到允许值(本厂失磁规定的功率值与表计摆动的平均值相符 合), 此时定子电流将在额定电流左右摆动。 5.2.2 手动断开灭磁开关,退出自动电压调节装置和发电机强行励磁装置。 5.2.3 注意其它正常运行的发电机定子电流和无功功率值是否超出规定,必要时按发电机 允许过负荷规定执行。 5.2.4 对励磁系统进行迅速而细致的检查,如属工作励磁机的问题,应迅速启动备用励磁 几恢复励磁。 5.2.5 注意厂用分支电压水平,必要时可倒至备用电源接带。 5.2.6 在规定无励磁运行的时间内,仍不能使机组恢复励磁,则应将发电机自系统解列。 6、大容量发电机的失磁对系统影响很大。所以,一般未经过试验确定以前,发电机不允许无 励磁运行。 我公司发电机组装设了失磁保护装置,为了使保护装置系统发生振荡时不致误 动, 将失磁保护时限整定为 1S,发电机失磁时,经过 1S 失磁保护动作跳开主变高压侧两台 500KV 出口开关,将发电机自系统解列。如果发电机失磁保护拒动,值班员根据现象确认失 磁后 立即汇报值长,用 500KV 开关将机组解列,检查厂用电自投情况,不成功或来自投的 应手动投入后,对励磁系统检查,查找故障点后,联系检修处理。