發(fā)電機不對稱運行.ppt

第四節(jié) 發(fā)電機的不對稱運行,4.1 不對稱運行,4.2 同步電機的各序等效電路,4.3 單相穩(wěn)定電路,4.4 兩相穩(wěn)定電路,4.5 單相穩(wěn)定短路時的電樞反應(yīng),4.6 同步發(fā)電機的失磁運行,4.7 同步電機的保護及其作用,4.8大型汽輪發(fā)電機非正常和特殊運行及維護導(dǎo)則,4.1、不對稱運行,三相負載不對稱 分析方法對稱分量法,對稱分量法,把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)和零序系統(tǒng),不對稱運行,三相負載不對稱 分析方法對稱分量法 電樞反應(yīng)磁勢為橢圓形磁勢，產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場,不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢,將不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個對稱的系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。 每相電流分解為三個分量，每相磁勢也可分解為三個分量。 當(dāng)正序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢，亦稱正序旋轉(zhuǎn)磁勢 當(dāng)負序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生負向旋轉(zhuǎn)磁勢,橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢,當(dāng)電流為一不對稱的三相電流，合成磁勢將有兩個分量，正序分量和負序分量，各以同步速向相反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬間的合成磁勢仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和，不同時刻，有不同的振幅，其端點軌跡為一橢圓,（1） 不對稱中的正序分量,產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場同步速 轉(zhuǎn)子同步速 不在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢，即同步電機的對稱運行情況，正序電抗即同步電抗,（2） 不對稱中的負序分量,產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場同步速，反向 轉(zhuǎn)子同步速 相對運動速度為2n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)f2=2f1的交變電勢，產(chǎn)生交變電流，起削弱負序磁場的作用，使氣隙中的合成負序磁場減弱，相當(dāng)于異步電機的轉(zhuǎn)子短路情況，等效電抗很小。,（3） 負序電流的副作用,負序感應(yīng)電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗 負序磁場引起轉(zhuǎn)子表面的渦流損耗，產(chǎn)生附加表面損耗 負序磁場與正序磁場相互作用，產(chǎn)生2f1頻率的交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動,規(guī)定：在額定負載連續(xù)運行時，汽輪發(fā)電機三相電流之差，不得超過額定值的10：水輪發(fā)電機和同步補償機的三相電流之差，不得超過額定疽的20，同時任一相的電流不得大于額定值。,（4） 不對稱中的零序分量,三相零序基波磁勢合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場。 各相電樞繞組中的零序電流分量在各相繞組周圍產(chǎn)生零序漏磁通 零序電抗為漏電抗,4.2 同步電機的各序等效電路,勵磁電勢由于電機電樞繞組結(jié)構(gòu)的對稱性是對稱正序電勢 電樞反應(yīng)電勢與電樞電流性質(zhì)有關(guān)，用不同的電抗表示 正序阻抗 負序阻抗 零序阻抗,（1） 正序阻抗,穩(wěn)態(tài)運行時，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對運動，正序阻抗即同步電抗 隱極機 凸極機 短路時，正序電流為純感性電流，90,（2） 負序阻抗,當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短路，電樞加上對稱的負序電壓時，負序電樞電流所遇到的阻抗（用作測量原理） 負序電流產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場對正向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速為兩倍同步轉(zhuǎn)速，從電磁關(guān)系來看，同步電機如一臺轉(zhuǎn)差率s=2的異步電動機,負序阻抗的簡單分析,假設(shè)負序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，則 假設(shè)電機阻尼作用強（如整塊實心轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機），則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流大，其去磁作用使負序磁場大大削弱,凸極電機 負序阻抗簡單分析,勵磁 阻尼,負序磁場軸線與直軸重合,負序磁場軸線與交軸重合,（3） 零序阻抗,當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，電樞通過零序電流時所遇到的阻抗 三相繞組中零序電流產(chǎn)生的三個脈動磁場基波分量合成為零，即不產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場。 三及其倍數(shù)次空間諧波合成諧波脈動磁勢，對零序阻抗產(chǎn)生影響，且隨轉(zhuǎn)子位置（直軸、交軸）的變化而產(chǎn)生脈動，性質(zhì)為漏抗性質(zhì)（諧波漏抗） 每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通，影響零序阻抗。,（4） 各序等效電路,注意： 勵磁磁場只在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生有正序電勢,4.3、單相穩(wěn)定短路,假設(shè)：非短路相空載,邊界條件：端點方程式 分解為對稱分量,聯(lián)立相序方程式 得到：,單相短路電流為：,單相同步發(fā)電機的負載運行與三相電機的單相短路相似。(定、轉(zhuǎn)子兩邊均為不對稱的單相系統(tǒng)) 短路電流中的高次諧波：在定子邊有奇次諧波電壓和電流，在轉(zhuǎn)子邊有偶數(shù)次諧波電壓和電流。（根據(jù)反向旋轉(zhuǎn)磁場的電磁感應(yīng)）,4.4、兩相穩(wěn)定短路,假設(shè)：正常相A開路,1. 端點方程式（邊界條件）：,2. 分解為對稱分量,3. 聯(lián)立相序方程式,得到各序電流 4. 兩相短路電流：,根據(jù)相序方程式，得到各相序電壓： 各相電壓,（1）根據(jù)短路實驗求負序電抗,兩相短路電流 開路相電壓 短路相電壓,（2）兩相對中點穩(wěn)定短路,短路情況比較,例汽輪發(fā)電機各序阻抗為x+=1.62，x-=0.155，x0=0.056； 計算出 Ik1 : Ik2 : Ik3=2.64 : 1.58 : 1 在同一勵磁電勢E0下，單相穩(wěn)定短路電流最大，兩相次之，三相最小。 實際上，由于運行方面的需要，大型同步發(fā)電機中點往往是通過接地電阻或電抗線圈接地，因此，實際上單相穩(wěn)定短路電流并不總是最大。,4.5、單相穩(wěn)定短路時的電樞反應(yīng),定子電流中包含有基波分量和所有的奇次諧波分量， 轉(zhuǎn)子電流中包含有直流部分和所有的偶次諧波分量,在隱極式電機中，整塊轉(zhuǎn)子的阻尼作用強，負序旋轉(zhuǎn)磁場被削弱得較多，諧波電流的振幅較小，相應(yīng)不對稱運行帶來的不良影響有所改善。負序電抗顯著減小，不對稱負載引起的端電壓不對稱將降低。 在沒有阻尼繞組的凸極式電機中，由于極面和極芯常用鋼片疊成，故負序旋轉(zhuǎn)磁場的削弱程度不大，諧波電流就有較大的振幅。 定子電流中的主要諧波為三次諧波，轉(zhuǎn)于電流中的主要諧波為二次諧波，次數(shù)較高的諧波則因振幅小，作用不大,4.6 同步發(fā)電機的失磁運行,同步發(fā)電機在運行過程中由于失去勵磁而造成正常運行狀態(tài)的破壞。同步發(fā)電機失磁后將轉(zhuǎn)入異步發(fā)電機運行，從原來發(fā)出無功功率(感性的)轉(zhuǎn)變?yōu)槲諢o功功率。目前大型發(fā)電機組廣泛采用靜態(tài)勵磁，雖然減少了旋轉(zhuǎn)直流電機，但由于勵磁系統(tǒng)復(fù)雜和元器件質(zhì)量問題，使大中型發(fā)電機組故障總次數(shù)的半數(shù)以上由低勵（勵磁不足）或失磁引起。,失磁的危害,（1）低勵或失磁的發(fā)電機，從電力系統(tǒng)吸收無功功率，引起電力系統(tǒng)電壓下降。若電壓下降幅度太大，將可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓崩潰而瓦解。 （2）對于大型發(fā)電機組，在失磁后系統(tǒng)將要向其輸送大量的無功電流，這將可能會引起電力系統(tǒng)的震蕩。 （3）失磁后，由于出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)差頻電流。差頻電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的損耗，如果超出允許值，將使轉(zhuǎn)子過熱。特別是直接冷卻高利用率的大型機組，其熱容量的裕度相對降低，轉(zhuǎn)子更易過熱。而流過轉(zhuǎn)子表層的差頻電流，還可能在轉(zhuǎn)子本體與槽楔、護環(huán)的接觸面上發(fā)生嚴重的局部過熱。,（4）低勵或失磁的發(fā)電機進入異步運行之后，由機端觀測的發(fā)電機等效電抗降低，從電力系統(tǒng)中吸收的無功功率增大。低勵或失磁前帶的有功功率越大，轉(zhuǎn)差就越大，等效電抗就越小，所吸收的無功功率就越大。因此，在重負荷下失磁進入異步運行后，若不采取措施，發(fā)電機將因過電流使定子過熱。 （5）對于直接冷卻、高利用率的大型汽輪發(fā)電機，其平均異步轉(zhuǎn)矩的最大值較小、慣性常數(shù)也相對降低、轉(zhuǎn)子在縱軸和橫軸方面也呈現(xiàn)較明顯的不對稱。由于這些原因，在重負荷下失磁后，這種發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩、有功功率要發(fā)生周期性擺動。在這種情況下，將有很大 的 超過額定值的電磁轉(zhuǎn)矩周期性變化，其最大值 可能達到45，使發(fā)電機周期性地嚴重超速。這些情況，都直接威脅著機組的安全。 （6）低勵或失磁運行時，定子端部漏磁增強，將使端部和邊緣鐵芯過熱，實際上，這一情況通常是限制發(fā)電機失磁異步運行能力的主要條件。,4.7 同步發(fā)電機的保護配置,發(fā)電機可能發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài) 在電力系統(tǒng)中運行的發(fā)電機，小型的為612MW，大型的為200600MW。由于發(fā)電機的容量相差懸殊，在設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝、勵磁乃至運行等方面都有很大差異，這就使發(fā)電機及其勵磁回路町能發(fā)生的故障、故障幾率和不正常工作狀態(tài)有所不同。 (1)可能發(fā)生的主要故障：定子繞組相間短路；定子繞組一相匝間短路；定子繞組一相絕緣破壞引起的單相接地；轉(zhuǎn)子繞組(勵磁回路)接地；轉(zhuǎn)子勵磁回路低勵(勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流)、失去勵磁。 (2)主要的不正常工作狀態(tài)：過負荷；定子繞組過電流；定子繞組過電壓(水輪發(fā)電機、大型汽輪發(fā)電機)；三相電流不對稱；失步(大型發(fā)電機)；逆功率；過勵磁；斷路器斷口閃絡(luò)；非全相運行等。,發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)保護及其作用 對于發(fā)電機町能發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)發(fā)電機的容量有選擇地裝設(shè)以下保護。 (1)縱聯(lián)差動保護：為定子繞組及其引出線的相間短路保護。 (2)橫聯(lián)差動保護：為定子繞組一相匝間短路保護。只有當(dāng)一相定子繞組有兩個及以上并聯(lián)分支而構(gòu)成兩個或三個中性點引出端時，才裝設(shè)該種保護。 (3)單相接地保護：為發(fā)電機定子繞組的單相接地保護。 (4)勵磁回路接地保護：為勵磁回路的接地故障保護，分為一點接地保護和兩點接地保護兩種。水輪發(fā)電機都裝設(shè)一點接地保護，動作于信號，而不裝設(shè)兩點接地保護。中小型汽輪發(fā)電機，當(dāng)檢查出勵磁回路一點接地后再投入兩點接地保護，大型汽輪發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)一點接地保護。,(5)低勵、失磁保護：為防止大型發(fā)電機低勵(勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流)或失去勵磁(勵磁電流為零)后，從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。100MW及以上容量的發(fā)電機都裝設(shè)這種保護。 (6)過負荷保護：發(fā)電機長時間超過額定負荷運行時作用于信號的保護。中小型發(fā)電機只裝設(shè)定子過負荷保護；大型發(fā)電機應(yīng)分別裝設(shè)定子過負荷和勵磁繞組過負荷保護。 (7)定子繞組過電流保護：當(dāng)發(fā)電機縱差保護范圍外發(fā)生短路，而短路元件的保護或斷路器拒絕動作時，為了可靠切除故障，則應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)外部短路的過電流保護。這種保護兼作縱差保護的后備保護。,(8)定子繞組過電壓保護：中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設(shè)過電壓保護。水輪發(fā)電機和大型 第284頁汽輪發(fā)電機都裝設(shè)過電壓保護，以切除突然甩去全部負荷后引起定子繞組過電壓。 (9)負序電流保護：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負荷不對稱(如電氣機車、電弧爐等單相負荷的比重太大)時，發(fā)電機定子繞組中就有負序電流。該負序電流產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速，因此在轉(zhuǎn)子中出現(xiàn)100Hz的倍頻電流，它會使轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱，造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷，因此應(yīng)裝設(shè)負序電流保護。中小型發(fā)電機多裝設(shè)負序定時限電流保護；大型發(fā)電機多裝設(shè)負序反時限電流保護，其動作時限完全由發(fā)電機轉(zhuǎn)子承受負序發(fā)熱的能力(A)決定，不考慮與系統(tǒng)保護配合。,(10)失步保護：大型發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)系統(tǒng)振蕩過程的失步保護。中小型發(fā)電機都不裝設(shè)失步保護，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，由運行人員判斷，根據(jù)情況用人工增加勵磁電流、增加或減少原動機出力、局部解列等方法來處理。 (11)逆功率保護：當(dāng)汽輪機主汽門誤關(guān)閉，或機爐保護動作關(guān)閉主汽門而發(fā)電機出口斷路器未跳閘時，發(fā)電機失去原動力變成電動機運行，從電力系統(tǒng)吸收有功功率。這種工況對發(fā)電機并無危險，但由于鼓風(fēng)損失，汽輪機尾部葉片有可能過熱而造成汽輪機事故，故大型機組要裝設(shè)用逆功率繼電器構(gòu)成的逆功串保護，用于保護汽輪機。,4.8大型汽輪發(fā)電機非正常和特殊運行及維護導(dǎo)則,一、進相運行 1.一般要求 進相運行屬于正常運行范疇的特殊運行方式。 大型發(fā)電機應(yīng)當(dāng)具備按照電網(wǎng)需求隨時進相運行的能力，以便為系統(tǒng)提供較好的動態(tài)無功儲備，確保電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和經(jīng)濟運行。按照GB/T70642002中5.13的要求，汽輪發(fā)電機在設(shè)計時已具備了帶額定負荷進相運行范圍可以達到超前功率因數(shù)0.95的能力，但設(shè)計和制造時僅能考慮勵磁調(diào)節(jié)性能和定子端部附加發(fā)熱的限制，實際進相運行時還必須考慮發(fā)電機與系統(tǒng)之間相關(guān)的限制條件，如發(fā)電機靜穩(wěn)定、系統(tǒng)電壓以及廠用電壓降低等。,2.實際進相能力的確定 進相運行時定子端部的附加發(fā)熱問題通常已由專門的設(shè)計加以解決，但某些早期生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(如部分雙水內(nèi)冷發(fā)電機)定子端部可能仍存在發(fā)熱較高的問題；當(dāng)勵磁系統(tǒng)設(shè)計適當(dāng)時，一般都可以滿足發(fā)電機靜穩(wěn)定的要求；廠用電壓的限制則主要取決于系統(tǒng)配置。實際進相運行能力應(yīng)當(dāng)通過不同有功負荷下的進相試驗(通常在0.5PN1.0 PN間取34點)確定安全的進相范圍，進相試驗的限值如下：,a) 定子端部發(fā)熱按生產(chǎn)廠家提供出力圖，或監(jiān)視端部溫度預(yù)埋測點，不得超過GB/T 7064規(guī)定的溫度限值。 b) 發(fā)電機靜穩(wěn)定試驗時勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)投入運行，并能穩(wěn)定調(diào)節(jié)，確保發(fā)電機不會發(fā)生振蕩， 同時應(yīng)監(jiān)視發(fā)電機功角萬變化。萬的控制數(shù)值應(yīng)由電網(wǎng)調(diào)度根據(jù)電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和勵磁調(diào)節(jié)器的性能決定，為留有一定的安全裕度一般控制萬不超過70。 c) 廠用電壓控制在不低于額定電壓的95%。 電廠應(yīng)根據(jù)發(fā)電機進相試驗繪制指導(dǎo)實際進相運行的出力圖，并編制相應(yīng)的進相運行規(guī)程，根據(jù)電網(wǎng)的需要進相運行。,3.有關(guān)檢修和附屬設(shè)備配置的規(guī)定 對發(fā)電機檢修不做特殊規(guī)定。 新建或設(shè)備改造的發(fā)電機定子端部壓指、屏蔽環(huán)及邊段鐵芯等處宜預(yù)埋設(shè)檢溫計。 勵磁系統(tǒng)應(yīng)采用可以在線調(diào)整低勵限制定值的微機型勵磁裝置。 運行應(yīng)監(jiān)視發(fā)電機雙向無功功率和功率因數(shù)。根據(jù)要求的進相深度，當(dāng)靜穩(wěn)定成為限制進相因素時，應(yīng)監(jiān)視功角進相運行。,2. 失步運行具體規(guī)定 當(dāng)失步振蕩中心在發(fā)電機一變壓器組內(nèi)部時，應(yīng)當(dāng)立即解列發(fā)電機。 當(dāng)發(fā)電機電流低于三相出口短路電流的60%70%時(通常振蕩中心在發(fā)電機變壓器組外部)，發(fā)電機組允許失步運行5個20個振蕩周期，并應(yīng)當(dāng)立即增大發(fā)電機勵磁，同時減少有功負荷，切換廠用電，爭取在短時間內(nèi)恢復(fù)同步或在系統(tǒng)適當(dāng)?shù)攸c解列。 現(xiàn)有運行機組如不能完全滿足上述規(guī)定，應(yīng)與制造部門協(xié)商確定運行條件。,3. 檢修維護和附屬設(shè)備配置規(guī)定 對較輕微的失步故障不做特殊的檢修規(guī)定，僅在發(fā)生過嚴重失步振蕩(失步振蕩時間超過上述規(guī)定)以后應(yīng)當(dāng)及時檢查發(fā)電機組的健康情況，重點檢查發(fā)電機組的軸系扭振和疲勞壽命損失、聯(lián)軸器螺栓和軸承裂紋等情況，同時詳細檢查定子繞組端部的緊固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在松動和磨損以及端部整體動態(tài)特性性能劣化時必須及時加以處理。再運行半年至一年后應(yīng)利用停機機會再一次檢查端部緊固情況。 有條件的發(fā)電機建議加裝扭應(yīng)力監(jiān)測和分析設(shè)備，對軸系壽命損耗進行在線監(jiān)視。,三、 失磁異步運行 1 一般要求 失磁異步運行屬于應(yīng)避免而又不可能完全排除的非正常運行狀態(tài)。 因發(fā)電機失磁瞬間可以從發(fā)送無功的正常運行狀態(tài)，立即階躍為吸收無功狀態(tài)，造成對電網(wǎng)非常不利的大幅度無功負荷變化，故應(yīng)當(dāng)嚴格限制失磁異步運行條件。運行實踐表明，有限的短時異步運行對發(fā)電機組運行是有利的，可能因此恢復(fù)勵磁，從而避免發(fā)電機緊急掉閘對熱動力設(shè)備的沖擊，若不能恢復(fù)勵磁，短時的異步運行也可以使機組負荷在解列前以適當(dāng)速度減少以至足以轉(zhuǎn)至其他機組。失磁異步運行對電網(wǎng)的不利影響較大，無論是立即從電網(wǎng)解列還是允許快速減負荷后短時運行，都會對電網(wǎng)造成一定的沖擊。,2 失磁異步運行的限制條件 汽輪發(fā)電機失磁異步運行的能力及限值，與電網(wǎng)容量、機組容量、有否特殊設(shè)計等有關(guān)。 失去勵磁的發(fā)電機因汽輪機機械轉(zhuǎn)矩大于電機的平均異步轉(zhuǎn)矩可以產(chǎn)生較大的滑差，而異步轉(zhuǎn)矩還因定子電壓的下降而減少，所以要維持發(fā)電機短時運行，必須快速降負荷。 若有功相應(yīng)減少，滑差維持在一個較低水平(通常小于0.5%)，則轉(zhuǎn)子過熱不會成為汽輪發(fā)電機異步運行的限制因素。通常轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電壓數(shù)值不會成為限制因素。 如果在規(guī)定的短時運行時間內(nèi)不能恢復(fù)勵磁，則機組應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)解列。,具備如下條件時，可以短時異步運行： a) 電網(wǎng)有足夠的無功余量去維持一個合理的電壓水平。 b) 機組能迅速減少負荷(應(yīng)自動進行)到允許水平。 c) 發(fā)電機的廠用電系統(tǒng)可以自動切換到另一個電源。,3 失磁運行的規(guī)定 發(fā)電機失去勵磁后是否允許機組快速減負荷并短時運行，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)和機組的實際情況綜合考慮，電網(wǎng)運營部門應(yīng)當(dāng)與電廠就具體機組失磁后可能的運行方式達成協(xié)議。 若電網(wǎng)不允許發(fā)電機無勵磁運行，應(yīng)由失磁保護立即將發(fā)電機與電網(wǎng)解列。 從發(fā)電機本身的能力可對失磁異步運行做出如下規(guī)定。,由于定子端部溫升迅速升高且異步轉(zhuǎn)矩較小，按照GB/T 70642002中5.14的規(guī)定，300MW及以下機組可以在失磁后60s內(nèi)減負荷至額定有功功率的60%，90s內(nèi)降至40%，在額定定子電壓下帶0.4倍額定有功，定子電流不超過1.0倍1.1倍時，發(fā)電機總的失磁運行時間不超過15min。600MW級及以上機組的允許運行時問和減負荷方式應(yīng)由電網(wǎng)運營部門、用戶與制造廠共同協(xié)商決定。,4 相關(guān)的檢修規(guī)定 按規(guī)定時間承受短時失磁運行的發(fā)電機可以按正常規(guī)定進行檢修。 對于發(fā)生嚴重失磁運行事故的發(fā)電機，例如超過上述規(guī)定的負荷和時間，或引起強烈系統(tǒng)振蕩， 應(yīng)當(dāng)盡快對發(fā)電機組進行停機檢查，重點檢查發(fā)電機組的軸系扭振和疲勞壽命損失、聯(lián)軸器螺栓和 軸承裂紋等情況，同時詳細檢查定子繞組端部的緊固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在松動和磨損以及端部整體動態(tài)特性性能劣化時必須及時加以處理，再運行半年至一年后應(yīng)再一次利用停機機會檢查端部的緊固情況。,四、頻率異常 1 . 一般要求 頻率異常屬于應(yīng)避免而又不可能完全排除的非正常運行狀態(tài)。 電力系統(tǒng)由于某種原因造成有功功率不平衡時，頻率將偏離額定值。偏離的程度與系統(tǒng)有功功率不平衡情況及系統(tǒng)的負荷頻率特性等因素有關(guān)。 限制系統(tǒng)頻率降低，一般采用低頻減負荷，但由于低頻減負荷裝置的動作時延和電力系統(tǒng)的慣性，在減負荷后系統(tǒng)頻率的恢復(fù)有一定的時延。所以，當(dāng)系統(tǒng)由于某種原因突然出現(xiàn)功率嚴重短缺時，即使采用了低頻減負荷，系統(tǒng)也不可避免地將出現(xiàn)短暫的頻率降低。頻率降低的程度和持續(xù)時問與電力系統(tǒng)的具體情況及低頻減負荷的配置和整定有關(guān)。,如果系統(tǒng)頻率下降時處理不當(dāng)而將機組跳閘，則此時機組跳閘造成的系統(tǒng)功率短缺將進一步導(dǎo)致頻率降低，因而形成連鎖反應(yīng)，嚴重時最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。所以為防止電網(wǎng)頻率異常時發(fā)生電網(wǎng)崩潰事故，發(fā)電機組應(yīng)當(dāng)具有必要的頻率異常運行能力。同時，機組低頻保護整定必須與系統(tǒng)頻率降低特性協(xié)調(diào)，即系統(tǒng)頻率降低不應(yīng)使機組保護動作而引起惡性連鎖反應(yīng)。,2 發(fā)電機組頻率異常的限制因素 限制大機組在頻率異常時運行的因素主要為汽輪機葉片諧振。汽輪機葉片的諧振頻率和允許時間特性與葉片的長度、斷面形狀及材質(zhì)等因素有關(guān)。電力系統(tǒng)頻率的變化會導(dǎo)致激振頻率偏離設(shè)計工況，使某些調(diào)頻葉片落入諧振。因此汽輪發(fā)電機組允許頻率異常的運行能力主要受汽輪機調(diào)頻葉片的限制。,3 頻率異常運行的限值 限制機組頻率升高是由其調(diào)速器來實現(xiàn)的。一般要求系統(tǒng)事故時限制機組的暫態(tài)最高轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的107%108%。 新訂購汽輪機和發(fā)電機(含輔機)，在帶負荷運行(不包括啟動和停機等)情況下，汽輪發(fā)電機組頻率異常的運行能力應(yīng)符合表1的規(guī)定。,4 檢修和相關(guān)設(shè)備配置規(guī)定 在上述規(guī)定范圍內(nèi)的頻率異常運行按常規(guī)檢修進行。超過上述時間規(guī)定的應(yīng)對汽輪機進行相關(guān)檢查。 系統(tǒng)的低頻減載配置和整定應(yīng)能保證系統(tǒng)頻率動態(tài)特性的低頻持續(xù)時間小于表1所規(guī)定的每次允許時間，并有一定的裕度。 按GB/T 14285的規(guī)定，發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)低頻保護，保護動作于信號并有低頻累計時問顯示。特殊情況下當(dāng)?shù)皖l保護需要跳閘時，保護動作時間可按汽輪機和發(fā)電機制造廠的規(guī)定進行整定，但必須符合表1規(guī)定的每次允許時問。若發(fā)電機低頻保護動作時間低于規(guī)定的每次動作時問，則在發(fā)電機低頻跳閘時，應(yīng)在該地區(qū)附加切除相應(yīng)容量的負荷，以避免頻率下降的連鎖反應(yīng)。,五、 三相不對稱運行 1 一般要求 連續(xù)不對稱運行屬于正常運行范疇的特殊運行方式；短暫不對稱運行屬于故障狀態(tài)下的非正常運行方式。 根據(jù)GB/T 70642002中3.11的規(guī)定，汽輪發(fā)電機應(yīng)能承受一定的連續(xù)和短暫負序電流。 發(fā)電機在并網(wǎng)、與系統(tǒng)解列或運行過程中可能發(fā)生的非全相運行，也屬于短暫不對稱運行范圍。當(dāng)發(fā)電機出口出現(xiàn)不對稱短路故障時，在保護動作清除故障以前發(fā)電機將承受短暫的不對稱運行。在停機或啟機過程中，某相高壓開關(guān)因故障拒動而形成非全相運行；最嚴重的情況發(fā)生在發(fā)電機非全相異步啟動時，此時因發(fā)電機從電網(wǎng)吸收能量，汽輪機可能承受逆功率，發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層金屬部件可能因感應(yīng)渦流嚴重?zé)齻?，定子繞組可能因電流沖擊而嚴重過熱。,2 不平衡負荷的限制條件 不平衡負荷在發(fā)電機上產(chǎn)生以同步速度反方向旋轉(zhuǎn)的負序磁場，由此在轉(zhuǎn)子上感應(yīng)生成2倍工頻交變的電流，該電流在轉(zhuǎn)子槽楔、齒部和護環(huán)等部件上產(chǎn)生的附加發(fā)熱是限制發(fā)電機帶不平衡負荷能力的主要因素。連續(xù)不平衡負荷的主要限制條件是轉(zhuǎn)子繞組絕緣等級的熱老化極限和槽楔等部件的高溫蠕變現(xiàn)象對材料機械性能的破壞，其判據(jù)按IEC標(biāo)準(zhǔn)用負序電流I2(標(biāo)么值)表示。短暫不平衡負荷主要考慮對材料機械性能的破壞，其判據(jù)按IEC標(biāo)準(zhǔn)用負序電流I2(標(biāo)么值)的平方和持續(xù)時間的乘積表示，判據(jù)適用的持續(xù)時間應(yīng)限定在60s以內(nèi)(不考慮散熱的影響)。 任何情況下也不允許發(fā)電機主動承擔(dān)非全相運行，因事故進入非全相運行時，應(yīng)盡快與系統(tǒng)解列。,3.不平衡負荷的限制值 汽輪發(fā)電機承受不平衡負荷的限制值按GB 7552000規(guī)定，見表2。,4 檢修和發(fā)電機配置規(guī)定 當(dāng)連續(xù)不平衡負荷在允許范圍內(nèi)時，按常規(guī)正常運行檢修；超過允許限值時應(yīng)當(dāng)對轉(zhuǎn)子絕緣過熱情況和槽楔等部件有針對性地進行檢查。 發(fā)生短暫不平衡故障保護動作以后，即使(I2/IN)2t數(shù)值低于廠家承諾限值，也應(yīng)停機檢查轉(zhuǎn)子表面的過熱情況，必要時進行金相和探傷檢查，對因過熱燒損的局部進行相應(yīng)處理。定、轉(zhuǎn)子繞組應(yīng)當(dāng)進行全面的電氣檢查。 短時而輕微的非全相運行不做特殊的檢修規(guī)定。嚴重的非全相運行除需要檢查轉(zhuǎn)子表面外，還應(yīng)當(dāng)檢查定子繞組端部的緊固結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，在繼續(xù)投運半年至一年期間應(yīng)當(dāng)再次檢查定子繞組端部的緊固結(jié)構(gòu)。 對經(jīng)常帶較大連續(xù)不平衡負荷的發(fā)電機，應(yīng)能監(jiān)視不平衡負荷運行下的負序電流，避免超限值運行。,六 、調(diào)峰運行 1. 一般要求 調(diào)峰運行屬于正常運行范疇的特殊運行方式。 調(diào)峰運行與電力需求密切相關(guān)。正常情況下電網(wǎng)的負荷量呈周期性變化，例如晝夜照明和動力需求的變化、工作日與節(jié)假日對電力需求的變化、氣溫變化引起空調(diào)或取暖設(shè)備的投運與否等，在電力供應(yīng)充足的情況下，必然存在電網(wǎng)負荷峰谷差，也就必然存在發(fā)電機組的調(diào)峰問題，即在負荷低峰期總是有一部分發(fā)電機組少發(fā)或停機備用，即進行調(diào)峰運行。,汽輪發(fā)電機的調(diào)峰運行分為兩種方式，一種是大范圍負荷變化的負荷波動式運行，稱為“深調(diào)運行”，通常帶35%70%至100%基本負荷間反復(fù)變化；另一種是停機熱備用的零負荷至基本負荷頻繁交替變化，稱為兩班制運行。前者一般為較大容量機組，后者通常容量較小，但隨負荷峰谷差加大，部分較大容量機組也需要按照兩班制運行。,2 調(diào)峰對發(fā)電機的影響 調(diào)峰運行時負荷的頻繁交替變化可能縮短發(fā)電機使用壽命，有可能產(chǎn)生的主要問題如下： a) 轉(zhuǎn)子繞組銅線變形。 b) 繞組絕緣提前老化。 c) 定子繞組端部結(jié)構(gòu)的松動和磨損故障。 d) 發(fā)電機結(jié)構(gòu)件，特別是旋轉(zhuǎn)部件的應(yīng)力疲勞損傷。 e) 附屬設(shè)備電動機、線路開關(guān)等故障率增高