發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行分析及處理

1、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行分析及處理發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行分析及處理 摘要：發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行是常見的故障形式。 發(fā)電 機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生失磁對發(fā)電機(jī)本身和電力系統(tǒng)造 成影響，一旦保護(hù)拒動其將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定 運(yùn)行、威脅發(fā)電機(jī)的自身安全。 我們要從認(rèn)識發(fā) 電機(jī)失磁原理、 失磁后工況變化， 制定發(fā)電機(jī)失 磁防范措施，避免發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行和失磁后快速 切除故障發(fā)電機(jī)運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：失磁 措施 處理1、發(fā)電機(jī)失磁工況介紹發(fā)電機(jī)是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓ぞ撸?簡單的從原理方面說， 它是由轉(zhuǎn)子和定子線圈組 成的，轉(zhuǎn)子繞組由勵(lì)磁系統(tǒng)提供電流， 在原動機(jī) 的拖動下旋轉(zhuǎn)， 即產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場， 旋轉(zhuǎn)磁場切 割定子線圈， 在定子回路產(chǎn)生感應(yīng)

2、電勢， 當(dāng)發(fā)電 機(jī)帶上負(fù)載后， 就產(chǎn)生了三相交流電， 因三相定 子繞組依次相差 120電角度布置，三相電流產(chǎn) 生的磁場組合成一個(gè)磁場， 即產(chǎn)生了定子旋轉(zhuǎn)磁 場。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場與定子 的旋轉(zhuǎn)磁場方向、速度相同，轉(zhuǎn)差為零，即發(fā)電 機(jī)為同步運(yùn)行方式。當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障后， 失去了勵(lì)磁電流，也就是平常所說的發(fā)電機(jī)失 磁。發(fā)電機(jī)失磁后，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場消失，電磁力 矩減少，而原動力矩不變，出現(xiàn)了過剩力矩，使 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子與定子的旋轉(zhuǎn)磁場有了相對 速度，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)差， 定子磁場以轉(zhuǎn)差速度切割轉(zhuǎn) 子表面， 使轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出電流來， 這個(gè)電流與 定子旋轉(zhuǎn)磁場作用就產(chǎn)生了一個(gè)力矩， 稱為異步

3、 力矩，它的制動作用限制了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無限升高， 轉(zhuǎn)速越高，異步力矩越大，從而降低了轉(zhuǎn)差，這 時(shí)的發(fā)電機(jī)進(jìn)入了異步運(yùn)行狀態(tài)。 發(fā)電機(jī)從系統(tǒng) 吸收無功，供定子、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，向系統(tǒng)輸送 有功功率。2、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行的危害2.1 對發(fā)電機(jī)本身的影響2.1.1 、由于發(fā)電機(jī)失磁后，轉(zhuǎn)子與定子出現(xiàn)了 轉(zhuǎn)差，在轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出轉(zhuǎn)差頻率的電流， 該電 流在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生損耗， 使轉(zhuǎn)子發(fā)熱增大， 轉(zhuǎn)差越 大電流越大， 嚴(yán)重時(shí)可使轉(zhuǎn)子燒損； 特別是直接 冷卻高利用率的大型機(jī)組，熱容量裕度相對降 低，轉(zhuǎn)子容量過熱。2.1.2 失磁后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的 等效電抗降低， 從系統(tǒng)吸收的無功功率增大。 失 磁前的有功

4、越大，轉(zhuǎn)差越大，等效電抗就越小， 吸收的無功也越大， 因此在大負(fù)荷下失磁， 由于 定子繞組過電流將使定子過熱。2.1.3 異步運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)距有所變化，因 此有功功率要發(fā)生嚴(yán)重的周期性變化， 使發(fā)電機(jī) 定子、轉(zhuǎn)子、基座受到異常的機(jī)械沖擊力振動， 使機(jī)組的安全受到威脅， 汽輪發(fā)電機(jī)由于同步電 抗較大， 平均異步功率較大， 調(diào)速系統(tǒng)也比較靈 敏，所以振動不是十分嚴(yán)重。2.1.4 失磁運(yùn)行，定子端部漏磁通增大，使端部 的部件和邊段的鐵芯過熱。2.1.5 大型發(fā)電機(jī)失磁易引起發(fā)電機(jī)振蕩，失磁 前的有功功率越大，失磁后吸收的無功也越大， 發(fā)電機(jī)端電壓下降越大，發(fā)電機(jī)輸出功率降低， 功角特性由 1 轉(zhuǎn)

5、向 2，從 a 點(diǎn)向 b 點(diǎn)運(yùn)行，因?yàn)?過剩力矩的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子加速使功角 增大，從 b 點(diǎn)向 c 點(diǎn)運(yùn)行，由于轉(zhuǎn)子慣性，使之越過 c 點(diǎn)， 使功角 大于 90，達(dá)到 d 點(diǎn)，到 d 點(diǎn)后由于 異步力矩的作用及慣性的消失， 向 c 點(diǎn)運(yùn)行到達(dá) c 點(diǎn)，由于慣性又向 b 點(diǎn)，這樣來回?cái)[動，轉(zhuǎn)速 時(shí)高時(shí)低，這就形成了發(fā)電機(jī)的振蕩。2.2 對電力系統(tǒng)有危害2.2.1 、發(fā)電機(jī)失磁后，從系統(tǒng)吸收相當(dāng)容量的 無功功率，引起系統(tǒng)電壓下降，如果電力系統(tǒng) 無功儲備容量不足， 將使鄰近失磁的發(fā)電機(jī)組部 分系統(tǒng)電壓低于允許值， 威脅負(fù)載和各電源間的 穩(wěn)定運(yùn)行，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰而瓦解。2.2.2 、發(fā)電機(jī)失磁后，引

6、起系統(tǒng)電壓下降，將 使鄰近的發(fā)電機(jī)增大無功較多，甚至強(qiáng)磁動作， 因而引起發(fā)電機(jī)、變壓器、線路引起過電流、保 護(hù)動作、導(dǎo)致大面積停電，擴(kuò)大故障范圍。3、發(fā)電機(jī)失磁的主要原因3.1 誤操作使勵(lì)磁系統(tǒng)逆變滅磁或誤拉滅磁開 關(guān)。人為誤操作往往是由于人員風(fēng)險(xiǎn)評估不到 位、精神狀態(tài)不好或習(xí)慣性違章所至。 在控制室 易發(fā)生用 SAC5誤拉滅磁開關(guān)或用 SAC1逆變的操 作，而在就地則易發(fā)生誤碰使滅磁開關(guān)跳閘導(dǎo)至 發(fā)電機(jī)失磁的事故。 在 QE1控制回路中， 有合跳 閘按鈕，在 UN柜旁的控制柜內(nèi) SBC1為就地合閘 按鈕， SBT1 為就地分閘按鈕，此二鈕均為檢修 人員在檢修時(shí)，傳動開關(guān)所用。正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)

7、行人員千萬不能碰此按鈕，以防止 QE1 開關(guān)跳 閘，造成發(fā)電機(jī)失磁。3.2 、磁系統(tǒng)故障導(dǎo)致保護(hù)動作逆變滅磁。 為防止勵(lì)磁系統(tǒng)故障，我廠機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng) 設(shè)有如下保護(hù)：1. 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)： U=2.4kV 時(shí)，F(xiàn)V1動 作，使 Q1開關(guān)閉合。2. 自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器保護(hù)：發(fā)電機(jī)出口 PT 小開關(guān) 跳閘；交流電源開關(guān)跳閘時(shí)自動切換至另一套 裝置運(yùn)行。3. 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)：用 25Hz 電源一點(diǎn)接在勵(lì) 磁繞組上， 一點(diǎn)接在接地碳刷上， 測轉(zhuǎn)子繞組 對地電阻 15K 時(shí)發(fā)信號。4. 勵(lì)磁機(jī)保護(hù)：差功保護(hù)、過流保護(hù)動作時(shí)，逆 變滅磁。5. 功率柜柜保護(hù)： 發(fā)電機(jī)兩臺功率柜風(fēng)機(jī)故障：發(fā)電機(jī)兩臺故 障

8、功率柜電流指示為 0發(fā)電機(jī)兩臺功率柜熔絲斷：發(fā)電機(jī)對應(yīng)故障功率柜電流指示為 0。6. 電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)：Iop=2.71A t=9S 出口方式：發(fā)信號Iop=3.2A t=5S 出口方式：減磁Iop=2.85A 反時(shí)限 t1=3min 出口方式：解列滅 磁7. 勵(lì)磁機(jī)失磁保護(hù)：QE1 開關(guān)掉閘或 KL3滅磁時(shí)，合 Q1開關(guān)，發(fā) 電機(jī)逆變滅磁。8. 低頻保護(hù)：F=48.0Hz TL8=99S 發(fā)信F=47.5Hz TL9=48S 解列滅磁F=47.0Hz TL10=8S 解列滅磁9. 過頻保護(hù)：F=51.0Hz TL15=99S 發(fā)信F=51.5Hz TL16=24S 發(fā)信當(dāng) f =45Hz

9、時(shí)，跳開 QE1、 QE11開關(guān)。3.3 、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路斷線。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路斷線，可能發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞 組、發(fā)電機(jī)或勵(lì)磁機(jī)碳刷處，由于電流過大，碳 刷分流不均勻， 導(dǎo)致各別碳刷過電流發(fā)熱， 嚴(yán)重 時(shí)燒斷刷辮斷路， 造成其它碳刷電流更大， 最終 導(dǎo)致發(fā)電機(jī)碳刷全斷， 發(fā)電機(jī)失磁。 滅磁開關(guān)及 刀閘誤掉閘也將引起轉(zhuǎn)子回路斷線。3.4 、系統(tǒng)接地造成滅磁開關(guān)誤跳或保護(hù)誤動。 直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地時(shí)， 也易造成保護(hù)誤動或開關(guān) 誤跳，造成失磁。4、防止發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行的防范措施4.1 控制配電室的溫度不超過 30，保障配電室 的通風(fēng)及制冷設(shè)備的可靠運(yùn)行。4.2 日常巡檢時(shí)注意檢查各保護(hù)裝置、 PT、 CT 工

10、作正常。4.3 日常巡檢時(shí)注意勵(lì)磁系統(tǒng)各交直流開關(guān)合、 斷位置正確，供電正常，運(yùn)行時(shí)禁止誤斷開關(guān)。4.4 發(fā)電機(jī)出口 PT 小開關(guān)跳閘；交流電源開關(guān) 跳閘時(shí)自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動切換至另一套裝置 運(yùn)行應(yīng)注意檢查。4.5 巡檢時(shí)，注意可控硅保險(xiǎn)是否有熔斷現(xiàn)象， 燈滅，如一個(gè)柜有保險(xiǎn)斷應(yīng)控制勵(lì)磁電流的增 長，將故障柜退出運(yùn)行， 通知檢修人員立即處理。4.6 巡檢時(shí)，注意功率柜風(fēng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，如 一個(gè)柜有風(fēng)機(jī)故障， 應(yīng)控制勵(lì)磁電流的增長， 將 故障柜退出運(yùn)行，通知檢修人員立即處理。4.7 當(dāng)一個(gè)功率柜故障時(shí)，檢修時(shí)拉合開功率柜 交直流刀閘 QS11、QS12、QS21、 QS22、QS31、 QS32

11、、QS41、QS42時(shí)，應(yīng)當(dāng)在功率柜 K11、K12、 K21、 K12 控制脈沖開關(guān)退出的情況下合閘和拉 閘。4.8 巡檢時(shí)注意切換勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣監(jiān)查表，當(dāng) 絕緣降低時(shí)應(yīng)立即查找原因， 及時(shí)處理。 注意發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣監(jiān)查裝置，正常時(shí)顯示 118K， 當(dāng)對地電阻在 515K 時(shí)經(jīng)總工批準(zhǔn)，可以運(yùn) 行 24h ，申請停機(jī)；當(dāng)電阻小于 5K 時(shí)應(yīng)立即申 請停機(jī)，以防止勵(lì)磁系統(tǒng) 2 點(diǎn)接地造成失磁或使 轉(zhuǎn)子磁場分布不均勻，造成發(fā)電機(jī)振動。4.9 當(dāng)直流系統(tǒng)接地時(shí)，應(yīng)立即查找，按照查直 流接地的規(guī)定執(zhí)行， 防止兩點(diǎn)接地。 勵(lì)磁系統(tǒng)的 操作應(yīng)執(zhí)行監(jiān)護(hù)制度，加強(qiáng)運(yùn)行人員的責(zé)任感， 杜絕習(xí)慣性違章。4.1

12、0 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)碳刷的運(yùn)行維護(hù)：嚴(yán)格執(zhí)行 碳刷、滑環(huán)的定期吹掃，擦拭工作，定期檢查運(yùn) 行情況，大負(fù)荷期間， 每天前夜班要用鉗形電流 表測 50%電刷電流，以保證電流均勻， 及時(shí)調(diào)整， 及時(shí)更換同型號的碳刷，以防止過短將滑環(huán)損 壞。碳刷打火時(shí)，首先檢查打火程度，根據(jù)情況 決定是否減負(fù)荷， 用潔凈的布擦拭直流子及滑環(huán) 表面用干燥的空氣吹掃， 嚴(yán)重時(shí)可用 0 號砂紙打 磨，調(diào)整壓力。如處理無效可申請停機(jī)。如打火 嚴(yán)重，構(gòu)成環(huán)火，應(yīng)立即申請停機(jī)，以防止將滑 環(huán)損壞。5、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行處理5.1 失磁時(shí)的現(xiàn)象：1) 無功表指示為負(fù)值。2) 有功降低也有可能擺動。3) 轉(zhuǎn)子電流為 0 或在 0 點(diǎn)擺動。4

13、) 轉(zhuǎn)子電壓指示為 0 或在 0 擺動。5) 定子電壓指示降低。6) 定子三相電流大幅度升高并擺動。7) 轉(zhuǎn)速超過額定值。8) QE1、 QE11其一或同時(shí)跳閘， Q1合閘。9) 逆變指示燈亮。7)另一臺機(jī)無功增加可能強(qiáng)磁動作。5.1 、發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行時(shí) , 一般處理原則如下 :5.1 對于不允許無勵(lì)磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī) 若 失磁保護(hù)動作跳閘， 則應(yīng)迅速查看廠用電的自投 情況，如自投不成功或未自 投，應(yīng)立即手動投 入。如果失磁保護(hù)拒動應(yīng)立即急停發(fā)電機(jī)同時(shí)對 勵(lì)磁回路檢查， 當(dāng)故障點(diǎn)在工勵(lì)系統(tǒng)時(shí)， 則可將 其退出 隔離，通知檢修處理。5.2 對于允許無勵(lì)磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)應(yīng)按無勵(lì)磁 運(yùn)行規(guī)定執(zhí)行以下操

14、作 :5.2.1 迅速降低有功功率到允許值 （ 本廠失 磁規(guī)定的功率值與表計(jì)擺動的平均值相符 合 ）, 此 時(shí) 定 子 電 流 將 在 額 定 電 流 左 右 擺 動。5.2.2 手動斷開滅磁開關(guān) , 退出自動電壓調(diào) 節(jié)裝置和發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁裝置。5.2.3 注意其它正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)定子電流和 無功功率值是否超出規(guī)定 , 必要時(shí)按發(fā)電機(jī)允許 過負(fù)荷規(guī)定執(zhí)行。5.2.4 對勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行迅速而細(xì)致的檢查， 如屬工作勵(lì)磁機(jī)的問題 , 應(yīng)迅速啟動備用勵(lì)磁幾 恢復(fù)勵(lì)磁。5.2.5 注意廠用分支電壓水平 , 必要時(shí)可倒 至備用電源接帶。5.2.6 在規(guī)定無勵(lì)磁運(yùn)行的時(shí)間內(nèi) , 仍不能 使機(jī)組恢復(fù)勵(lì)磁 , 則應(yīng)將發(fā)電機(jī)自系統(tǒng)解列。6、大容量發(fā)電機(jī)的失磁對系統(tǒng)影響很大。 所以 , 一般未經(jīng)過試驗(yàn)確