發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行.ppt

第四節(jié) 發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行,4.1 不對(duì)稱運(yùn)行,4.2 同步電機(jī)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(shí)的電樞反應(yīng),4.6 同步發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行,4.7 同步電機(jī)的保護(hù)及其作用,4.8大型汽輪發(fā)電機(jī)非正常和特殊運(yùn)行及維護(hù)導(dǎo)則,4.1、不對(duì)稱運(yùn)行,三相負(fù)載不對(duì)稱 分析方法對(duì)稱分量法,對(duì)稱分量法,把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng),不對(duì)稱運(yùn)行,三相負(fù)載不對(duì)稱 分析方法對(duì)稱分量法 電樞反應(yīng)磁勢(shì)為橢圓形磁勢(shì)，產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場,不對(duì)稱三相電流流過對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì),將不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)對(duì)稱的系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。 每相電流分解為三個(gè)分量，每相磁勢(shì)也可分解為三個(gè)分量。 當(dāng)正序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，亦稱正序旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 當(dāng)負(fù)序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),當(dāng)電流為一不對(duì)稱的三相電流，合成磁勢(shì)將有兩個(gè)分量，正序分量和負(fù)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(shì)仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和，不同時(shí)刻，有不同的振幅，其端點(diǎn)軌跡為一橢圓,（1） 不對(duì)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(shì)，即同步電機(jī)的對(duì)稱運(yùn)行情況，正序電抗即同步電抗,（2） 不對(duì)稱中的負(fù)序分量,產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場同步速，反向 轉(zhuǎn)子同步速 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為2n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)f2=2f1的交變電勢(shì)，產(chǎn)生交變電流，起削弱負(fù)序磁場的作用，使氣隙中的合成負(fù)序磁場減弱，相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路情況，等效電抗很小。,（3） 負(fù)序電流的副作用,負(fù)序感應(yīng)電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗 負(fù)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(fù)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(dòng),規(guī)定：在額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差，不得超過額定值的10：水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差，不得超過額定疽的20，同時(shí)任一相的電流不得大于額定值。,（4） 不對(duì)稱中的零序分量,三相零序基波磁勢(shì)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(jī)的各序等效電路,勵(lì)磁電勢(shì)由于電機(jī)電樞繞組結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性是對(duì)稱正序電勢(shì) 電樞反應(yīng)電勢(shì)與電樞電流性質(zhì)有關(guān)，用不同的電抗表示 正序阻抗 負(fù)序阻抗 零序阻抗,（1） 正序阻抗,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，正序阻抗即同步電抗 隱極機(jī) 凸極機(jī) 短路時(shí)，正序電流為純感性電流，90,（2） 負(fù)序阻抗,當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短路，電樞加上對(duì)稱的負(fù)序電壓時(shí)，負(fù)序電樞電流所遇到的阻抗（用作測(cè)量原理） 負(fù)序電流產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場對(duì)正向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速為兩倍同步轉(zhuǎn)速，從電磁關(guān)系來看，同步電機(jī)如一臺(tái)轉(zhuǎn)差率s=2的異步電動(dòng)機(jī),負(fù)序阻抗的簡單分析,假設(shè)負(fù)序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，則 假設(shè)電機(jī)阻尼作用強(qiáng)（如整塊實(shí)心轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)），則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流大，其去磁作用使負(fù)序磁場大大削弱,凸極電機(jī) 負(fù)序阻抗簡單分析,勵(lì)磁 阻尼,負(fù)序磁場軸線與直軸重合,負(fù)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(lì)磁繞組短接，電樞通過零序電流時(shí)所遇到的阻抗 三相繞組中零序電流產(chǎn)生的三個(gè)脈動(dòng)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(dòng)磁勢(shì)，對(duì)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(dòng)，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(lì)磁磁場只在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生有正序電勢(shì),4.3、單相穩(wěn)定短路,假設(shè)：非短路相空載,邊界條件：端點(diǎn)方程式 分解為對(duì)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(jī)的負(fù)載運(yùn)行與三相電機(jī)的單相短路相似。(定、轉(zhuǎn)子兩邊均為不對(duì)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(diǎn)方程式（邊界條件）：,2. 分解為對(duì)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(shí)驗(yàn)求負(fù)序電抗,兩相短路電流 開路相電壓 短路相電壓,（2）兩相對(duì)中點(diǎn)穩(wěn)定短路,短路情況比較,例汽輪發(fā)電機(jī)各序阻抗為x+=1.62，x-=0.155，x0=0.056； 計(jì)算出 Ik1 : Ik2 : Ik3=2.64 : 1.58 : 1 在同一勵(lì)磁電勢(shì)E0下，單相穩(wěn)定短路電流最大，兩相次之，三相最小。 實(shí)際上，由于運(yùn)行方面的需要，大型同步發(fā)電機(jī)中點(diǎn)往往是通過接地電阻或電抗線圈接地，因此，實(shí)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(shí)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(jī)中，整塊轉(zhuǎn)子的阻尼作用強(qiáng)，負(fù)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(duì)稱運(yùn)行帶來的不良影響有所改善。負(fù)序電抗顯著減小，不對(duì)稱負(fù)載引起的端電壓不對(duì)稱將降低。 在沒有阻尼繞組的凸極式電機(jī)中，由于極面和極芯常用鋼片疊成，故負(fù)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(jī)的失磁運(yùn)行,同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中由于失去勵(lì)磁而造成正常運(yùn)行狀態(tài)的破壞。同步發(fā)電機(jī)失磁后將轉(zhuǎn)入異步發(fā)電機(jī)運(yùn)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(jī)組廣泛采用靜態(tài)勵(lì)磁，雖然減少了旋轉(zhuǎn)直流電機(jī)，但由于勵(lì)磁系統(tǒng)復(fù)雜和元器件質(zhì)量問題，使大中型發(fā)電機(jī)組故障總次數(shù)的半數(shù)以上由低勵(lì)（勵(lì)磁不足）或失磁引起。,失磁的危害,（1）低勵(lì)或失磁的發(fā)電機(jī)，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(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓崩潰而瓦解。 （2）對(duì)于大型發(fā)電機(jī)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(huì)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(jī)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(jī)組，其熱容量的裕度相對(duì)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(hù)環(huán)的接觸面上發(fā)生嚴(yán)重的局部過熱。,（4）低勵(lì)或失磁的發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行之后，由機(jī)端觀測(cè)的發(fā)電機(jī)等效電抗降低，從電力系統(tǒng)中吸收的無功功率增大。低勵(lì)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(fù)荷下失磁進(jìn)入異步運(yùn)行后，若不采取措施，發(fā)電機(jī)將因過電流使定子過熱。 （5）對(duì)于直接冷卻、高利用率的大型汽輪發(fā)電機(jī)，其平均異步轉(zhuǎn)矩的最大值較小、慣性常數(shù)也相對(duì)降低、轉(zhuǎn)子在縱軸和橫軸方面也呈現(xiàn)較明顯的不對(duì)稱。由于這些原因，在重負(fù)荷下失磁后，這種發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、有功功率要發(fā)生周期性擺動(dòng)。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(dá)到45，使發(fā)電機(jī)周期性地嚴(yán)重超速。這些情況，都直接威脅著機(jī)組的安全。 （6）低勵(lì)或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增強(qiáng)，將使端部和邊緣鐵芯過熱，實(shí)際上，這一情況通常是限制發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行能力的主要條件。,4.7 同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置,發(fā)電機(jī)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(yùn)行的發(fā)電機(jī)，小型的為612MW，大型的為200600MW。由于發(fā)電機(jī)的容量相差懸殊，在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝、勵(lì)磁乃至運(yùn)行等方面都有很大差異，這就使發(fā)電機(jī)及其勵(lì)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(lì)磁回路)接地；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路低勵(lì)(勵(lì)磁電流低于靜穩(wěn)極限所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流)、失去勵(lì)磁。 (2)主要的不正常工作狀態(tài)：過負(fù)荷；定子繞組過電流；定子繞組過電壓(水輪發(fā)電機(jī)、大型汽輪發(fā)電機(jī))；三相電流不對(duì)稱；失步(大型發(fā)電機(jī))；逆功率；過勵(lì)磁；斷路器斷口閃絡(luò)；非全相運(yùn)行等。,發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)及其作用 對(duì)于發(fā)電機(jī)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(jī)的容量有選擇地裝設(shè)以下保護(hù)。 (1)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：為定子繞組及其引出線的相間短路保護(hù)。 (2)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：為定子繞組一相匝間短路保護(hù)。只有當(dāng)一相定子繞組有兩個(gè)及以上并聯(lián)分支而構(gòu)成兩個(gè)或三個(gè)中性點(diǎn)引出端時(shí)，才裝設(shè)該種保護(hù)。 (3)單相接地保護(hù)：為發(fā)電機(jī)定子繞組的單相接地保護(hù)。 (4)勵(lì)磁回路接地保護(hù)：為勵(lì)磁回路的接地故障保護(hù)，分為一點(diǎn)接地保護(hù)和兩點(diǎn)接地保護(hù)兩種。水輪發(fā)電機(jī)都裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)，而不裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)。中小型汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)檢查出勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地后再投入兩點(diǎn)接地保護(hù)，大型汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)。,(5)低勵(lì)、失磁保護(hù)：為防止大型發(fā)電機(jī)低勵(lì)(勵(lì)磁電流低于靜穩(wěn)極限所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流)或失去勵(lì)磁(勵(lì)磁電流為零)后，從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。100MW及以上容量的發(fā)電機(jī)都裝設(shè)這種保護(hù)。 (6)過負(fù)荷保護(hù)：發(fā)電機(jī)長時(shí)間超過額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)作用于信號(hào)的保護(hù)。中小型發(fā)電機(jī)只裝設(shè)定子過負(fù)荷保護(hù)；大型發(fā)電機(jī)應(yīng)分別裝設(shè)定子過負(fù)荷和勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)。 (7)定子繞組過電流保護(hù)：當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)范圍外發(fā)生短路，而短路元件的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，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(hù)。這種保護(hù)兼作縱差保護(hù)的后備保護(hù)。,(8)定子繞組過電壓保護(hù)：中小型汽輪發(fā)電機(jī)通常不裝設(shè)過電壓保護(hù)。水輪發(fā)電機(jī)和大型 第284頁汽輪發(fā)電機(jī)都裝設(shè)過電壓保護(hù)，以切除突然甩去全部負(fù)荷后引起定子繞組過電壓。 (9)負(fù)序電流保護(hù)：電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路或者三相負(fù)荷不對(duì)稱(如電氣機(jī)車、電弧爐等單相負(fù)荷的比重太大)時(shí)，發(fā)電機(jī)定子繞組中就有負(fù)序電流。該負(fù)序電流產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，相對(duì)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(huì)使轉(zhuǎn)子端部、護(hù)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(fù)序電流保護(hù)。中小型發(fā)電機(jī)多裝設(shè)負(fù)序定時(shí)限電流保護(hù)；大型發(fā)電機(jī)多裝設(shè)負(fù)序反時(shí)限電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限完全由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承受負(fù)序發(fā)熱的能力(A)決定，不考慮與系統(tǒng)保護(hù)配合。,(10)失步保護(hù)：大型發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)系統(tǒng)振蕩過程的失步保護(hù)。中小型發(fā)電機(jī)都不裝設(shè)失步保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，由運(yùn)行人員判斷，根據(jù)情況用人工增加勵(lì)磁電流、增加或減少原動(dòng)機(jī)出力、局部解列等方法來處理。 (11)逆功率保護(hù)：當(dāng)汽輪機(jī)主汽門誤關(guān)閉，或機(jī)爐保護(hù)動(dòng)作關(guān)閉主汽門而發(fā)電機(jī)出口斷路器未跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)失去原動(dòng)力變成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，從電力系統(tǒng)吸收有功功率。這種工況對(duì)發(fā)電機(jī)并無危險(xiǎn)，但由于鼓風(fēng)損失，汽輪機(jī)尾部葉片有可能過熱而造成汽輪機(jī)事故，故大型機(jī)組要裝設(shè)用逆功率繼電器構(gòu)成的逆功串保護(hù)，用于保護(hù)汽輪機(jī)。,4.8大型汽輪發(fā)電機(jī)非正常和特殊運(yùn)行及維護(hù)導(dǎo)則,一、進(jìn)相運(yùn)行 1.一般要求 進(jìn)相運(yùn)行屬于正常運(yùn)行范疇的特殊運(yùn)行方式。 大型發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)具備按照電網(wǎng)需求隨時(shí)進(jìn)相運(yùn)行的能力，以便為系統(tǒng)提供較好的動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備，確保電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。按照GB/T70642002中5.13的要求，汽輪發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)已具備了帶額定負(fù)荷進(jìn)相運(yùn)行范圍可以達(dá)到超前功率因數(shù)0.95的能力，但設(shè)計(jì)和制造時(shí)僅能考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)性能和定子端部附加發(fā)熱的限制，實(shí)際進(jìn)相運(yùn)行時(shí)還必須考慮發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間相關(guān)的限制條件，如發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)定、系統(tǒng)電壓以及廠用電壓降低等。,2.實(shí)際進(jìn)相能力的確定 進(jìn)相運(yùn)行時(shí)定子端部的附加發(fā)熱問題通常已由專門的設(shè)計(jì)加以解決，但某些早期生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)(如部分雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī))定子端部可能仍存在發(fā)熱較高的問題；當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)適當(dāng)時(shí)，一般都可以滿足發(fā)電機(jī)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(shí)際進(jìn)相運(yùn)行能力應(yīng)當(dāng)通過不同有功負(fù)荷下的進(jìn)相試驗(yàn)(通常在0.5PN1.0 PN間取34點(diǎn))確定安全的進(jìn)相范圍，進(jìn)相試驗(yàn)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(cè)點(diǎn)，不得超過GB/T 7064規(guī)定的溫度限值。 b) 發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)投入運(yùn)行，并能穩(wěn)定調(diào)節(jié)，確保發(fā)電機(jī)不會(huì)發(fā)生振蕩， 同時(shí)應(yīng)監(jiān)視發(fā)電機(jī)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(yùn)行的穩(wěn)定性和勵(lì)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(jī)進(jìn)相試驗(yàn)繪制指導(dǎo)實(shí)際進(jìn)相運(yùn)行的出力圖，并編制相應(yīng)的進(jìn)相運(yùn)行規(guī)程，根據(jù)電網(wǎng)的需要進(jìn)相運(yùn)行。,3.有關(guān)檢修和附屬設(shè)備配置的規(guī)定 對(duì)發(fā)電機(jī)檢修不做特殊規(guī)定。 新建或設(shè)備改造的發(fā)電機(jī)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(jì)。 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)采用可以在線調(diào)整低勵(lì)限制定值的微機(jī)型勵(lì)磁裝置。 運(yùn)行應(yīng)監(jiān)視發(fā)電機(jī)雙向無功功率和功率因數(shù)。根據(jù)要求的進(jìn)相深度，當(dāng)靜穩(wěn)定成為限制進(jìn)相因素時(shí)，應(yīng)監(jiān)視功角進(jìn)相運(yùn)行。,2. 失步運(yùn)行具體規(guī)定 當(dāng)失步振蕩中心在發(fā)電機(jī)一變壓器組內(nèi)部時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即解列發(fā)電機(jī)。 當(dāng)發(fā)電機(jī)電流低于三相出口短路電流的60%70%時(shí)(通常振蕩中心在發(fā)電機(jī)變壓器組外部)，發(fā)電機(jī)組允許失步運(yùn)行5個(gè)20個(gè)振蕩周期，并應(yīng)當(dāng)立即增大發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，同時(shí)減少有功負(fù)荷，切換廠用電，爭取在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)同步或在系統(tǒng)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)解列。 現(xiàn)有運(yùn)行機(jī)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(yùn)行條件。,3. 檢修維護(hù)和附屬設(shè)備配置規(guī)定 對(duì)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(yán)重失步振蕩(失步振蕩時(shí)間超過上述規(guī)定)以后應(yīng)當(dāng)及時(shí)檢查發(fā)電機(jī)組的健康情況，重點(diǎn)檢查發(fā)電機(jī)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(shí)詳細(xì)檢查定子繞組端部的緊固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在松動(dòng)和磨損以及端部整體動(dòng)態(tài)特性性能劣化時(shí)必須及時(shí)加以處理。再運(yùn)行半年至一年后應(yīng)利用停機(jī)機(jī)會(huì)再一次檢查端部緊固情況。 有條件的發(fā)電機(jī)建議加裝扭應(yīng)力監(jiān)測(cè)和分析設(shè)備，對(duì)軸系壽命損耗進(jìn)行在線監(jiān)視。,三、 失磁異步運(yùn)行 1 一般要求 失磁異步運(yùn)行屬于應(yīng)避免而又不可能完全排除的非正常運(yùn)行狀態(tài)。 因發(fā)電機(jī)失磁瞬間可以從發(fā)送無功的正常運(yùn)行狀態(tài)，立即階躍為吸收無功狀態(tài)，造成對(duì)電網(wǎng)非常不利的大幅度無功負(fù)荷變化，故應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格限制失磁異步運(yùn)行條件。運(yùn)行實(shí)踐表明，有限的短時(shí)異步運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行是有利的，可能因此恢復(fù)勵(lì)磁，從而避免發(fā)電機(jī)緊急掉閘對(duì)熱動(dòng)力設(shè)備的沖擊，若不能恢復(fù)勵(lì)磁，短時(shí)的異步運(yùn)行也可以使機(jī)組負(fù)荷在解列前以適當(dāng)速度減少以至足以轉(zhuǎn)至其他機(jī)組。失磁異步運(yùn)行對(duì)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(fù)荷后短時(shí)運(yùn)行，都會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定的沖擊。,2 失磁異步運(yùn)行的限制條件 汽輪發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行的能力及限值，與電網(wǎng)容量、機(jī)組容量、有否特殊設(shè)計(jì)等有關(guān)。 失去勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)因汽輪機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩大于電機(jī)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(jī)短時(shí)運(yùn)行，必須快速降負(fù)荷。 若有功相應(yīng)減少，滑差維持在一個(gè)較低水平(通常小于0.5%)，則轉(zhuǎn)子過熱不會(huì)成為汽輪發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行的限制因素。通常轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電壓數(shù)值不會(huì)成為限制因素。 如果在規(guī)定的短時(shí)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)勵(lì)磁，則機(jī)組應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)解列。,具備如下條件時(shí)，可以短時(shí)異步運(yùn)行： a) 電網(wǎng)有足夠的無功余量去維持一個(gè)合理的電壓水平。 b) 機(jī)組能迅速減少負(fù)荷(應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行)到允許水平。 c) 發(fā)電機(jī)的廠用電系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到另一個(gè)電源。,3 失磁運(yùn)行的規(guī)定 發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁后是否允許機(jī)組快速減負(fù)荷并短時(shí)運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)和機(jī)組的實(shí)際情況綜合考慮，電網(wǎng)運(yùn)營部門應(yīng)當(dāng)與電廠就具體機(jī)組失磁后可能的運(yùn)行方式達(dá)成協(xié)議。 若電網(wǎng)不允許發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁運(yùn)行，應(yīng)由失磁保護(hù)立即將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列。 從發(fā)電機(jī)本身的能力可對(duì)失磁異步運(yùn)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(jī)組可以在失磁后60s內(nèi)減負(fù)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(shí)，發(fā)電機(jī)總的失磁運(yùn)行時(shí)間不超過15min。600MW級(jí)及以上機(jī)組的允許運(yùn)行時(shí)問和減負(fù)荷方式應(yīng)由電網(wǎng)運(yùn)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(shí)間承受短時(shí)失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)可以按正常規(guī)定進(jìn)行檢修。 對(duì)于發(fā)生嚴(yán)重失磁運(yùn)行事故的發(fā)電機(jī)，例如超過上述規(guī)定的負(fù)荷和時(shí)間，或引起強(qiáng)烈系統(tǒng)振蕩， 應(yīng)當(dāng)盡快對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)檢查，重點(diǎn)檢查發(fā)電機(jī)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(shí)詳細(xì)檢查定子繞組端部的緊固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在松動(dòng)和磨損以及端部整體動(dòng)態(tài)特性性能劣化時(shí)必須及時(shí)加以處理，再運(yùn)行半年至一年后應(yīng)再一次利用停機(jī)機(jī)會(huì)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(yùn)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(shí)，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(fù)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(fù)荷，但由于低頻減負(fù)荷裝置的動(dòng)作時(shí)延和電力系統(tǒng)的慣性，在減負(fù)荷后系統(tǒng)頻率的恢復(fù)有一定的時(shí)延。所以，當(dāng)系統(tǒng)由于某種原因突然出現(xiàn)功率嚴(yán)重短缺時(shí)，即使采用了低頻減負(fù)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(shí)問與電力系統(tǒng)的具體情況及低頻減負(fù)荷的配置和整定有關(guān)。,如果系統(tǒng)頻率下降時(shí)處理不當(dāng)而將機(jī)組跳閘，則此時(shí)機(jī)組跳閘造成的系統(tǒng)功率短缺將進(jìn)一步導(dǎo)致頻率降低，因而形成連鎖反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。所以為防止電網(wǎng)頻率異常時(shí)發(fā)生電網(wǎng)崩潰事故，發(fā)電機(jī)組應(yīng)當(dāng)具有必要的頻率異常運(yùn)行能力。同時(shí)，機(jī)組低頻保護(hù)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(jī)組保護(hù)動(dòng)作而引起惡性連鎖反應(yīng)。,2 發(fā)電機(jī)組頻率異常的限制因素 限制大機(jī)組在頻率異常時(shí)運(yùn)行的因素主要為汽輪機(jī)葉片諧振。汽輪機(jī)葉片的諧振頻率和允許時(shí)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(huì)導(dǎo)致激振頻率偏離設(shè)計(jì)工況，使某些調(diào)頻葉片落入諧振。因此汽輪發(fā)電機(jī)組允許頻率異常的運(yùn)行能力主要受汽輪機(jī)調(diào)頻葉片的限制。,3 頻率異常運(yùn)行的限值 限制機(jī)組頻率升高是由其調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)的。一般要求系統(tǒng)事故時(shí)限制機(jī)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(jī)和發(fā)電機(jī)(含輔機(jī))，在帶負(fù)荷運(yùn)行(不包括啟動(dòng)和停機(jī)等)情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組頻率異常的運(yùn)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(yùn)行按常規(guī)檢修進(jìn)行。超過上述時(shí)間規(guī)定的應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)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(dòng)態(tài)特性的低頻持續(xù)時(shí)間小于表1所規(guī)定的每次允許時(shí)間，并有一定的裕度。 按GB/T 14285的規(guī)定，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)低頻保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)并有低頻累計(jì)時(shí)問顯示。特殊情況下當(dāng)?shù)皖l保護(hù)需要跳閘時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可按汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)制造廠的規(guī)定進(jìn)行整定，但必須符合表1規(guī)定的每次允許時(shí)問。若發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)動(dòng)作時(shí)間低于規(guī)定的每次動(dòng)作時(shí)問，則在發(fā)電機(jī)低頻跳閘時(shí)，應(yīng)在該地區(qū)附加切除相應(yīng)容量的負(fù)荷，以避免頻率下降的連鎖反應(yīng)。,五、 三相不對(duì)稱運(yùn)行 1 一般要求 連續(xù)不對(duì)稱運(yùn)行屬于正常運(yùn)行范疇的特殊運(yùn)行方式；短暫不對(duì)稱運(yùn)行屬于故障狀態(tài)下的非正常運(yùn)行方式。 根據(jù)GB/T 70642002中3.11的規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)能承受一定的連續(xù)和短暫負(fù)序電流。 發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)、與系統(tǒng)解列或運(yùn)行過程中可能發(fā)生的非全相運(yùn)行，也屬于短暫不對(duì)稱運(yùn)行范圍。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口出現(xiàn)不對(duì)稱短路故障時(shí)，在保護(hù)動(dòng)作清除故障以前發(fā)電機(jī)將承受短暫的不對(duì)稱運(yùn)行。在停機(jī)或啟機(jī)過程中，某相高壓開關(guān)因故障拒動(dòng)而形成非全相運(yùn)行；最嚴(yán)重的情況發(fā)生在發(fā)電機(jī)非全相異步啟動(dòng)時(shí)，此時(shí)因發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量，汽輪機(jī)可能承受逆功率，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層金屬部件可能因感應(yīng)渦流嚴(yán)重?zé)齻?，定子繞組可能因電流沖擊而嚴(yán)重過熱。,2 不平衡負(fù)荷的限制條件 不平衡負(fù)荷在發(fā)電機(jī)上產(chǎn)生以同步速度反方向旋轉(zhuǎn)的負(fù)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(hù)環(huán)等部件上產(chǎn)生的附加發(fā)熱是限制發(fā)電機(jī)帶不平衡負(fù)荷能力的主要因素。連續(xù)不平衡負(fù)荷的主要限制條件是轉(zhuǎn)子繞組絕緣等級(jí)的熱老化極限和槽楔等部件的高溫蠕變現(xiàn)象對(duì)材料機(jī)械性能的破壞，其判據(jù)按IEC標(biāo)準(zhǔn)用負(fù)序電流I2(標(biāo)么值)表示。短暫不平衡負(fù)荷主要考慮對(duì)材料機(jī)械性能的破壞，其判據(jù)按IEC標(biāo)準(zhǔn)用負(fù)序電流I2(標(biāo)么值)的平方和持續(xù)時(shí)間的乘積表示，判據(jù)適用的持續(xù)時(shí)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(jī)主動(dòng)承擔(dān)非全相運(yùn)行，因事故進(jìn)入非全相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡快與系統(tǒng)解列。,3.不平衡負(fù)荷的限制值 汽輪發(fā)電機(jī)承受不平衡負(fù)荷的限制值按GB 7552000規(guī)定，見表2。,4 檢修和發(fā)電機(jī)配置規(guī)定 當(dāng)連續(xù)不平衡負(fù)荷在允許范圍內(nèi)時(shí)，按常規(guī)正常運(yùn)行檢修；超過允許限值時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣過熱情況和槽楔等部件有針對(duì)性地進(jìn)行檢查。 發(fā)生短暫不平衡故障保護(hù)動(dòng)作以后，即使(I2/IN)2t數(shù)值低于廠家承諾限值，也應(yīng)停機(jī)檢查轉(zhuǎn)子表面的過熱情況，必要時(shí)進(jìn)行金相和探傷檢查，對(duì)因過熱燒損的局部進(jìn)行相應(yīng)處理。定、轉(zhuǎn)子繞組應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面的電氣檢查。 短時(shí)而輕微的非全相運(yùn)行不做特殊的檢修規(guī)定。嚴(yán)重的非全相運(yùn)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(shí)處理，在繼續(xù)投運(yùn)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(duì)經(jīng)常帶較大連續(xù)不平衡負(fù)荷的發(fā)電機(jī)，應(yīng)能監(jiān)視不平衡負(fù)荷運(yùn)行下的負(fù)序電流，避免超限值運(yùn)行。,六 、調(diào)峰運(yùn)行 1. 一般要求 調(diào)峰運(yùn)行屬于正常運(yùn)行范疇的特殊運(yùn)行方式。 調(diào)峰運(yùn)行與電力需求密切相關(guān)。正常情況下電網(wǎng)的負(fù)荷量呈周期性變化，例如晝夜照明和動(dòng)力需求的變化、工作日與節(jié)假日對(duì)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(yùn)與否等，在電力供應(yīng)充足的情況下，必然存在電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，也就必然存在發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰問題，即在負(fù)荷低峰期總是有一部分發(fā)電機(jī)組少發(fā)或停機(jī)備用，即進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行。,汽輪發(fā)電機(jī)的調(diào)峰運(yùn)行分為兩種方式，一種是大范圍負(fù)荷變化的負(fù)荷波動(dòng)式運(yùn)行，稱為“深調(diào)運(yùn)行”，通常帶35%70%至100%基本負(fù)荷間反復(fù)變化；另一種是停機(jī)熱備用的零負(fù)荷至基本負(fù)荷頻繁交替變化，稱為兩班制運(yùn)行。前者一般為較大容量機(jī)組，后者通常容量較小，但隨負(fù)荷峰谷差加大，部分較大容量機(jī)組也需要按照兩班制運(yùn)行。,2 調(diào)峰對(duì)發(fā)電機(jī)的影響 調(diào)峰運(yùn)行時(shí)負(fù)荷的頻繁交替變化可能縮短發(fā)電機(jī)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(dòng)和磨損故障。 d) 發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)、線路開關(guān)等故障率增高