發(fā)電電氣介紹

水泥純低溫余熱發(fā)電

電氣知識介紹二00九年六月水泥純低溫余熱發(fā)電電氣部分一、電氣主接線的結構與特點二、余熱發(fā)電高壓電氣設備的配置三、發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)四、發(fā)電機的同期并列運行五、發(fā)電機繼電保護的應用及運行六、發(fā)電機并網與解列操作注意事項

一、電氣主接線的結構與特點水泥余熱發(fā)電電氣主接線的特點

余熱發(fā)電站發(fā)出的電力是并網不上網，自發(fā)自用的，即發(fā)電機發(fā)出的電能，通過電纜與本企業(yè)總降壓變電所的6kV母線相并列，這實際上是發(fā)電機與電網并列后，減少從電網吸收有功功率。并網前：通過總降的52F開關柜將總降的電能輸送至52P、52H開關柜，向站用變壓器供電，供電站啟動輔機設備。并網后：通過52G、52P及52F開關柜將發(fā)電機的電能輸送到總降的某段母線上；同時通過52G、52H開關柜，向站用變壓器供電，供電站輔機設備運行。主接線的特點：電站的受電與饋電共用一條線路水泥余熱發(fā)電電氣主接線圖

2#主變聯絡開關總降余熱發(fā)電T/G廠房電力室52B1M52B2M52B3M52H干式變MCC2YH3YH4YHG隔離柜出線小室FSR152P52G110kV進線1#主變6kVⅠ段6kV饋線110kV進線52F6kVⅡ段FSR26kV饋線水泥余熱發(fā)電電氣主接線的特點

9100kW機組的總降一般屬于單段母線，不需要變壓器并列運行；18000kW的機組一般需要總降兩臺變壓器并列運行后，再與總降6kV母線并列運行。同時18000kW的機組冷卻水泵設置為三臺高壓水泵，在T/G廠房電力室增加了三臺開關柜。

二、余熱發(fā)電高壓電氣設備的

配置高壓開關柜的配置52F：在總降6kV母線下設置的一臺與電站聯絡的開關柜；52P：在電站側設置的一臺與總降聯絡的開關柜；52G：發(fā)電機的同期并列開關柜，與52P柜串聯；52H：并聯在52P與52G開關柜之間，作為站用變壓器的上位開關；2YH：系統(tǒng)側電壓互感器柜，作為測量及保護用；3YH、4YH：發(fā)電機機斷側電壓互感器柜，作為測量及保護用；52S：隔離柜，發(fā)電機同期開關前的設備發(fā)生故障時，以此柜做明顯斷開點；FSR1：在發(fā)電機出口設置的快速開關柜，防止發(fā)電機出口端或其附近發(fā)生短路；FSR2：在6kV兩段母線之間設置的快速開關柜，防止母線饋線線路短路。電流互感器的配置同期并列開關52G柜到發(fā)電機中性點共設置四組（12只）電流互感器和一組零序電流互感器，在52G柜、隔離柜、發(fā)電機出口及發(fā)電機中性點各安裝一組電流互感器，零序電流互感器安裝在隔離柜內。根據保護、測量及計量的要求，每只電流互感器都有兩組二次線圈，其準確級各不相同。具體配置如圖所示：電流互感器的配置2LH1LHG～4LH3LH3YH4YH6LH5LH隔離柜LH8LH7LH52G2YH6kV發(fā)電機差動保護發(fā)電機后備保護電流信號變送勵磁調節(jié)發(fā)電機差動保護計量發(fā)電機零序保護可選做計量備用高壓電氣設備的聯鎖52F投入：6kV進線柜斷路器閉合→52F可投入52P投入：52F閉合→52P可投入52G投入：6kV進線柜斷路器閉合→52F閉合→52P閉合→同期合閘→52G可投入52F解列：柜面分閘，或FSR動作，或接入系統(tǒng)故障52P解列：柜面分閘，或52F解列52G解列：52F解列，或52P解列，或52H解列，或發(fā)電機綜合保護動作，或接入系統(tǒng)解列信號，或勵磁屏分閘信號，或DCS、DEH分閘信號。汽輪發(fā)電機一、汽輪發(fā)電機的構造汽輪發(fā)電機主要由發(fā)電機的定子、轉子及機座構成。汽輪發(fā)電機的定子發(fā)電機的定子是由導磁的鐵芯和導電的定子繞組組成。鐵芯是用0.35-0.5mm硅鋼片疊壓而成，直徑小的發(fā)電機定子，由整張硅鋼片沖制疊成，直徑大的發(fā)電機鐵芯，則由硅鋼片沖成扇形，然后拼成一個整圓疊成。每片硅鋼片的兩面都涂有絕緣漆，以減少鐵芯的蝸流損耗。鐵心用壓板壓緊，焊接固定在機座上。三相繞組采用多股雙玻璃絲包線繞制成形的，槽內直線部分采用360°編織換位以減少附加損耗，對地絕緣采用云母帶連續(xù)包扎并經防暈處理模壓成形，繞組端部藉玻璃布板支架及滌玻繩扎緊固定于機座兩端，其出線頭安放在勵磁機端，線圈鼻端連接采用銀焊。汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機的機座采用鋼板焊接結構，吊攀位于機座兩側的中部，斷蓋采用鑄鐵結構，為防止油污及灰塵進入電機內部，端蓋上設有高壓氣封裝置，端蓋的端面和兩側面設有視察窗，底蓋采用鋼板焊接，端蓋和底蓋內均設有滅火水管裝置。發(fā)電機轉子轉子是汽輪發(fā)電機的非常關鍵的一部分。它的作用就是要產生磁場，以便轉子旋轉時，在定子的繞組中感應交流電動勢，同時將軸上輸入的機械功率轉換為電磁功率。轉子上主要有導電的勵磁繞組和導磁的鐵心所組成，轉子兩端各裝有槳式風扇。汽輪發(fā)電機轉子分凸極式和隱極式兩種。一般來說，兩極汽輪發(fā)電機轉子為隱極式，兩極以上轉速較低的汽輪發(fā)電機轉子為凸極式。汽輪發(fā)電機交流無刷勵磁機在無刷無環(huán)勵磁的發(fā)電機轉子上，還有同軸的主勵磁機，副勵磁機和整流盤。主勵磁機是一臺三相同步發(fā)電機，其磁場靜止、電樞旋轉，取消了電刷和滑環(huán)，所以稱為無刷勵磁機。副勵磁機是一臺單相同步永磁發(fā)電機，磁極是隨軸旋轉的，定子線圈是靜止固定的，其電機引出線引至主勵磁機機座側面的出線盒內，在出線盒內備有熔斷器作為副勵磁機過載保護用。勵磁機的轉軸通過法蘭與發(fā)電機大軸連接在一起。主勵磁機和副勵磁機設計在同一個閉路管道通風殼體內，它的進風、出風全通到勵磁機底架，然后再通到發(fā)電機進風口處。汽輪發(fā)電機發(fā)電機的結構模型汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機的工作原理

能量轉換：熱能→動能→機械能→電能當汽輪機拖動發(fā)電機轉子以3000r/min恒定轉速旋轉時，轉子的勵磁繞組通入直流電流，產生接近于正弦分布的磁場（稱為轉子磁場），轉子磁場隨軸一起旋轉、每轉一周，磁極的磁力線順序切割定子每相繞組的導體，在三相定子繞組內感應出三相交流電動勢。發(fā)電機帶對稱負載運行時，三相電樞電流合成產生一個同步轉速的旋轉磁場。定子磁場和轉子磁場相互作用，會產生制動轉矩。從汽輪機輸入的機械轉矩克服轉子的電磁制動轉矩而作功。永磁發(fā)電機勵磁繞組、勵磁機電樞繞組

及整流盤實物圖整流盤實物圖勵磁機、整流盤、發(fā)電機接線圖主勵磁機磁場繞組轉子部分快速熔斷器正整流環(huán)負整流環(huán)同步發(fā)電機定子繞組整流二極管同步發(fā)電機磁場繞組BCA三、發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)（一）一、同步發(fā)電機的勵磁方式發(fā)電機勵磁方式的種類很多，常采用的有直流發(fā)電機供電、交流勵磁機供電和無勵磁機的勵磁方式。我們集團公司所用發(fā)電機的勵磁方式全部為交流無刷勵磁，勵磁調節(jié)裝置采用的是南汽集團生產的數字式雙通道勵磁調節(jié)器(DVR-2000)，寧國一線應用的裝置是日本明電舍的AVR，寧國三線應用的裝置是南汽集團的DVR-2000A，其它基地應用的是南汽集團的DVR-2000B。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)的工作過程當發(fā)電機在汽輪機的拖動下旋轉到3000r/min時，永磁發(fā)電機PMG發(fā)出的電壓應有220V、400HZ，送到勵磁柜，經過隔離變壓器隔離整流后供給勵磁裝置作為電源，經過勵磁裝置調節(jié)整流后供給交流勵磁機EX的勵磁繞組，勵磁機電樞輸出的三相交流電經過同軸旋轉的整流裝置全波整流后，送給交流發(fā)電機的轉子勵磁繞組。如圖所示：～同步發(fā)電機電樞主勵磁機電樞副勵磁機磁場同步發(fā)電機磁場副勵磁機定子主勵磁機磁場自動電壓調節(jié)器NS發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)永磁發(fā)電機接線盒勵磁機永磁發(fā)電機發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)三、同步發(fā)電機的滅磁

發(fā)電機的轉子及勵磁電路都是隨軸旋轉的，因此，轉子回路不能直接接入滅磁開關，無法實現直接滅磁，也無法實現對勵磁系統(tǒng)進行常規(guī)檢測，如轉子電流、電壓、絕緣等，必須采用其他的特殊的方法進行。同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)，除具有勵磁、自動調節(jié)勵磁、強行勵磁裝置外，還應有滅磁裝置，這是保護發(fā)電機不可缺少的元件。發(fā)電機與母線解列時，應自動地使轉子回路的電流很快地降為零。如果發(fā)電機內部發(fā)生短路故障時，即使把發(fā)電機從母線上斷開，短路電流依然存在，使故障造成的損失繼續(xù)擴大，只有將轉子回路的電流降至為零，使發(fā)電機的感應電勢盡快減至最小，才能使故障損害限制在最小范圍內。這種轉子回路電流降至為零的過程，稱之為發(fā)電機的滅磁。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)自動滅磁裝置的作用當發(fā)電機內部故障或機端和出口斷路器之間發(fā)生短路時，由于故障點在在發(fā)電機剩余電動勢的作用下不能消除，故要自動滅磁裝置動作，迅速將勵磁磁場降低到接近于零，以相應降低發(fā)電機的電動勢，減小故障造成的損失程度。發(fā)電機磁場降低過程中所需要的時間稱為滅磁時間。當滅磁時間愈短，故障引起的損失也愈小。

發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)滅磁的方法滅磁的方法有多種，有用恒值滅磁電阻滅磁，有用非線性電阻滅磁，有用滅弧柵滅磁，有用可控硅逆變滅磁等。在可控硅整流電路中，如果改變其控制角α，就可以調節(jié)輸出直流平均電壓Uz的值。當90°＜α＜180°時，Uz為負值。如果在發(fā)電機勵磁繞組上突然加上一個恒定電壓，也就能達到快速滅磁的目的。準確地說，可控硅的控制角應在α＜150°-155°時，可控硅逆變成功。在可控硅逆變滅磁過程中，原來由交流電能通過整流系統(tǒng)向發(fā)電機勵磁繞組提供直流電能轉變?yōu)橛少A藏在勵磁繞組中的磁能經可控硅反送到交流側。這種利用逆變工作狀態(tài)達到滅磁的方法，既簡單又經濟，常為利用可控硅整流勵磁系統(tǒng)滅磁所使用。

發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)電機的強行勵磁當系統(tǒng)出現故障，如短路故障時，系統(tǒng)母線電壓極度降低，有關發(fā)電機的端電壓也會急劇下降。這說明系統(tǒng)無功缺額很大。為了使系統(tǒng)迅速恢復正常，這就要求有關發(fā)電機轉子的磁場迅速增強，就是需要向發(fā)電機轉子回路送出較正常額定值多的勵磁電流，以向系統(tǒng)輸送盡可能多的無功功率，以利于系統(tǒng)的安全運行。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)的這種功能，稱之為強行勵磁。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)（二）一、勵磁裝置的工作方式在無刷勵磁方式下DVR-2000B微機勵磁調節(jié)器工作在主、備用方式。主、備通道之間通過CAN總線高速通訊將雙方的運行數據進行交換，完成備用通道對運行通道的跟蹤。同時，DVR-2000B微機勵磁調節(jié)器根據勵磁電流計算出對應的觸發(fā)角，這兩種跟蹤方式的跟蹤結果實時進行比較，以防止由于通訊過程中可能發(fā)生的誤碼，導致錯誤跟蹤，進一步保證了系統(tǒng)的可靠性。手動運行方式時，自動通道實時跟蹤發(fā)電機電壓；自動運行時，手動通道延時30秒跟蹤輸出電流。兩種運行方式之間能進行無擾動切換。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)二、勵磁裝置的顯示說明主畫面進行系統(tǒng)運行狀態(tài)及主要測量數據的顯示。此屏顯示從上到下共分為四個區(qū)域，顯示屏如圖：DVR-2000B微機勵磁調節(jié)器----------------------------------------------------UG1:KVIG1:KAUFD:VIFD:AUGR:KVIFR:AP:MWQ:MVarARF:COS:F0:HzILD:A----------------------------------------------------滅磁開關：合/分通道狀態(tài)：運行/跟蹤主油開關：合/分運行方式：自動/手動----------------------------------------------------2007-5-2016：18：20發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁裝置的顯示說明

第一區(qū)域：故障顯示區(qū)。位于最頂端一行，最上面一行在調節(jié)器正常運行時顯示微機勵磁調節(jié)器，調節(jié)器出現故障時顯示相應的故障。

第二區(qū)域：數據顯示區(qū)。對應顯示量：UG1:機端三相線電壓平均值IG1:定子三相電流平均值UFD:勵磁電壓，對于無刷勵磁系統(tǒng)此處顯示零IFD:勵磁電流，對于無刷勵磁系統(tǒng)顯示的為調節(jié)器輸出電流UGR:自動（恒機端電壓調節(jié)）PID的給定參考電壓IFR:手動（恒轉子電流或恒輸出電流調節(jié)）PID的給定參考電流P:有功功率Q:無功功率ARF:可控硅輸出角COS:功率因數F0:系統(tǒng)頻率ILD:本柜電流發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁裝置的顯示說明

第三區(qū)域：狀態(tài)顯示區(qū)。在此區(qū)域內，將主要的開關量狀態(tài)進行顯示，包括：

滅磁開關：如果不做特殊說明，滅磁開關接常閉輔助接點，狀態(tài)顯示為分或合。主油開關：用于顯示機組并網運行還是空載運行。主油開關的狀態(tài)根據定子電流的有無進行判別。通道狀態(tài)：表示調節(jié)器本通道的運行狀態(tài)。分為三種情況：運行、跟蹤、和退出。運行方式：顯示的是當前的運行方式，分為自動運行和手動運行兩種方式。其中自動運行方式為恒發(fā)電機機端電壓調節(jié)，手動運行方式為調節(jié)器恒勵磁輸出電流調節(jié)。

第四區(qū)域：時間顯示區(qū)。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)三、發(fā)電機的電壓調節(jié)發(fā)電機在并網運行前，電壓的調節(jié)既通過增磁/減磁開關調節(jié)勵磁電流的大小來實現，可以通過自動或手動方式調節(jié)發(fā)電機的機端電壓，當采用自動升壓方式時，發(fā)電機機端電壓自動升到90%的額定電壓。也可以接收同期裝置發(fā)來的升壓/降壓脈沖信號自動調節(jié)機端電壓。四、無功功率的調節(jié)發(fā)電機在并入電網運行后，要改變發(fā)電機勵磁電流，感應電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。為了改變發(fā)電機的無功功率，必須調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。增加發(fā)電機的勵磁電流時，發(fā)電機的感應電勢、定子電流和無功功率都會增加，而功率因數會降低。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)五、發(fā)電機的電壓調節(jié)發(fā)電機并網運行時，有功功率增加到1/3的額定功率時，無功功率為適當的正值，此時，可以將方式選擇選擇開關由恒電壓方式轉為恒功率因數控制，功率因數的控制以滿足總降需求為主，控制范圍在0.9-0.92，不要超過0.95，保證發(fā)電機運行的靜態(tài)穩(wěn)定性。當發(fā)電機有功功率變化范圍較大時，需要密切監(jiān)控勵磁裝置上無功功率的變化，并適當進行調節(jié)，不能使無功功率變成負值，防止發(fā)電機進相運行或失磁，造成嚴重后果。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)（三）一、勵磁系統(tǒng)的保護（DVR-2000B）

1、PT斷線保護：程序將測量到的3YH、4YH電壓值進行比較，如果其差值大于較大值的1/8，則發(fā)PT斷線信號，如果是3YHPT斷線，除發(fā)信號外，運行方式由自動運行切換到手動運行方式。

2、V/Hz保護（伏赫比保護）：是為了防止發(fā)電機及其出口變壓器出現磁飽和。限制和保護的原則是：

2.1、當V/Hz＞設定值時，閉鎖增磁，發(fā)過V/Hz信號，限制增磁。

2.2、當V/Hz＞(設定值時+0.05)，面板V/Hz故障指示燈亮，過V/Hz繼電器動作，DVR調節(jié)器轉為手動方式運行。

2.3、當頻率大于45Hz，小于47.5Hz，在自動勵磁時，等比例減小自動運行電壓給定值。

2.4、當頻率低于45Hz時，通道退出運行并跳開關。

發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)的保護

3、過勵限制與保護：過勵限制是為了防止發(fā)電機轉子勵磁繞組長期過負載而采取的限制勵磁措施，從轉子勵磁繞組發(fā)熱考慮，當強勵時，其容許的強勵時間t是隨發(fā)電機勵磁電流Ifd2的大小成反比關系。限制和保護的原則是：

3.1、轉子電流＞整定的瞬時過勵值時，延時1.5秒直接封鎖脈沖退出運行。

3.2、當勵磁繞組發(fā)熱量＞50%時，發(fā)信號限制增磁。

3.3、發(fā)熱量＞80%時，切手動運行，并且手動運行給定值設為90%額定勵磁電流。發(fā)熱量<10%時，復歸過勵信號。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)的保護

4、欠勵限制及保護：欠勵限制按兩段整定，一為限制，二為保護。當發(fā)電機無功功率進入低勵限制區(qū)時，勵磁調節(jié)器將封閉減磁按鈕，并且發(fā)報警信號，同時自動進行增磁，直到退出低勵狀態(tài)。如果勵磁調節(jié)器在某種工況下進入低勵限制區(qū)，而沒有被控制住，無功功率繼續(xù)減少，當無功功率低于保護線時，調節(jié)器發(fā)報警信號并且切手動方式運行其保護線為對應的限制線上無功功率的1.25倍。0QPPb1.25PbQa1.25Qa發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)的保護

5、觸發(fā)脈沖丟失的檢測：觸發(fā)脈沖重新被CPU回讀，并進行綜合判斷，確定失脈沖的相，并顯示在液晶顯示器上。失脈沖發(fā)生時，發(fā)報警信號。

6、系統(tǒng)自檢保護：系統(tǒng)自檢功能含存儲器校驗、電源檢測、可控硅故障，通訊故障等、當有故障發(fā)生時，發(fā)通道故障信號，同時本通道退出運行。對于主備用系統(tǒng)，備用通道自投。

7、旋轉二極管故障報警：在機組正常運行時，二極管有可能發(fā)生故障，所以每個二極管串聯了一只快速熔斷器，假如一只二極管擊穿短路，引起較大的電流時，將使相應的熔斷器熔斷。二極管故障檢測器檢測到該信號動作，發(fā)出報警信號。此時應及時停機，檢查原因并進行處理。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)二、勵磁系統(tǒng)的故障處理當通道A或者通道B故障或異常，發(fā)出報警信號時，運行人員應立即采取相應措施。如果發(fā)生了切手動，例如：過勵限制，欠勵限制，V/Hz限制等等：

1、首先，操作增磁/減磁開關，將發(fā)電機調節(jié)到正常的運行狀態(tài)下，其次將操作控制開關與實際運行狀態(tài)進行對應，如果發(fā)生了通道自行切手動，應當操作手、自動選擇開關與當前的運行位置一致，如果發(fā)生了通道切換，則操作通道選擇開關與當前運行的通道運行位置一致。

2、先不要復歸報警信號，檢查并記錄面板顯示的故障指示。

3、進入故障通道菜單中的“故障追憶”子菜單，記錄故障追憶里面所有本次發(fā)生故障顯示的內容。本故障追憶最多可以記錄20次故障情況。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)的故障處理

4、進入故障通道菜單中的“事件記錄”子菜單，記錄所有開關量的變位。記錄總的數量為20個先進先出的原則。同時顯示出該開關量是由分到合（0→1）還是由（1→0）。

5、復歸故障報警信號，故障處理完畢，如果需要切回到原通道運行，一定要在跟蹤正確后再切換。如果運行工況發(fā)生改變后，進行人工操作自動/手動切換時，一定要等侯30秒－1分鐘時間，進行方式跟蹤，跟蹤正確后才能保證無擾動切換。

6、當發(fā)生嚴重故障，造成停機時，運行人員不要停掉調節(jié)器的工作電源。要聯系專業(yè)人員，將故障數據和事件記錄下來再做分析處理。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)停機時狀態(tài)發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)電機失磁對電力系統(tǒng)的影響

1、失磁原因發(fā)電機低勵和失磁是常見的故障形式，發(fā)電機失磁是發(fā)電機在運行中失去勵磁電流，使轉子的磁場消失。引起失磁的原因有：轉子繞組故障、勵磁機故障、滅磁開關誤跳閘、勵磁裝置或回路元件發(fā)生故障以及操作不當等。

2、失磁現象失磁的發(fā)電機將會過渡到異步運行，勵磁電流將逐漸衰減為零，因此，其電磁轉矩也將小于原動機的轉矩，使轉子出現轉差、定子電流增大、定子電壓降低、有功功率下降、無功功率反向并且增大、在轉子回路中出現差頻電流、電力系統(tǒng)的電壓下降等。

發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)

3、失磁對電力系統(tǒng)和發(fā)電機的影響3.1失磁后的發(fā)電機需要從電網中吸收很大的無功功率以建立發(fā)電機的磁場，假設在失磁前發(fā)電機向系統(tǒng)輸送出無功功率Q1，而在失磁后從系統(tǒng)吸收無功功率Q2，則系統(tǒng)中將出現Q1+Q2的無功功率差額；如果系統(tǒng)的無功功率儲備不足，此差額將引起系統(tǒng)電壓下降。3.2由于從系統(tǒng)中吸收大量的無功功率，因此，為了防止定子繞組過電流，發(fā)電機所能發(fā)出的有功功率將較同步運行時有不同程度的下降，吸收的無功功率越多，則降低的越多。3.3失磁后的發(fā)電機的轉速超過同步轉速，因此，在轉子及勵磁回路中將產生頻率為ff-fxt的交流電流，因而形成附加損耗，使發(fā)電機的轉子和勵磁回路過熱，當轉差率越大時，所引起的過熱就越嚴重。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)失磁對電力系統(tǒng)和發(fā)電機的影響3.4低勵或失磁的發(fā)電機進入異步運行后，由機端檢測的發(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。3.5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。當發(fā)電機失去勵磁，保護未動作時，應立即增加勵磁，若仍未進入同步運行，應將發(fā)電機從系統(tǒng)中解列。

四、發(fā)電機的同期并列運行發(fā)電機的同期并列運行一、同步發(fā)電機并列操作遵循的原則1、并列斷路器合閘時，沖擊電流應盡可能小，其瞬時值不超過1-2倍發(fā)電機的額定電流。2、發(fā)電機并入電網后，應能迅速進入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減少對系統(tǒng)的擾動。理想條件

1、UG＝UX

電壓幅值相等，范圍＜10％。UG--發(fā)電機電壓幅值；UX--電網電壓幅值。2、ωG＝ωX或fG＝fX

頻率相等，范圍(0.2-0.5)％。3、δ＝0

相角差為零，范圍＜10°。

發(fā)電機的同期并列運行同步發(fā)電機并列操作在同期的三個條件中，頻率和相位差這兩個條件是一對矛盾體。若兩系統(tǒng)的原有相位差有ΔФ≠0，而當滿足頻率相等條件，則ΔФ恒定，不可能有ΔФ=0。只有ΔФ=fg-fs≠0，亦即存在頻率差時，ΔФ才有出現等于0的機會。在實際應用中，電壓、頻率兩個條件與相位差要素相比，對于系統(tǒng)和設備的影響要小得多；同時，電壓、頻率較容易調至滿足要求。因此，可以簡單的認為，同期過程實際上是捕捉ΔФ=0的過程，而電壓和頻率兩個條件僅作為同期時的限定條件，確保ΔU=|Ug-Us|和Δf=|fg-fs|在一定范圍內即可。發(fā)電機的同期并列運行非同期并列所造成的危害1、電壓幅值差UG≠UX沖擊電流主要為無功分量，沖擊電流的最大值是有效值的2.45倍以上，它產生的電動力對發(fā)電機的繞組產生影響，特別是發(fā)電機端部的繞組，因為在電機槽中的繞組有依托，而端部繞組無依托，機械強度最薄弱，所以要特別注意對它造成的危害。

2、合閘相角差δ≠0當相位差達到120°時，因并列而產生的沖擊電流和電磁轉矩最大，并且還會出現較大的單向轉矩，而單向轉矩比交變轉矩會產生更嚴重的機械應力，從而使轉軸受到突然沖擊，甚至造成發(fā)電機彎軸的嚴重后果。

發(fā)電機的同期并列運行非同期并列所造成的危害3、頻率差ωG≠ωX或fG≠fX

若兩者周波不等，則會產生有功沖擊電流，其結果使發(fā)電機轉速增加或減小，導致發(fā)電機軸產生振動。如果頻率差較大，即使合閘時相角差δ很小，滿足并列要求，但這時并入電網的發(fā)電機需要經歷一個很常的暫態(tài)過程才能進入同步運行狀態(tài)，將導致轉子磁極和定子磁極間的相對速度過大，嚴重時甚至失去同步。

發(fā)電機的同期并列運行一、同期裝置的選擇寧國一線余熱發(fā)電機組的準同期并列裝置有兩套，一套為半自動準同期并列裝置，日本代號為25CH；一套為全自動準同期并列裝置，日本代號為15，60，25。寧國三線和建德海螺發(fā)電機組采用的是南自生產的SDQ200微機自動準同期裝置。其它基地采用的是南自的NDTQ300的數字式自動準同期裝置和南瑞的DSA369準同期裝置。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇1、簡易同步工況點檢測裝置（25CH）日方提供的簡易同步工況點檢測裝置，是運用電壓差、頻率差的載體Us來進行電壓差、頻率差檢測的，以電平檢測器來反映檢測結果。此裝置是半自動同期裝置，它不具有電壓差、頻率差的調節(jié)功能，在運用25CH進行同期并列時，“同期并列選擇開關43-25G”應打到“就地手動（MANU）”的位置，需要進行操作“電壓調整開關7-90G”和“速度調整開關7-65G”，使發(fā)電機的電壓及頻率與母線電壓一至，待發(fā)電機控制盤上的同期表SY的指針豎直向上時，才可合3-52G開關，將發(fā)電機并入電網運行。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇2、自動同期合閘裝置（15，60，25）寧國水泥廠一線余熱發(fā)電使用的是日本產ASY-100型數字式恒定越前時間自動同步合閘裝置。這種裝置的一個重要特點，就是要找出某一恒定越前時間，作為合閘的重要條件，并不斷檢測、頻率差條件是否均已滿足。假如頻率差或電壓差條件任何一種不能滿足，既行閉鎖裝置的操作。這時將會通過均頻鑒別，檢測發(fā)電機轉速快慢，相應發(fā)出減速或升速脈沖，或通過均壓部分，檢測發(fā)電機電壓的高低，相應發(fā)出升壓或減壓脈沖。裝置最終要在發(fā)電機符合并列條件時，于規(guī)定的越前時間發(fā)出合閘脈沖，使同步發(fā)電機與電網并列。

發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇3、微機自動準同期裝置（SDQ200）微機自動準同期裝置采用PSD技術和集成在線可編程技術及動態(tài)相位跟蹤技術，不斷監(jiān)測發(fā)電機和系統(tǒng)的電壓、頻率，并可根據頻率差、電壓差的大小發(fā)出寬窄不同的調節(jié)脈沖，直到頻差、壓差滿足要求。在頻差、壓差滿足要求的情況下，不斷監(jiān)測發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓的相位差，準確確定斷路器合閘時刻，實現快速無沖擊合閘。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇

SDQ200同期時顯示的內容

1#相位指示0-0+-180+180導前時間110.4do35ms124987653發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇

SDQ200同期時顯示內容的意義1-同期點序號，單個機組使用的同期裝置，此處不顯示；2-同期過程中的相位；3-表示左邊是0度，上面一行角度為負值，下面為正值；4-表示左邊是180度，上面一行角度為負值，下面為正值；5-表示此處顯示的是導前時間；6-實心部分橢圓的個數表示相位的大?。ǜ艣r）；7-虛心部分橢圓表示相位未到的區(qū)域（概況）；8-表示從合閘脈沖發(fā)出至斷路器合上為止所經歷的時間，未合斷路器時，指從合閘脈沖發(fā)出至反向15度為止；9-實際相位的大小，以度為單位。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇SDQ200的工作方式

1、試驗：在此方式時，裝置內部提供兩路電壓信號，其中一路模擬系統(tǒng)電壓信號，電壓、頻率均不可以調節(jié)；另一路模擬發(fā)電機電壓信號，電壓、頻率可由面板上的模擬調壓、模擬調頻電位器進行調節(jié)。通過調節(jié)發(fā)電機模擬信號的電壓、頻率，可完全模擬真正的同期過程，只是本裝置的出口回路斷開，但是面板上的調頻、調壓、合閘指示燈仍然工作。

2、測量導前時間：此方式用來測量斷路器的導前時間（必須保證斷路器兩端均不帶電壓）。裝置測量從合閘命令發(fā)出到接收到斷路器合閘返回信號所經過的時間。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇SDQ200的工作方式

3、無壓合閘：此工作方式要保證斷路器兩端均不帶電壓。4、現地同期：此工作方式不需要遠方提供同期請求信號，通過面板鍵盤將裝置選擇到同期方式，在外加發(fā)電機和系統(tǒng)電壓時，通常選用此種工作方式。5、遠方同期：此工作方式為等待同期方式，當同期請求接點經歷一次由開到合的過程，裝置運行時，運用此種工作方式。無論裝置在何鐘工作方式，只要進入同期方式，不可能通過鍵盤退出同期方式，除非同期過程完畢，否則只有通過復位鍵復位裝置。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇4、數字式自動準同期裝置NDTQ300裝置采用現代控制理論，運用自適應方式調節(jié)電壓和頻率，根據頻差和壓差的大小動態(tài)的改變調壓和調頻系數，因此使發(fā)電機快速跟蹤系統(tǒng)電壓和頻率，使之快速進入給定區(qū)域。能實現合閘相角差a）同頻并網時Δδ≤50°；b）差頻并網時Δφ＜1°。相對于SDQ200的同期裝置，在同期定值參數上增加了并網方式、調節(jié)方式等功能。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇NDTQ300的并網方式說明1、單向方式：表示只有在發(fā)電機的電壓、頻率均略高于系統(tǒng)側時才允許并網；2、雙向方式：表示無論發(fā)電機的電壓、頻率是高于或低于系統(tǒng)側，只要滿足并網條件，即可并網。如果發(fā)電機的頻率、電壓低于系統(tǒng)側時并網，可能引起發(fā)電機逆功率，因此采用單向并網方式。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇NDTQ300的調節(jié)方式說明1、先調電壓：表示對發(fā)電機先進行電壓調節(jié)，當電壓調節(jié)到允許范圍后，再進行頻率調節(jié)；2、先調頻率：表示對發(fā)電機先進行頻率調節(jié)，當頻率調節(jié)到允許范圍后，再進行電壓調節(jié)；3、交替調節(jié)：對發(fā)電機的電壓和頻率同時調節(jié)。發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇

NDTQ300主畫面顯示的內容

自動準同期裝置2007年6月12日8：18：20ΔU：+000.00VΔφ：+000.00°Δf：+000.00HZ〈運行區(qū)：0〉運行就地〈地址：251〉0-909018012487653發(fā)電機的同期并列運行同期裝置的選擇NDTQ300主畫面顯示內容的意義1-裝置名稱；2-日期、時間顯示；3-同期表，同期啟動后，指針旋轉；4-二次采樣差值，ΔU表示電壓差，Δφ表示相角差，Δf表示頻率差；5-運行區(qū)，同期對象選擇后，顯示對象01，同期啟動后，顯示“同期啟動”并閃爍；6-模式選擇指示，有運行和檢修兩種模式。7-登錄狀態(tài)，就地和遠方兩種方式。8-裝置地址，用于通訊。當同期對象選擇后，主畫面顯示選中的對象；當同期啟動時，“同期啟動”字樣閃爍；同期結束，或者同期取消后該字樣消失。

發(fā)電機的同期并列運行同期表當HZ、V指針指向“+”向時，說明發(fā)電機側頻率、電壓高于系統(tǒng)側。當S指針順時針旋轉時，說明發(fā)電機側相位高于系統(tǒng)側。發(fā)電機的同期并列運行三、同步發(fā)電機的功率調節(jié)1、有功功率的調節(jié)同步發(fā)電機與無窮大電網同期并列后，當沒有向電網輸送功率時，這時的發(fā)電機的輸入功率P1全部消耗在無載損耗P0上，即，P1=P0無載損耗中包括二部分，機械損耗和鐵損耗。機械損耗又包括軸承的摩擦、通風及風摩損、電刷與滑環(huán)摩擦損耗（無刷勵磁則不存在電刷與滑環(huán)摩擦損耗）。上述損耗P0除以機械角速度Ω1即得無載力矩M0，它與輸入力矩M1平衡，（Ω1=2πn1/60），即M1=M0=60P0/2πn1發(fā)電機的同期并列運行有功功率的調節(jié)

如果我們要向電網發(fā)出有功功率，那么必須增加發(fā)電機的輸入功率P1，即增加原動機的力矩M1，如像汽輪發(fā)電機，必須加大汽輪機進汽閥門開度，增大進汽量。這時，作用在發(fā)電機轉子上的力矩加大，使得轉子加速，發(fā)電機的轉子會略高于同步轉速。由于EG的角速度ωG大于UX的角速度ωX，因此EG的向量逐漸領先，出現輸出電流I，而I與EG的相角小于90°，故向電網發(fā)出一個有功功率，同時對轉子產生一個制動電磁力矩，使轉子的轉速不再升高。當最后達到平衡時，轉子的轉速仍為同步轉速。1、功率平衡關系：Pef=I2efRefP0=Pjx+PtxPG=mI2r1P1P2Pe發(fā)電機的同期并列運行有功功率的調節(jié)

同步發(fā)電機的功率平衡關系為：輸入功率P1中的一小部分，供給機械損耗Pjx和鐵損耗Ptx，其余大部分轉化為電磁功率，Pe通過定、轉子間的電磁感應傳給定子，定子的電磁功率中，減去定子繞組的銅損耗PG=mi2r1（m為相數）后，就得到輸出的有功功率P2。另外，還要輸入一個勵磁功率Pef，供給消耗在勵磁繞組上的銅損耗Pef=I2efRef；無刷勵磁是發(fā)電機軸上直接帶著勵磁系統(tǒng)，則勵磁功率Pef應為勵磁機所消耗的功率，它也由輸入功率P1供給。因此，整個功率平衡關系：P1=P0+Pef+PePe=PG+P22、力矩平衡關系：M1=M0+M+Me同步發(fā)電機軸上輸入的機械力矩M1，其中一部分用來克服無載力矩M0，其余部分與慣性力矩M和電磁力矩Me相平衡。發(fā)電機的同期并列運行有功功率的調節(jié)當我們逐漸增加輸入功率，使電磁功率達到最大值時，仍繼續(xù)加大輸入機械功率，這時電磁功率反而減小，功率不能保持平衡，剩余的功率就會使栓子加速，從而使轉子的轉速大于同步轉速，失去同步，或者叫同步機失去“靜態(tài)穩(wěn)定”。如果在此種情況下不立即減小原動機的輸入功率，則由于輸出功率的減小，剩余功率將使轉子達到很高的轉速，由于離心力很大，將使轉子遭到破壞。另外，由于發(fā)電機的頻率與電網頻率不同，在定子繞組中將產生很大的電流，使定子損壞。這在具體操作時一定要引起注意。

發(fā)電機的同期并列運行2、無功功率的調節(jié)

當同步發(fā)電機與無窮大電網并列以后，如果要調節(jié)無功功率，就可以用調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流來獲得。這時調節(jié)無功功率的原理如下：當我們加大勵磁電流后，則勵磁磁勢Ffe增加，但由于發(fā)電機與無窮大電網并列，故發(fā)電機的端電壓UG=UC=常數，即定子的合成磁勢R′亦為常數，故Ffe增大，定子繞組就要出現一個落后于電勢E0的電流，產生一個去磁的電樞反應Fa以抵消故Ffe的增加，使Ffe+Fk=R′維持不變。此時發(fā)電機發(fā)出一個電感性無功功率。反之，如果我們減小勵磁電流，即減小勵磁磁勢Ffe，則定子繞組中要出現一個超前于電勢E0的電流，產生一個助磁的電樞反應磁勢Fa，以補償Ffe的減小，使Ffe+Fk=R′維持不變。此時，發(fā)電機發(fā)出一個容性無功功率。

五、發(fā)電機繼電保護的應用

及運行發(fā)電機繼電保護的應用及運行一、繼電保護在電力系統(tǒng)中的重要地位

電力系統(tǒng)在運行中，可能會發(fā)生各種故障及不正常運行狀態(tài)。最常見的也是最危險的是電力系統(tǒng)發(fā)生的各種類型的短路。系統(tǒng)發(fā)生短路時可能會造成以下嚴重后果：1、通過短路點的巨大的短路電流和燃起的電弧，使故障元件遭到破壞；2、短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的破壞或縮短使用壽命；3、電力系統(tǒng)中部分地區(qū)電壓大大降低，破壞了用戶的工作穩(wěn)定性或影響產品質量；4、破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。發(fā)電機繼電保護的應用及運行二、發(fā)電機設置的繼電保護1、發(fā)電機的故障類型發(fā)電機的故障類型主要有：定子繞組相間短路，定子繞組一相的匝間短路，定子繞組單相接地，轉子繞組一點接地或兩點接地，轉子勵磁回路勵磁電流突然消失。發(fā)電機的不正常運行狀態(tài)主要有：由于外部短路，引起定子繞組過電流；由于負荷超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；由于外部不對稱短路或不對稱負荷（如單相負荷，非全相運行等）而引起的發(fā)電機負序過電流和過負荷；由于突然甩負荷而引起定子繞組過電壓；由于勵磁回路故障或強行勵磁時間過長而引起轉子繞組過負荷；由于汽輪機主汽門突然關閉而引起發(fā)電機逆功率。發(fā)電機繼電保護的應用及運行發(fā)電機設置的繼電保護2、其他基地發(fā)電機應用的保護如下：應用的保護裝置為南京南自電網控制技術有限責任公司生產的數字式發(fā)電機保護裝置（NDG300）。差動保護①差動速斷保護：發(fā)電機差動保護是發(fā)電機內部相間短路故障的主保護，它反應發(fā)電機中性點和機端側差動電流的大小，方式為比率制動，當任一相差電流大于差動速斷整定值時瞬時動作于出口。②比率差動保護：動作電流隨著外部短路電流的增大而增大，能夠保證外部短路時保護不誤動，同時對內部短路又具有較高的靈敏度。由三部分組成，差動動作區(qū)、比率制動區(qū)和速斷區(qū)。

發(fā)電機繼電保護的應用及運行其他基地發(fā)電機應用的保護Id-差動電流Ir-制動電流ISD-差動速斷定值ICD-比率差動門檻值IGD-拐點電流K-制動系數I1-發(fā)電機機端電流I2-發(fā)電機中性點側電流動作方程為Id>ICD(Ir<IGD)Id=|I1+I2|Id>ICD+K*(Ir-IGD)(Ir≥IGD)Ir=|I1-I2|/2速斷動作區(qū)差動動作區(qū)K制動區(qū)IdISDICDIGDIr發(fā)電機繼電保護的應用及運行其