發(fā)電機(jī)失磁、振蕩、失步

發(fā)電機(jī)失磁、振蕩、失步是有何區(qū)別?出現(xiàn)類似情

況,運(yùn)行人員如何處理?運(yùn)行中,由于勵(lì)磁回路開路、短路、勵(lì)磁電流小時(shí)或轉(zhuǎn)子回路故障所引起的發(fā)電機(jī)失磁后,發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)的相關(guān)表記反應(yīng)如下:.轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指示零或接近于零;.定子電壓表指示顯著降低;.電子電流表指示升高并晃動(dòng);.發(fā)電機(jī)有功功率表的指示降低并擺動(dòng);.發(fā)電機(jī)有功功率表的指示負(fù)值。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中失去勵(lì)磁電流,使轉(zhuǎn)子的磁場消失,這種可能是由于勵(lì)磁開關(guān)誤跳閘,勵(lì)磁機(jī)或半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生故障,轉(zhuǎn)子回路斷線等原因引起。當(dāng)失磁發(fā)生后,轉(zhuǎn)子磁場消失了,電磁力矩減少,出現(xiàn)過剩力矩,脫離同步,轉(zhuǎn)子與定子有相對速度,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)電流與釘子旋轉(zhuǎn)磁場作用就產(chǎn)生了一個(gè)力矩,常稱為異步力矩,這個(gè)異步力矩在這里也是個(gè)阻力矩,它起制動(dòng)作用,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子便在克服這個(gè)力矩的過程中做了功,使機(jī)械能變成電能,可繼續(xù)向系統(tǒng)送出無功,發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不會無限制升高的,因?yàn)檗D(zhuǎn)速越高,這個(gè)異步力矩越大。這樣,同步發(fā)電機(jī)就相當(dāng)于變成了異步發(fā)電機(jī)。在異步狀態(tài)下,電機(jī)從系統(tǒng)吸收無功,供定子而后轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場,向系統(tǒng)送出無功,如果這臺電機(jī)在很小的轉(zhuǎn)差下就能產(chǎn)生很大的異步力矩,那么失磁狀態(tài)下還能帶較大的負(fù)荷,甚至所帶負(fù)荷不變。這種狀態(tài)要注意兩點(diǎn):一是定子電流不能超過額定值;二是轉(zhuǎn)子部分溫度不能超過允許值。那么發(fā)電機(jī)失磁后有何不良影響呢?這個(gè)問題要分為兩方面來闡述:一是對本身發(fā)電機(jī)的影響,二是對系統(tǒng)的危害。對發(fā)電機(jī)的危害,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:.由于轉(zhuǎn)差的出現(xiàn),在轉(zhuǎn)子表面將感應(yīng)出差頻電流。差頻電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生附加損耗,使轉(zhuǎn)子發(fā)熱加大,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,其熱容量裕度相對降低,轉(zhuǎn)子容易過熱;.失磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行后,發(fā)電機(jī)的等效電抗降低,由系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)送出的無功功率增大。失磁前帶的有功功率越大。轉(zhuǎn)差也越大,等效電抗越小,由系統(tǒng)送出的無功也越大。因此在重負(fù)荷下失磁,由于定子繞組過電流,將使發(fā)電機(jī)定子過熱;;.異步運(yùn)行中,發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩有所變化,因而有功功率要發(fā)生嚴(yán)重的周期性變化,使發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子和基座受到異常的機(jī)械力的沖擊,使機(jī)組的安全受到威脅;發(fā)電機(jī)失磁后,對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)如下:.失磁后的發(fā)電機(jī),將從電力系統(tǒng)吸取相當(dāng)于額定容量的無功功率,引起電力系統(tǒng)的電壓下降。如果電力系統(tǒng)無功功率儲備容量不足,將使鄰近失磁發(fā)電機(jī)的部分系統(tǒng)電壓低于允許值,威脅負(fù)載及各電源間的穩(wěn)定運(yùn)行,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓崩潰而瓦解,這是發(fā)電機(jī)失磁所導(dǎo)致的最嚴(yán)重的后果;.一臺發(fā)電機(jī)失磁引起系統(tǒng)的電壓下降,將使鄰近的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作而增大其無功輸出,因而這些發(fā)電機(jī)、變壓器和線路引起過電流,導(dǎo)致大面積停電,擴(kuò)大故障的波及范圍。發(fā)電機(jī)在失磁(無勵(lì)磁情況)后,運(yùn)行人員應(yīng)該如何處理?發(fā)電機(jī)在無勵(lì)磁情況下將異步運(yùn)行,從試驗(yàn)情況來看,機(jī)組能可以帶負(fù)荷運(yùn)行,但只為額定容量的50%-60%,中小型機(jī)組運(yùn)行時(shí)間不超過30min,大型機(jī)組(200MW以上)只能運(yùn)行15min。大型機(jī)組都裝有失磁保護(hù)裝置。失磁保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有電壓斷線閉鎖裝置和低電壓繼電器。當(dāng)?shù)碗妷豪^電器不動(dòng)作時(shí)(母線電壓不低于允許值),失磁保護(hù)不會動(dòng)作。.當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后,失磁保護(hù)動(dòng)作,“發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)跳閘”信號發(fā)出,發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘,表明保護(hù)已動(dòng)作解列滅磁,按發(fā)電機(jī)事故跳閘處理(第一時(shí)間檢查廠用電切換情況);.若失磁保護(hù)拒動(dòng),則立即手動(dòng)解列發(fā)電機(jī);.在發(fā)電機(jī)失磁過程中,應(yīng)注意調(diào)整好其他正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)定子電流和無功功率。發(fā)電機(jī)振蕩引起發(fā)電機(jī)振蕩的主要原因有:負(fù)荷突變;二電源之間輸出線路和變壓器的切除;發(fā)電機(jī)特別是大容量機(jī)組突然跳閘;原動(dòng)機(jī)輸入力矩突然變化;系統(tǒng)突然發(fā)生短路故障等。短路故障通常是引起發(fā)電機(jī)振蕩的主要原因。同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間可看成有彈性的磁力線聯(lián)系。當(dāng)負(fù)載增加時(shí),功角將增大,這相當(dāng)于把磁力線拉長;當(dāng)負(fù)載減小時(shí),功角將減小,這相當(dāng)于磁力線縮短。當(dāng)負(fù)載突然變化時(shí),由于轉(zhuǎn)子有慣性,轉(zhuǎn)子功角不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值,而是在新的穩(wěn)定值左右要經(jīng)過若干次擺動(dòng),這種現(xiàn)象稱為同步發(fā)電機(jī)的振蕩。振蕩有兩種類型:一種是振蕩的幅度越來越小,功角的擺動(dòng)逐漸衰減,最后穩(wěn)定在某一新的功角下,仍以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行,稱為同步振蕩;另一種是振蕩的幅度越來越大,功角不斷增大,直至脫出穩(wěn)定范圍,使發(fā)電機(jī)失步,發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行,稱為非同步振蕩。發(fā)電機(jī)振蕩或失步時(shí)的現(xiàn)象a）定子電流表指示超出正常值,且往復(fù)劇烈運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)楦鞑⒘须妱蓍g夾角發(fā)生了變化,出現(xiàn)了電動(dòng)勢差,使發(fā)電機(jī)之間流過環(huán)流。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的擺動(dòng),使電動(dòng)勢間的夾角時(shí)大時(shí)小,力矩和功率也時(shí)大時(shí)小,因而造成環(huán)流也時(shí)大時(shí)小,故定子電流的指針就來回?cái)[動(dòng)。這個(gè)環(huán)流加上原有的負(fù)荷電流,其值可能超過正常值。b）定子電壓表和其他母線電壓表指針指示低于正常值,且往復(fù)擺動(dòng)。這是因?yàn)槭Р桨l(fā)電機(jī)與其他發(fā)電機(jī)電勢間夾角在變化,引起電壓擺動(dòng)。因?yàn)殡娏鞅日r(shí)大,壓降也大,引起電壓偏低。C）有功負(fù)荷與無功負(fù)荷大幅度劇烈擺動(dòng)。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)在未失步時(shí)的振蕩過程中送出的功率時(shí)大時(shí)小,以及失步時(shí)有時(shí)送出有功,有時(shí)吸收有功的緣故d）轉(zhuǎn)子電壓、電流表的指針在正常值附近擺動(dòng)。發(fā)電機(jī)振蕩或失步時(shí),轉(zhuǎn)子繞組中會感應(yīng)交變電流,并隨定子電流的波動(dòng)而波動(dòng),該電流疊加在原來的勵(lì)磁電流上,就使得轉(zhuǎn)子電流表指針在正常值附近擺動(dòng)。）頻率表忽高忽低地?cái)[動(dòng)。振蕩或失步時(shí),發(fā)電機(jī)的輸出功率不斷變化,作用在轉(zhuǎn)子上的力矩也相應(yīng)變化,因而轉(zhuǎn)速也隨之變化。.f）發(fā)電機(jī)發(fā)出有節(jié)奏的鳴聲,并與表計(jì)指針擺動(dòng)節(jié)奏合拍。g）低電壓繼電器過負(fù)荷保護(hù)可能動(dòng)作報(bào)警。h）在控制室可聽到有關(guān)繼電器發(fā)出有節(jié)奏的動(dòng)作和釋放的響聲,其節(jié)奏與表計(jì)擺動(dòng)節(jié)奏合拍。i）水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器平衡表指針擺動(dòng);可能有剪斷銷剪斷的信號;壓油槽的油泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁。發(fā)電機(jī)振蕩和失步的原因根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),引起發(fā)電機(jī)振蕩和失步的原因有a）靜態(tài)穩(wěn)定破壞。這往往發(fā)生在運(yùn)行方式的改變,使輸送功率超過當(dāng)時(shí)的極限允許功率。）發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)聯(lián)系的阻抗突然增加。這種情況常發(fā)生在電網(wǎng)中與發(fā)電機(jī)聯(lián)絡(luò)的某處發(fā)生短路,一部分并聯(lián)元件被切除,如雙回線路中的一回背斷開,并聯(lián)變壓器中的一臺被切除等。電力系統(tǒng)的功率突然發(fā)生不平衡。如大容量機(jī)組突然甩負(fù)荷,某聯(lián)絡(luò)線跳閘,造成系統(tǒng)功率嚴(yán)重不平衡。d）大機(jī)組失磁。大機(jī)組失磁,從系統(tǒng)吸收大量無功功率,使系統(tǒng)無功功率不足，系統(tǒng)電壓大幅度下降,導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定e）原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)失靈。原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)失靈,造成原動(dòng)機(jī)輸入力矩突然變化,功率突升或突降,使發(fā)電機(jī)力矩失去平衡,引起振蕩f）發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電勢過低或功率因數(shù)過高。（g）電源間非同期并列未能拉入同步。單機(jī)失步引起的振蕩與系統(tǒng)性振蕩的區(qū)別a）失步機(jī)組的表計(jì)擺動(dòng)幅度比其他機(jī)組表計(jì)擺動(dòng)幅度要大；b）失步機(jī)組的有功功率表指針擺動(dòng)方向正好與其他機(jī)組的相反,失步機(jī)組有功功率表擺動(dòng)可能滿刻度,其他機(jī)組在正常值附近擺動(dòng)。系統(tǒng)性振蕩時(shí),所有發(fā)電機(jī)表計(jì)的擺動(dòng)是同步的。當(dāng)發(fā)生振蕩或失步時(shí),應(yīng)迅速判斷是否為本廠誤操作引起,并觀察是否有某臺發(fā)電機(jī)發(fā)生了失磁。如本廠情況正常,應(yīng)了解系統(tǒng)是否發(fā)生故障,以判斷發(fā)生振蕩或失步的原因。發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩或失磁的處理如下:a）如果不是某臺發(fā)電機(jī)失磁引起,則應(yīng)立即增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以提高發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢,增加功率極限,提高發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性。這是由于勵(lì)磁電流的增加,使定、轉(zhuǎn)子磁極間的拉力增加,削弱了轉(zhuǎn)子的慣性,在發(fā)電機(jī)達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)而拉入同步。這時(shí),如果發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)處在強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)，1min內(nèi)不應(yīng)干預(yù)。b）如果是由于單機(jī)高功率因數(shù)引起,則應(yīng)降低有功功率，同時(shí)增加勵(lì)磁電流。這樣既可以降低轉(zhuǎn)子慣性,也由于提高了功率極限而增加了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行能力。C）當(dāng)振蕩是由于系統(tǒng)故障引起時(shí),應(yīng)立即增加各發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流,并根據(jù)本廠在系統(tǒng)