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发电机多种异常状态及危害
随着电力工业的迅速发展,发电机单机容量的不断增加,大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、性要求越来越高。发电机的运行对保证河南漯河柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障,异常运行状态发生的机率更大,比如定子绕组过负荷、发电机失磁、失步,发电机逆功率运行,非全相运行等。这些威胁同样不容忽视,所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究,采用对称分量法得出了各相电流、各序电流及相序电流间的关系,并用KATLAB软件进行了仿真,验证了理论分析的结果。同时,就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案,并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法:
1、低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机,当采用直流励磁机时,应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机,保护动作于解列灭磁;对于河南漯河柴油发电机,保护动作于减出力,以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行,在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时,保护动作于解列灭磁。
2、定子过电流或过负荷保护
在定子绕组、励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。
3、逆功率保护
对于容量在200KW及以上的河南漯河柴油发电机,宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号,经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁,是指断开发电机断路器,汽轮机甩负荷。减出力,是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸,对河南漯河柴油发电机来说,是指首先关闭主汽门,待逆功率继电器动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机,是指首先将导水翼关到空载位置,再跳开发电机断路器灭磁。
4、发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机,需装设失步保护,保护动作于信号或解列。若发生失步现象,应尽快创造恢复同期的条件,一般可采取增加发电机的励磁,或减少该失步电机的有功出力,进而将其牵入同步。动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。
5、非全相运行保护
发电机变压器组的非全相运行故障,大多数发生在机组解列、并列的操作过程中,正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、稳定机组转速、减少机组出力、控制定子电流的原则,严格按照合理顺序进行操作和调整,完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。
非全相运行时,由于发电机组接线方式、主变接地方式、断相形式、导致原因不同,非全相运行时的故障特征是不同的,所以对非全相运行进行合理有效的分类是分析研究的前提。非全相运行一般采用对称分量法来分析计算。对称分量法是一种线性变换,利用它可将任意一组不对称的三相电流(或电压)分解成正序、负序和零序三组三相对称的电流(或电压),这三组各自独立的对称电流(或电压)就称为不对称电流(或电压)的对称分量,每组对称分量的三相之间都有大小相等、彼此间相位差相等的关系。电流或电压的相序、大小关系是机组非全相运行时的重要故障信息,这些量的提取与判断,对于保护机组与系统的运行有着非常重要的意义。

河南漯河柴油发电机组因铅酸蓄电池极桩氧化无法起动
(1)故障现象 某柴油机电站额定功率为50kW,采用东风康明斯柴油机为原动力,起动电动机功率为2.2kW,起动电压为DC 24V,采用两块风帆蓄电池厂的68025 D低温起动铅酸蓄电池串联作为柴油机的起动电源。JDK为电源总开关(接地开关),节为起动电源开关,SA1为点火开关,M、Q为起动电动机和电磁开关线圈,TJ为直流继电器,正常起动过程为台上电源总开关JDK及起动电源开关QF,将点火开关SA1打至。起动“位置”,这时直流继电器ZJ线圈得电,其常开触点闭合,电磁开关线圈Q得电从而接通起动电动机M,起动电动机带动柴油机起动。
而该电站接通起动回路给起动电动机供电后,听见起动电动机周围发出固定频率的“哒哒”声,起动电动机不动作,柴油机不能起动。
(2)故障查找 分析因起动电动机未动作,先检査起动时电动机是否上电,且电压是否在24V左右。用万用表测起动电动机两端电压,发现万用表指针(指针式万用表)按固定频率不停摆动。反复几次起动,发现“哒哒”声是起动继电器ZJ的常开触点不停的断开和闭合时发出的,和前面起动电动机两端的电压时有时无的现象一致,因而判断故障是由于起动电源供电不正常造成的。分析认为,当起动电钥匙SA1打开并起动瞬间,蓄电池电压全部加在起动继电器线圈两端,起动继电器常开触点闭合,起动电动机加上电,整个回路瞬间产生大电流。这时,如果起动回路的某一点阻值很大,则大部分电压将降在该点,从而使起动继电器线圈两端电压降低。当低于继电器的吸合电压时,常开触点会断开,整个起动回路断电,电流消失,该点没有电压降;起动电源电压又全部加在起动继电器线圈两端。重复刚才过程,回路断开、闭合循环进行,起动继电器“嗒嗒”声也就不断产生。为了找到影响回路的这个点,逐步检查了回路中各元器件及其接线,元器件完好,接线可靠;用蓄电池检测仪检测蓄电池电量,电量充足对蓄电池进一步检查发现,在蓄电池的卡子与蓄电池接线端头的接触处周围有白色真菌,同时发现其端头周围有黑色氧化物。根据以上现象进行分析,初步判断是蓄电池接线端头接触故障导致柴油机无法起动。因为,在南方寒冷潮湿地区,电气元件及各接线端头很容易因真菌腐蚀形成一层氧化膜,这层氧化膜电阻较大,当回路接通产生电流后,在该端头上产生较大压降,使起动接触器线圈两端电压低于吸合电压,造成柴油机无法起动。
(3)故障排除 由于是真菌腐蚀造成的接线端头表面产生氧化膜,只要将氧化膜除去即可,先用开水清洗蓄电池接线端头和蓄电池卡子,直到接线端头和蓄电池卡子显现材料本色,然后用毛巾将其擦拭干净,重新接好蓄电池卡子并开机,柴油机顺利起动。


1800KW河南漯河柴油发电机组技术要求
河南漯河柴油发电机组的首次带载能力:发电机组可首次加载,且电压降≤30%,频率降≤15%;
额定功率(12小时内输出功率)≥ 1600KW;
备用功率(1小时 输出功率)≥1760KW;
额定电压 : 10.5kV;
额定频率 : 50Hz±2% 3相 ;
电压波动范围: +2% ~ -2% 电压波形近似于正弦波;
1、河南漯河柴油发电机组主要技术参数
接线方式:三相
频率:50Hz
功率因数:0.8(滞后)
开机至加载到满载的时间:≤15S
启动间隔:10s以内
稳态电压调整率:<±2.5%
动态电压调整率:±15%
电压稳定时间:< 3s
电压波动率:< 1.0%
频率稳态调整率:±5%
频率瞬态调整率:±10%
频率稳定时间:<3s
频率波动率:<1.0%
大修时间间隔:运行累计30000h以上
机组空载电压整定范围:不小于 95%~105%额定电压。
机组在空载额定电压时的线电压波形正弦性畸变率不大于 5%。
机组操作方式:机组可手动、自动起动。
河南漯河柴油发电机组需配套预热装置。
起动方式:24V直流电压起动
蓄电池型式:免维护铅酸启动型蓄电池
蓄电池容量:当极端环境温度为-40℃时应能满足连续起动不少于 6 次起动(厂家要对电池容量计算做出详细说明)
充电装置:控制电压范围 18~30V,蓄电池电压低于 18V 时自动接通充电装置,电压高于 30V时,自动切断充电装置,充电装置输入为 220V交流电。充电装置按起动和控制各设一套,充电装置充电市电掉电自动报警。
机组的自动装置、控制、保护、信号、同期调速系统、停机、起动系统均采用直流电源 24V,控制设备、24V蓄电池及充电设备均由河南漯河柴油发电机组卖方成套提供。
自起动装置应在市电失压一秒内发出市电故障信号,同时发出自起动命令。河南漯河柴油发电机组应具备连续三次自起动功能,连续三次起动失败,则发出起动失败信号,亦闭锁自起动回路。
机组应装设手动和电动操作紧急停机装置。
2、柴油发动机的主要参数:
柴油发动机各项性能、指标不低于卡特彼勒、奔驰( MTU)、康明斯品牌成熟产品。
型式: 四冲程,直列或者V型排列,不得低于16汽缸,闭式循环水冷却,电喷或电子调速
频率: 50Hz
额定转速: 1500RPM
冷却方式: 水冷却
排量:≥95L
燃油耗量:≦200g/kW.hr
燃油型号:国产#-35 柴油
润滑油量: L/hr
润滑油型号: API CG-4 15W/40
起动方式:电起动
调速方式:电喷/电子
从起动到具备带额定负荷的时间必须小于等于15秒
3、发电机的主要参数
发电机各项性能、指标不低于卡特彼勒、康明斯、法国利莱森玛(LEROY-SOMER)品牌成熟产品。
型式: 三相同步交流发电机
额定电压:10.5kV
额定频率:50Hz
功率因数: 0.8(滞后)
电机效率:≥95%
定子线圈接线:三相四线, Y接线,高电阻接地
绝缘等级:H级
励磁方式:快速反应的励磁系统,并配置 AVR或DSR(数字式自动励磁调节器)
防护等级:IP23
4、控制器
河南漯河柴油发电机组生产厂原厂数字控制屏(中文显示),各项性能、指标不低于卡特彼勒、奔驰( MTU)、康明斯品牌成熟产品。
控制屏型式:金属外壳喷塑
防护等级:IP41 LCD液晶 按中文,英文双语可切换显示,控制屏符合 通用电器标准。
适合远程监控的通信端口。
自动控制
当市电断电后,其低压母线上电压继电器失压信号送出接点信号到柴油机组,由机组判断,在持续维持3 秒(即延时 3 秒)时,机组可以确认为需要启动,否则不启动,3 秒时间应可调;也可以是收到由 DCS 外来接点输入,机组可以确认为需要直接启动。如果已经确认需要启动,那么应在此后 12 秒内完成自动起动、建立电压、频率达到额定值、机组出口主开关(带电操)自动闭合投入供电的过程。此时河南漯河柴油发电机组首次加载,首次加载能力不低于河南漯河柴油发电机组额定容量的 70%;首次加载时,柴油机实际输出功率不应小于发电机初始投入的起动有功功率的2 倍。 市电断电信号到发电机主开关合闸带额定负荷的时间不应超过 15 秒。 12小时内允许超载 10%运行 1 小时, 或在热状态下,能在150%
额定容量下运行,时间为 60 秒。市电恢复正常后,机组出口主开关人工就地断开,机组延时 2~5分钟停机。
自动控制系统完成包括对保安电源系统开关的监视功能,主要是显示相关开关的状态。



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