300MW发电机组无励磁异步运行分析处理

发布时间：2022-03-14 15:01:14 浏览数：次

(内蒙古乌拉山发电厂，内蒙古巴彦淖尔 014407)
摘要：文章分析了发电机失磁的主要原因及发电机失磁后对发电机本身和系统的不良影响，给出了发电机无励磁异步运行时的处理原则。
关键词：发电机；励磁；发电厂；电气设备
中图分类号：TM34 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2009)20—0101—01

在电力系统中，发电机是十分重要和贵重的电气设备，它的安全运行对电力系统的正常工作，用户的不间断供电，保证电能的质量方面，都起着十分重要的作用。

乌拉山发电厂发电机励磁系统采用自并励静止励磁系统，调节器型号HWLT-4型微机励磁调节器。

发电机在运行中由于某种原因失去励磁电流，使转子的磁场消失，叫做发电机的失磁。失磁后的发电机若不从电网中解列，则它将进入带一定的有功功率，以某一转差与电网保持联系的异常运行状态。从不至马上使电网发生大的有功功率的缺额和提高供电可靠性的观点上看，失磁后的汽轮发电机最好不立即从系统中解列，维持一段时间在电网上运行，这样有可能寻找失去励磁的原因及恢复励磁。因此，无励磁异步运行，作为一种过渡的运行方式有很大的实际意义。
1 发电机失磁的原因

发电机失去的励磁的原因很多，一般在同轴励磁系统中，常由于励磁回路断线（转子回路断线，励磁机绕组断线等）引起；自动灭磁开关误碰或掉闸；转子回路短路；半导体禁止励磁系统中，由于晶闸管整流元件损坏，晶体管励磁调节器故障，励磁变压器故障等原因引起发电机失磁。
2 发电机失磁的影响

发电机失磁以后，向电网送出的有功功率大为减少，转速迅速增加，同时从电网中吸收大量无功功率，其素质可接近或超过额定容量，造成电网的电压水平下降，当失磁发电机容量在电网中所占比重较大时，会引起电网电压的水平严重下降，甚至引起电网振荡和电压崩溃，造成大面积停电事故，这是失磁的发电

机应靠失磁保护动作或立刻从电网中解列，停机检查。当失磁的发电机在电网容量中占比重较小，电网可供其所需的无功而不致使电网电压降得过低时，失磁发电机可不必立即解列。 
2.1 发电机失磁对发电机本身的不良影响
2.1.1 电机失步，将在转子的阻尼系统，转子铁芯的表面、转子绕组中产生差频

电流，引起附加温升。差频电流在槽楔与齿壁之间。槽楔与套箍之间，以及齿与套箍之间的接触面上，都可能引起局部高温，这样，便可能危及转子的安全。
2.1.2 发电机失步，在定子绕组中将出现脉动电流，这将产生高变的机械力矩，可能影响发电机的安全。
2.2 对电力系统的不良影响

①发电机未失磁时要向系统输出无功，失磁后，将从系统吸收无功，因而使系统出现无功差额。这一无功差额，将引起失磁发电机附近的电力系统电压下降。②由于上述无功差额的存在，若要力图补偿，必造成其他发电机的过电流。失磁发电机容量所占系统比重越大其数值越大，这种过电流越大越严重。③由于上述的过电流，就有可能引起系统中其他发电机或其他元件被切除，从而导致系统电压的进一步下降严重的时候，可能导致系统瓦解，造成大面积停电。
3 无励磁运行时表记的指示变化及原因分析
3.1 转子电流表的指示变化

转子电流表的指示为零或零后又以定子表计摆动次数的一半而摆动，出现这种情况的原因是由于接线不同造成的。若失磁后的转子绕组是通过灭磁电线或自同步电阻或闭保回路时，在定子磁场的作用下此回路将感应出频差电流，若转子电流表的分流器在此回路时，直流电流表上反映的是差频电流的变化，所以是“一起一落”以转差频率摆动，若由于转子绕组匝音短路引起的失磁，则转子电流就不为零，相反如果发生失磁的原因纯属励磁回路开路造成，则转子电流应为零。
3.2 定子电流表的指示升高并摆动

失磁后的发电机进入异步运行状态时，既向电网送出有功功率，又从电网吸收无功功率，所以造成电流指示的上升，摆动的原因简单地说是由于转子回路中有差频摆动电流所引起的。

3.3 有功功率表的指示降低并摆动

异步运行发电机的有功功率的指示降低，这是因为机组失磁后，转子电流很快以指数曲线衰减到零，原来由转子电流所建立的转子磁声也很快消失，这样作为原动机力矩转矩的电磁转矩也消失了，“释载”的转子在原动机的作用下很快升速。这汽轮的调速系统自动使气门关小一些，以调整转速。所以在平衡点建立起来的时候，有功功率要下降一些，有功功率降低的程度和大小与汽轮机的调速特性以及该发民机在某一转差下所能产生的异步力矩的大小有关。其摆动的原因则与定子电流摆的原因相同。
3.4 发电机母线电源降低并摆动

发电机失磁前是系统的电源送出有功功率，也送出无功功率，失磁进入异步运行状态时，系统向发电机倒送大量无功功率，发电机成了系统的无功负荷，电流大电压下降很大，母线电压减去线路上的压降才是发电机的出口电压，因此母线电压降低。电压摆则是由于电流摆动引起的。如果母线上还有其他机组运行，并且这些机组都装有自动调压装置，那它们的电压也会摆动，这是由于电流的摆动使各自动调压装置不断调整电压引起的。
3.5 无功指示负值，功率因数表指示进相

因为发电机失磁时，发电机的无功，由输出变为输入而发生反向，发电机定子电流越前于电压的进相运行状态而造成的结果。（感性变为容性所致）
3.6 转子电压表指示异常

转子电压表的指示与具体的接线情况有关。发电机刚失磁瞬间，转子绕组的两端将有过电压产生。若转子绕组失磁后闭合在灭磁电阻上，此过电压数值与灭磁电阻的大小有关，电阻大，过电压数值大。一般选择灭磁电阻为转子绕线电阻的5倍，其过电压值为转子额定电压的2～4倍。转子电压表计也摆动，摆动频率比定子电流表指针低一半。
4 发电机无励磁异步运行时的处理原则

发电机发生失磁后的处理方法结合实际试验数据一般原则上应掌握以下几点：①对于不允许无励磁运行的发电机应立即从电网上解列，以避免损坏设备或造成系统事故。②失磁保护动作跳闸时按事故跳闸处理。③如果失磁是自动调节励磁装置引起，保护未动作，则应切换到手动调节方式运行，立即调整励磁电流，恢复正常运行。④经三项处理后仍无法恢复时，则将厂用电系统倒由备用厂用电源供电。⑤发电机发生失磁时，在最初出1min内应将发电机负荷降至额定值的60%以下，此后的1 .5min以内将发电机负茶降至额定值40%以下。
⑥在15min以内不能恢复励磁时，则将发电机解列。⑦应注意其他正常运行的发电机定子电流和无功功率值是否超出规定，必要时按发电机允许过负荷规定执行。⑧同时应增加其他各台机组的励磁（在允许范围内）尽快查明原因。当励磁恢复时，发电机所带负荷越小，拉入同步越容易。

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