发电机失磁运行分析及处理

发电机失磁运行分析及处理摘要：发电机失磁运行是常见的故障形式.发电机运行时发生失磁对发电机本身和电力系统 造成影响,一旦保护拒动其将破坏电力系统的稳定运行、威胁发电机的自身安全。我们要从 认识发电机失磁原理、失磁后工况变化，制定发电机失磁防范措施，避免发电机失磁运行和 失磁后快速切除故障发电机运行。关键词：失磁 措施 处理1、发电机失磁工况介绍发电机是一种将机械能转变为电能的工具,简单的从原理方面说，它是由转子和定子线 圈组成的，转子绕组由励磁系统提供电流，在原动机的拖动下旋转，即产生了旋转磁场,旋 转磁场切割定子线圈，在定子回路产生感应电势，当发电机带上负载后,就产生了三相交流 电，因三相定子绕组依次相差120电角度布置，三相电流产生的磁场组合成一个磁场，即 产生了定子旋转磁场。发电机正常运行中，转子的旋转磁场与定子的旋转磁场方向、速度相同，转差为零， 即发电机为同步运行方式。当发电机励磁系统故障后，失去了励磁电流,也就是平常所说的 发电机失磁。发电机失磁后,转子旋转磁场消失,电磁力矩减少，而原动力矩不变，出现了过 剩力矩，使转子转速增加，转子与定子的旋转磁场有了相对速度,出现了转差，定子磁场以 转差速度切割转子表面，使转子表面感应出电流来,这个电流与定子旋转磁场作用就产生了 一个力矩，称为异步力矩，它的制动作用限制了转子转速无限升高，转速越高,异步力矩越 大,从而降低了转差,这时的发电机进入了异步运行状态。发电机从系统吸收无功，供定子、 转子产生磁场，向系统输送有功功率。2、发电机失磁运行的危害2.1 对发电机本身的影响2.1.1、由于发电机失磁后，转子与定子出现了转差，在转子表面感应出转差频率的电流 , 该电流在转子中产生损耗，使转子发热增大，转差越大电流越大，严重时可使转子烧损;特 别是直接冷却高利用率的大型机组,热容量裕度相对降低，转子容量过热。2。1。2 失磁后,发电机转入异步运行,发电机的等效电抗降低，从系统吸收的无功功率增大。 失磁前的有功越大，转差越大，等效电抗就越小，吸收的无功也越大，因此在大负荷下失磁， 由于定子绕组过电流将使定子过热。2。1.3 异步运行中，发电机的转距有所变化，因此有功功率要发生严重的周期性变化,使发 电机定子、转子、基座受到异常的机械冲击力振动,使机组的安全受到威胁，汽轮发电机由 于同步电抗较大，平均异步功率较大，调速系统也比较灵敏，所以振动不是十分严重. 2。1.4 失磁运行,定子端部漏磁通增大，使端部的部件和边段的铁芯过热。2.1。5 大型发电机失磁易引起发电机振荡，失磁前的有功功率越大，失磁后吸收的无功也 越大，发电机端电压下降越大，发电机输出功率降低，功角特性由1转向2,从a点向b点 运行，因为过剩力矩的出现，转子加速使功角增大，从b点向C点运行，由于转子惯性, 使之越过C点，使功角大于90 ,达到d点,到d点后由于异步力矩的作用及惯性的消失, 向C点运行到达c点，由于惯性又向b点,这样来回摆动，转速时高时低，这就形成了发电机 的振荡。2.2对电力系统有危害2。2.1、发电机失磁后，从系统吸收相当容量的无功功率，引起系统电压下降，如果电力系 统无功储备容量不足，将使邻近失磁的发电机组部分系统电压低于允许值，威胁负载和各电 源间的稳定运行，甚至导致系统电压崩溃而瓦解.2.2。2、发电机失磁后，引起系统电压下降，将使邻近的发电机增大无功较多，甚至强磁动作， 因而引起发电机、变压器、线路引起过电流、保护动作、导致大面积停电，扩大故障范围。3、发电机失磁的主要原因3.1误操作使励磁系统逆变灭磁或误拉灭磁开关。人为误操作往往是由于人员风险评估不到 位、精神状态不好或习惯性违章所至在控制室易发生用SAC5误拉灭磁开关或用SAC1逆变 的操作，而在就地则易发生误碰使灭磁开关跳闸导至发电机失磁的事故在QE1控制回路中， 有合跳闸按钮，在UN柜旁的控制柜内SBC1为就地合闸按钮，SBT1为就地分闸按钮，此二 钮均为检修人员在检修时，传动开关所用正常运行时，运行人员千万不能碰此按钮，以防 止QE1开关跳闸，造成发电机失磁.3。2、磁系统故障导致保护动作逆变灭磁。为防止励磁系统故障，我厂机组的励磁系统设有如下保护：1. 发电机转子过电压保护：U=2。4kV时，FV1动作，使Q1开关闭合。2. 自动励磁调节器保护：发电机出口 PT小开关跳闸；交流电源开关跳闸时自动切换至另 一套装置运行。3. 转子一点接地保护：用25Hz电源一点接在励磁绕组上，一点接在接地碳刷上，测转子绕 组对地电阻15KQ时发信号。4. 励磁机保护：差功保护、过流保护动作时，逆变灭磁。5. 功率柜柜保护：发电机两台功率柜风机故障：发电机两台故障功率柜电流指示为0发电机两台功率柜熔丝断：发电机对应故障功率柜电流指示为0。6. 电机转子过负荷保护：Iop=2。71A t=9S出口方式：发信号Iop=3。2A t=5S出口方式：减磁Iop=2。85A反时限tl=3min出口方式：解列灭磁7. 励磁机失磁保护：QE1开关掉闸或KL3灭磁时，合Q1开关，发电机逆变灭磁。8. 低频保护：F=48。OHz TL8=99S 发信F=47.5Hz TL9=48S 解列灭磁F=47。0Hz TL10=8S 解列灭磁9. 过频保护：F=51。0Hz TL15=99S 发信F=51.5Hz TL16=24S 发信当f =45Hz时，跳开QE1、QE11开关。3.3、发电机转子回路断线。发电机转子回路断线，可能发生在转子绕组、发电机或励磁机碳刷处，由于电流过大，碳 刷分流不均匀，导致各别碳刷过电流发热，严重时烧断刷辫断路，造成其它碳刷电流更大，最 终导致发电机碳刷全断，发电机失磁。灭磁开关及刀闸误掉闸也将引起转子回路断线。3.4、系统接地造成灭磁开关误跳或保护误动。直流系统两点接地时，也易造成保护误动或 开关误跳，造成失磁.4、防止发电机失磁运行的防范措施4.1控制配电室的温度不超过30C，保障配电室的通风及制冷设备的可靠运行。4.2 日常巡检时注意检查各保护装置、PT、CT工作正常。4.3日常巡检时注意励磁系统各交直流开关合、断位置正确，供电正常，运行时禁止误断开 关。4。4发电机出口 PT小开关跳闸；交流电源开关跳闸时自动励磁调节器自动切换至另一套装 置运行应注意检查。4。5 巡检时，注意可控硅保险是否有熔断现象，灯灭，如一个柜有保险断应控制励磁电流 的增长，将故障柜退出运行，通知检修人员立即处理。4.6巡检时，注意功率柜风机是否运转正常，如一个柜有风机故障，应控制励磁电流的增长， 将故障柜退出运行，通知检修人员立即处理。4.7当一个功率柜故障时，检修时拉合开功率柜交直流刀闸QS11、QS12、QS21、QS22、QS31、 QS32、QS41、QS42时，应当在功率柜K11、K12、K21、K12控制脉冲开关退出的情况下合闸 和拉闸。4.8 巡检时注意切换励磁机转子绝缘监查表，当绝缘降低时应立即查找原因，及时处理。注 意发电机转子绝缘监查装置，正常时显示118KQ,当对地电阻在5-15KQ时经总工批准，可 以运行24h，申请停机；当电阻小于5K时应立即申请停机，以防止励磁系统2点接地造成 失磁或使转子磁场分布不均匀，造成发电机振动。4。9当直流系统接地时，应立即查找，按照查直流接地的规定执行,防止两点接地。励磁系 统的操作应执行监护制度,加强运行人员的责任感,杜绝习惯性违章。4.10 发电机励磁机碳刷的运行维护：严格执行碳刷、滑环的定期吹扫，擦拭工作，定期检 查运行情况，大负荷期间，每天前夜班要用钳形电流表测50电刷电流，以保证电流均匀， 及时调整，及时更换同型号的碳刷,以防止过短将滑环损坏。碳刷打火时,首先检查打火程度， 根据情况决定是否减负荷,用洁净的布擦拭直流子及滑环表面用干燥的空气吹扫,严重时可 用0号砂纸打磨，调整压力。如处理无效可申请停机.如打火严重，构成环火，应立即申请 停机,以防止将滑环损坏。5、发电机失磁运行处理5。1失磁时的现象：1）无功表指示为负值.2）有功降低也有可能摆动。3）转子电流为0或在0点摆动。4）转子电压指示为0或在0摆动。5）定子电压指示降低.6）定子三相电流大幅度升高并摆动。7）转速超过额定值。8）QE1、QE11其一或同时跳闸，Q1合闸。9）逆变指示灯亮。7）另一台机无功增加可能强磁动作。5。1、发电机失磁异步运行时，一般处理原则如下：5.1 对于不允许无励磁运行的发电机 若失磁保护动作跳闸，则应迅速查看厂用电的 自投情况，如自投不成功或未自投，应立即手动投入。如果失磁保护拒动应立即急停发电 机同时对励磁回路检查，当故障点在工励系统时，则可将其退出隔离,通知检修处理。5。 2对于允许无励磁运行的发电机应按无励磁运行规定执行以下操作:5.2.1 迅速降低有功功率到允许值（本厂失磁规定的功率值与表计摆动的平均值相符合）, 此时定子电流将在额定电流左右摆动.5。2。2 手动断开灭磁开关，退出自动电压调节装置和发电机强行励磁装置。5。 2.3注意其它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。5。2。4 对励磁系统进行迅速而细致的检查,如属工作励磁机的问题,应迅速启动备用励磁几恢复励磁。5.2。5 注意厂用分支电压水平,必要时可倒至备用电源接带。5.2.6 在规定无励磁运行的时间内,仍不能使机组恢复励磁，则应将发电机自系统解列。6、大容量发电机的失磁对系统影响很大。所以,一般未经过试验确定以前,发电机不允许无 励磁运行. 我公司发电机组装设了失磁保护装置，为了使保护装置系统发生振荡时不致误 动，将失磁保护时限整定为1S,发电机失磁时，经过1S失磁保护动作跳开主变高压侧两台500KV出口开关，将发电机自系统解列。如果发电机失磁保护拒动值班员根据现象确认 失磁后 立即汇报值长，用500KV开关将机组解列，检查厂用电自投情况，不成功或来自投的 应手动投入后，对励磁系统检查,查找故障点后，联系检修处理.