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浅析 柴油 发电机 保护措施

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山东交通学院本科生毕业论文山东交通学院海运学院浅析船用柴油发电机的保护措施专 业 轮机工程 届 别 20 届 学 号 姓 名 指导教师 山东交通学院海运学院二一四年六月原 创 声 明本人刘合群郑重声明：所呈交的论文“浅析船用发电机的保护措施”，是本人在导师宁波的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 论文作者(签字)：XXX 日期： 2014 年 6月1日摘 要船用柴油发电机零件多、结构复杂、体积大摘要：本篇文章主要针对船用柴油发电机在技术上的特点，进一步的分析研究了柴油机发生故障的原因，为了进一步的减少船用柴油发电机机械故障的发生提出了一些建议。柴油发电机作为船舶航行时的主要动力来源，在船舶设备中已经占据了重要的位置，船舶航行时柴油发电机的运行状态直接影响到船舶航行的安全。 关键词：船用柴油发电机；辅机；故障分析 AbstractMarine diesel generator parts, complex structure, large volume Abstract: Thisarticle mainly for marine diesel generator in technology, further analysis of thecauses of diesel engine faults, in order to put forward some suggestions to further reduce the marine machinery fault occurrence of diesel generator. Diesel generator is the main power source when sailing ships, ship equipment hasoccupied an important position, ship diesel generator running state directly affects the safety of navigation.Keywords: marine diesel generator engine; fault analysis目 录摘 要3Abstract41.1. 故障报告62. 解决措施83. 船用发电机接地故障的保护措施93.1. 发电机定子绕组单相接地的特点113.2. 基波零序电压原理的发电机定子绕组单相接地保护134. 反映三次谐波的发电机定子绕组单相接地保护154.1. 100%的定子接地保护155. 发电机的单相接地保护整定实例175.1. 基波零序过电压保护175.2. 三次谐波电压比率接地保护186. WFB-800A发电机定子接地保护装置保护定值表1197. 电机常见异常状态及其危20参考文献25致 谢271.船用发电机内部故障的报告与措施1.1. 故障报告假如柴油机发生故障，不能及时的进行维护和维修，就会延误船舶航行时间，严重的还会造成船舶在航行过程中由于动力失能而发生沉船事故。随着我国船用柴油发电机不断向着自动化、大型化和多元化的方向发展，针对船用柴油发电机故障的诊断和维修能力也在不断提高。原先船用的柴油机诊断主要依靠的是船上技术人员进行故障排查和监测的方法，但是这样的方法并不能满足实际航行时的需要。所以，我们要定期对柴油发电机进行故障诊断，确保船舶能在规定的航期内安全航行。一、船用柴油发电机的典型故障分析 在2004年上半年，晶莹海号船上的多台船用柴油发电机不断出现连杆轴承抱瓦烧轴故障，后来经过了维修，但是数据报告仍显示损坏曲柄销的椭圆度比较大，每一个缸的连杆上瓦露铜都比较严重。在船用柴油发电机中，有连杆抱瓦的现象出现，就要进行全面整修，并且要在船舶开航之前完成整修和试车工作。该船由于船期原因，3号柴油发电机的故障只能维持现状，在短时期内采用的是100h换连杆轴瓦的办法，在返航靠港之后再对该柴油发电机进行全面系统的维护和整修。 在对1号柴油发电机进行维修过程中，由于透平工况不好，拆解后发现透平涡轮端杂质很多，喷嘴环存在着不同程度的烧蚀，通过清洁处理之后效果有明显的改变，排烟温度也大大降低。为了进一步的找到该船用柴油发电机机械故障的原因，我们将会对航行中船舶的柴油发电机更换使用重油，按照说明书当中30%负荷下应换用轻油，而且要尽可能的减少柴油发电机在低负荷工况下运行。通过实际操作我们可以了解到柴油发电机在70%负荷工况下燃烧重油也没有异常现象发生，按照说明书当中的规定要在停车前转换至轻油并要运行30分钟。在对连杆轴瓦进行检查后发现也无露铜现象，但在再一次的启动发电机之后，产生了游车现象，这时柴油发电机使用的还是轻油，在启车过程中有个别的缸有爆燃现象，发出异响，但随着负荷的增加该游车现象慢慢的消减了。初步判断柴油机燃烧室内燃油雾化效果不好，有个别缸不发火或者是间歇性发火，造成柴油机运行不稳定，转速不稳定，冒黑烟。就是在这样的情况下，爆燃导致曲柄销受到强力的冲击。曲轴瓦失去弹性，导致有漏铜现象发生。但是在船上实际采取的保护措施通常都是换曲轴瓦，但是长时间一来就会造成曲柄销的椭圆度不好。 在2003年下半年，泰谷海号轮船经常出现柴油机连杆主轴承发生损害的事故。其中一台柴油发电机第四道主轴承出现了上瓦盖开裂的现象，轴承瓦被烧蚀，另一台柴油发电机第四道主轴承有抱瓦的现象，并且轴颈部被烧损。柴油机厂家工程技术人员到达船上后，机座和曲轴得到了及时的修理。该型号船用柴油发电机第四道主轴承的这种现象在别的地方也经常发生，专业工程师介绍了机座轴承孔的具体加工工艺，在设计工艺上上瓦盖安装在机座上是没有齿形定位的。所以，瓦盖的安装是十分重要的一个环节，在对机座和上瓦盖之间的间隙进行测量的时候，左右间隙采用3丝为最佳的效果，不能大于5丝，但是在实际操作的过程中是难以控制这个数值的。机油在上瓦盖进入，对主轴承进行润滑。通过参考大量的实例，对这种类型的柴油发电机有了不同的看法和认识。DAIHATSU 6DSD22转速是900rpm，发火的顺序是1246531，单缸平衡。通过柴油机曲轴连杆机构运动原理可以知道，这当中的发火顺序本身就存在着一些不足和缺陷。在柴油机曲轴连杆机构中的不平衡力和力矩是引起柴油机振动的主要原因。 针对于多缸柴油机而言，柴油机中的离心力和12次往复惯性力矩不平衡。DAIHATSU 6DSD22 使用的是多缸平衡的方法来平衡每一个曲柄的离心力，但是由于曲柄排列方式和发火顺序的设计缺陷造成处于中间位置的第四道主轴承工作环境恶劣，振动交替变换，挠曲变形，在长时间的运行过程中就会产生疲劳，轴承瓦失去弹性的现象就比较严重，倘若遇到负荷突变的情况，主轴承瓦油膜将会受到严重的破坏，造成干磨现象发生，严重的时候还会发生烧瓦抱轴，在高速运动的过程中，摩擦和振动之后产生的大量热量将会导致机座和曲轴遭到破坏。船舶监控使用的手段毕竟是有限的，要尽最大的努力控制好船舶上使用的机油的质量，定期进行检查，及时的处理柴油发电机出现的前期机械故障问题。 电机的内部故障是电机中常见的破坏性很强的故障。为了预测故障的破坏程度、设计机组的内部短路保护方案以减轻故障损害，都需要对绕组故障时的运行状态做详细的分析。2. 解决措施运用多回路方法，已经基本解决了同步电机内部故障的稳态分析问题，但对故障的暂态研究，以前还仅限于单机空载的情况。本文改进了原来的多回路数学模型中对定子回路的选择，不仅可对发电机机端各种外部短路故障和单机空载下的各种定子内部故障进行暂态过程的仿真，还实现了负载时内部各种故障的暂态仿真。本文以矢量磁位和回路电流为求解变量，把电机的电磁场方程与反映绕组联接情况的电路方程联立起来同时求解，提出了发电机定子绕组内部故障的瞬态电磁场与多回路耦合的数学模型。该模型不仅能考虑绕组的分布与联接方式、故障的空间位置、气隙磁场的空间谐波，还能细致地考虑磁极形状、铁芯的饱和和涡流等因素。本文对一台4极、12kW凸极同步发电机，在单机空载和机端带电阻负载的运行状态下，进行了机端外部短路和多种典型内部故障的实验，并用两种数学模型做了相应的仿真计算。结果表明，多回路数学模型在电机饱和不严重的情况下，暂态仿真结果与实验结果大致吻合，虽然有时非故障分支电流与实验结果的差异比较大，但基波分量还比较准确，基本可以满足保护方案的灵敏度校验等工程需要。而场路耦合数学模型对于正常运行及各种故障，定子所有支路试验电机的电子绕组连接图流及励磁电流的仿真结果都与实验吻合得更好，尤其是在饱和情况下能得到比较准确的仿真结果。本文用场路耦合数学模型，计算了不同极数的同步发电机在联网负载运行状态下的单支路开焊故障。仿真表明，一对极、每相2分支的隐极同步发电机发生单支路开焊故障时，定子绕组内部会产生很大的环流，可能使绕组烧毁。对这种汽轮发电机特有的现象，本文给出了物理解释。随着电机容量的增大，对发电机内部故障保护提出了更高的要求。本文摒弃了以往凭概念、经验和传统习惯的做法，在对发电机内部故障进行准确计算和保护方案灵敏度校验的基础上，以恶滩水电站150MW发电机为例，按照“优势互补、综合利用”的原则，用新的设计思路确定了发电机内部故障主保护的配置方案，对可能发生的发电机内部故障实现了最大范围的保护。1、对机油过滤器及时的进行清理，假如有异物出现，例如脱铅等，要立即停止并进行详细检查，尽最大的努力将柴油发电机发生机械故障的几率降到最低； 2、定期进行检查，并随时对柴油发电机的机油量进行检查，及时更换机油，确保机油过滤器的正常运行； 3、定期对柴油机的拐档差进行检查测量和分析研究，并且形成一种连续和不间断性的数据信息化检查的方法； 4、用塞尺对机座和瓦盖之间的缝隙进行测量，看是否达到规定的标准。 总结： 综上所述，为了确保船用柴油发电机故障的及时排除，我们要结合不同型号的辅机之间的性能，确保柴油发电机故障不会伤到曲轴，以免为维修带来不必要的难度和高额的费用，我们要正确的进行维护和管理，只有这样做才可以在一定程度上有效的减少柴油发电机机械故障的产生。 3. 船用发电机接地故障的保护措施船用发电机接地保护是我国在建、改建的配电系统亟待解决的重要课题。但由于故障残流小、故障电弧及干扰影响等原因,现有方法在实际运行中选线正确率很低。Powerformer是一种高压发电机,其中性点广泛采用经高电阻接地方式或经消弧线圈接地方式,也属于非有效接地电网。Powerformer的内部故障机理及选择性定子单相接地保护研究,是目前鲜有报道的保护领域最新研究方向,需要深入研究。船用发电机接地保护中,各种故障保护方法所获取的信息或多或少地受到系统参数变化、干扰等因素的影响,具有一定的模糊性。为建立样本对于类别的模糊描述,更客观地反映样本数据的模糊特征,论文第三章提出了一种基于模糊聚类分析的馈线接地保护方法。首先,采用模糊C均值聚类分析方法,采用不同属性的故障特征量,以4种基于稳态的保护方法和3种基于暂态的保护方法提取出的多源信息为指标,将历史数据分成故障类和非故障类；然后,根据各聚类中心与待测样本的空间相对距离识别出待测样本的故障类别,从而实现感知到认知的过程,完成保护判断。仿真分析验证了该方法的有效性和可行性,同时表明干扰、系统运行方式和过渡电阻等因素对该方案影响很小。为提高船用发电机接地保护方法的鲁棒性和精度,选取5个故障特征量作为故障选线的判别因子,建立距离判别分析模型,并利用回代估计法对距离判别分析模型进行检验。通过配电网单一保护单元内部不同选线方法在不同历史时段所呈现出的特性不同,构建面向单一保护单元的选线方法,实现感知到认知的过程,完成选线判断。研究结果表明,经过训练后的判别分析模型误判率较低。利用该模型对待测样本数据进行测试,测试结果与实际情况吻合,验证了该接地故障选线方法的高效性和实用性。高压发电机在系统中处于重要地位,其定子绕组单相接地故障保护需可靠灵敏以及具有100%的保护范围,对于并列运行的多台高压发电机,需具备选择性。定子单相接地故障前后Powerformer机端零序电流基波分量和三次谐波故障分量的变化特征。通过比较各高压发电机零序电流的大小和能量判断单相接地点是否在本发电机定子绕组内部。给出了不同接地点和不同过渡电阻情况下的仿真结果,仿真分析结果表明：该保护方案可实现100%定子接地保护,能可靠地识别出发电机内部、外部的定子接地故障,判断故障发电机。该方案构成原理较简单,具有鲁棒性强,精度高等特点。对于一个具有若干台机组的大型电厂,所用发电机组会通过厂内的公共母线进行功率汇集,再向系统统一供电。针对并列运行发电机组的选择性定子绕组单相接地保护问题,高压发电机内部故障仿真模型,分析了高压发电机发生定子绕组单相接地故障时的电气特性,利用故障发电机与非故障发电机零序功率方向不同的特点来实现有选择性的保护。利用零序功率的基波分量和三次谐波故障分量共同判断单相接地点是否在本发电机定子绕组内部,实现100%定子接地保护。给出三种运行状态(正常运行、外部故障、内部故障)的仿真结果。理论分析和仿真结果表明,该保护原理不仅能有效检测接地故障,还可较好地区分故障发电机与非故障发电机。根据安全的要求发电机的外壳都是接地的，因此，定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比较普遍。当接地电流比较大，能在故障点引起电弧时，将使绕组的绝缘和定子铁心烧坏，并且也容易发展成相间故障，造成更大的危害。我国规定，当接地电容电流等于或大于5A时，应装设动作于跳闸的接地保护，当接地电容电流小于5A时，一般装设作用于信号的接地保护。3.1. 发电机定子绕组单相接地的特点现代的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络（即与发电机有直接电联系的各元件）对地电容电流之总和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而改变。 UA UB UC 3I0 U0 图1发电机定子绕组单相接地故障电压电流分布如图1：假设A相接地发生在定子绕组距中心点处，表示由中心点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数，则故障点各相电势为而各相对地电压分别为： 因此，故障点的零序电压为 上式表明，故障点的零序电压等于故障相的电势，再反一个方向，但是前面要乘一个，说明发电机定子绕组单相接地时，故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变。同样我们也可以求出发电机的零序电容电流和网络的零序电容电流分别为则故障点总的接地电流即为 当发电机内部单相接地时，实际上无法直接获得故障点的零序电压，而只能借助于机端的电压互感器来进行测量。机端各相的对地电压分别为 由此可求得机端的零序电压为 由于取得了零序电流和零序电压，因此我们可以利用零序电流构成定子接地保护，也可以利用零序电压构成定子接地保护。但是无论是零序电流和零序电压的接地保护，对定子绕组都不能达到100%的保护范围。这对于大容量的机组而言，由于振动较大而产生的机械损伤或发生漏水等原因，都可能使靠近中性点附近的绕组发生接地故障。如果这种故障不能及时发现或消除，则一种可能是进一步发展成匝间或相间短路；另一种可能是如果又在其它地点发生接地，则形成两点接地短路。这两种结果都会造成发电机的严重损坏，因此，对大型发电机组，特别是定子绕组用水内冷的机组，应装设能反应100%定子绕组的接地保护，100%定子接地保护装置一般由两部分组成，即是利用三次谐波电压和基波零序电压配合工作。其中三次谐波电压构成的接地保护可以反应发电机绕组中50%范围以内的单相接地故障，且当故障点接近于中性点时，保护的灵敏性越高；而利用基波零序电压构成的接地保护，则可以反应15%以上范围的单相接地故障，且当故障点越接近于发电机出线端时，保护的灵敏性越高。因此，利用三次谐波电压比值和基波零序电压的组合，构成了100%的定子接地保护。定子接地保护逻辑框图。逻辑框图见图2。图2定子接地保护逻辑框图3.2. 基波零序电压原理的发电机定子绕组单相接地保护保护反应发生单相接地故障的零序电压分量。对微机保护来说，主要是采取措施扩大它的保护范围。为此，采取的措施是用高压侧零序电压闭锁和加强三次谐波的滤波效果。保护的构成方案如图3所示。Un0Us0Ut0三次谐波滤过器三次谐波滤过器与门与门或门延时 跳闸或 发信 图3发电机定子绕组单相接地保护原理图图3中，为发电机中性点电压互感器的零序电压；为机端电压互感器的零序电压；为主变高压侧电压互感器零序电压。在软件中，每一个零序电压分量是否投入使用，均由控制字选择。当系统中有中性点PT时，可将与构成与门关系。这样可防止机端电压互感器一次侧发生断线时造成的保护误动。在不具备中性点PT时，可退出此功能，机端零序电压和中性点零序电压均可单独出口。为提高保护的灵敏度，采用高压侧零序电压闭锁。4. 反映三次谐波的发电机定子绕组单相接地保护保护（反应机端与中性点三次谐波电压比的保护）的动作判据为： 理论分析表明，发电机正常与系统并列运行时，无论发电机中性点是否接有消弧线圈，总有机端三次谐波电压小于中性点的三次谐波电压，而当发电机定子绕组靠近中性点的50%范围内发生金属性接地故障时，机端三次谐波电压大于于中性点的三次谐波电压，判椐满足。但在实际上，由于多种因素的影响，例如机端电压互感器饱和的影响、发电机所带负荷的影响、升压变压器高压绕组三次谐波电势的影响等，造成正常运行时就是的关系。发电机正常运行机端和中性点三次谐波电压的比值最大达到1.95倍。因此，采用这种方案构成保护时，必须提高定值门槛。这就势比影响保护的灵敏度和保护范围。4.1. 100%的定子接地保护1、基波零序过电压保护的整定该保护的动作电压Uop应按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压Uunb.max整定，即UopKrelUunb.max 式中： Krel可靠系数，取1.21.3。 Uunb.max 为实测不平衡电压，其中含有大量三次谐波。为了减小Uop，可以增设三次谐波阻波环节，使Uunb.max主要是很小的基波零序电压，大大提高灵敏度，此时Uop5V，保护死区5%。应校核系统高压侧接地短路时，通过升压变压器高低压绕组间的每相耦合电容CM传递到发电机侧的零序电压Ug0大小，传递电压计算用近似简化电路，见图4。图4传递电压计算用近似简化电路图4中，E0为系统侧接地短路时产生的基波零序电动势，由系统实际情况确定，一般可取 ，UHn为系统额定线电压。Cg为发电机及机端外接元件每相对地总电容。CM为主变压器高低压绕组间的每相耦合电容。Zn为3倍发电机中性点对地基波阻抗。 Ug0可能引起基波零序过电压保护误动作。因此，应从动作电压整定值及延时两方面与系统接地保护配合。2、三次谐波电压单相接地保护的整定 对于100MW及以上的发电机，应装设无动作死区(100%动作区)单相接地保护。一种保护方案是基波零序过电压保护与三次谐波电压保护共同组成100%单相接地保护。 电压互感器变比为： 机端 TV ； 中性点TV ； 如发电机中性点经消弧线圈或配电变压器接地，保护装置应具有调平衡功能，否则应增设中间电压互感器。设机端和中性点三次谐波电压各为 和 ，三次谐波电压单相接地保护可采用以下两种原理： 实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为a0，则取阈值a(1.051.15)a0。根据发电机定子绕组对地电容和中性点对地三次谐波阻抗的大小，见图5，可计算a0。a0可能小于或大于1.0。E3发电机三次谐波相电动势；EH3系统高压侧三次谐波相电动势；Zn发电机中性点对地三次谐波感抗或电阻的三倍；C1发电机每相对地电容之半；C2机端外接元件每相对地总电容；CM主变压器高低压绕组间每相耦合电容图5发电机三次谐波电压分析计算用等值电路5. 发电机的单相接地保护整定实例已知条件：保护采用 ，发电机额定容量为135MW，额定功率因数0.85，额定电压13.8KV。主变高压侧开口角电压变比: 220:3/0.1:3/0.1:3/0.1 KV；机端开口三角零序电压TV变比: 13.8:3/0.1:3/0.1:3 KV；发电机中性点零序电压TV变比: 13.8:3/0.1 KV。5.1. 基波零序过电压保护基波零序电压保护发电机85%90%的定子绕组单相接地.由于中性点单相电压互感器不接熔断器,而机端三相电压互感器必须接熔断器,所以基波零序过电压保护灵敏段取中性点零序电压,Uop应按躲过正常运行方式下中性点单相电压互感器的最大不平衡电压Uunb.max整定灵敏段：Uop=KrelUunb.max式中Krel可靠系数取1.3；Uunb.max为中性点实测不平衡基波零序电压。厂家建议Uop=2030V ；高端值取Uop=30V ，保护时限取top=1s；低端值取Uop=10V ， 保护时限取top=5s。5.2. 三次谐波电压比率接地保护三次谐波电压比率判据只保护发电机中性点25%左右的定子接地.1、暂时整定值:a=Krel3/=1.5379.67/239=1.5。实测发电机并网前最大三次谐波电压比值为a1；并网前比率定值：(1.31.5)a1实测发电机并网后运行时最大三次谐波电压比值为a2并网后比率定值:(1.31.5)a2式中:Krel可靠系数取1.5；为机端开口三角零序电压TV变比，13.8:3/0.1:3=239 KV；为机端中性点零序电压TV变比13.8:3/0.1KV=79.67（中性点变压器）。该计算值不能作为最终的整定值.在最终整定时,并网前后都必须经过实测。2、实际修正值待机组正常运行后根据实测值进行修正计算。 a=2.294/2.765=0.83实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为a0， 根据实测值修正整定值，即a1.50.83=1.2。 6. WFB-800A发电机定子接地保护装置保护定值表1发电机定子接地保护定值1基波零序低值投退0，11：投入 2基波零序高值投退0，1 1：投入 3三次谐波方案一投退0，1 1：投入，出口发信。4三次谐波方案二投退0，10：退出； 520Hz电源消失投退0，10：退出； 620Hz接地高定值投退0，10：退出； 720Hz接地低定值投退0，10：退出； 8零序电流定子接地投退0，10：退出； 9零序电压选择0，1 1：机端10基波零序电压低值1.00V50.00V 10V11基波零序电压低值延时0.10s100.00s 5s出口停12基波零序电压高值1.00V50.00V 30V13基波零序电压高值延时0.10s100.00s 1S14并网前谐波比系数0.5010.00 1.515并网后谐波比系数0.5010.00 1.27. 电机常见异常状态及其危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、安全性要求越来越高。发电机的安全运行对保证电力系统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MATLAB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100MW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100MW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；对于汽轮发电机，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。 逆功率保护 对于容量在200MW及以上的汽轮发电机，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，对汽轮发电机来说，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300MW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。逆功率保护 对于容量在200MW及以上的汽轮发电机，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，对汽轮发电机来说，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。 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安全有着非常重要的意义。经过几年的校际流传，在Little的推动下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从那时起，MATLAB的核心采用C语言编写，而且除原有的数值计算功能外，还新增了数据图视功能。它集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。 MATLAB的推出得到了各个领域专家学者的广泛关注，其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础。MATLAB系统的基本部分主要包括：工作环境、图形处理系统、动态系统仿真环境Simulink、工具箱及模块库等。现在，MATLAB不仅仅是一个“矩阵实验室”，她已经发展为适合多科学的、功能强大的大型软件，成为高级课程的基本教学工具。如MATLAB可以做以下各种分析、运算:1、微积分：微分、积分、求时限、泰勒展开、级数求和。2、代数：求逆、特征值、行列式、代数方程解的简化、数学表达式的指定精度求值。3、数值分析：插值与拟合、数值微分与积分、函数逼近、代数方程和微分方程的数值解和符号解。4、统计计算：均值、方差、概率、参数估计、假设检验、相关性和回归分析、统计绘图、随机数产生器等。5、优化问题的求解：线性规划、非线性规划等问题的求解。6、动态系统模拟仿真等。 它已成为工科大学生、硕士生和博士生所必须掌握的基本技能。同时，MATLAB也被研究单位和工业部门广泛应用，使科学研究和解决具体各种问题的效率大大提高。被称为第四代计算机语言的MATLAB，之所以能如此迅速地普及，显示出如此而旺盛的生命力，是由于他有着不同于其他语言的特点，它使人们无须直接对计算机硬件资源进行操作，利用其丰富的函数资源，将编程人员从烦琐的程序代码中解放出来。MATLAB最突出的特点就是简洁，它用更直观的、符合人们思维习惯的代码，代替了C语言和FORTRAN语言的冗长代码。MATLAB给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。下面简单介绍一下MATLAB的主要特点。 1、简洁灵活的语言风格 语言十分简单，使用灵活方便，书写形式自由，具有“草稿纸”功能。如果任务不是太多，那么可以在命令窗口中按照自己的思路直接写入命令，并且可以即时看到结果。 2、方便的数值运算 在MATLAB环境中，有超过500种的数学、统计、科学及工程方面的函数可使用，函数的标识自然，使得问题和解答像计算机式子一般的简单、明了，让使用者可全力发挥在解题方面，而非浪费在计算机操作上。简述发电机非全相运行的起因 造成发电机组非全相运行事故的原因主要有高压断路器故障、未装设发电机出口断路器、非全相保护或失灵保护拒动、运行人员操作不当等，以下就具体情况进行阐述： 1、断路器故障 断路器故障包括操动机构故障、断路器本体故障和断路器二次回路故障。我国220kV及以上电压4 等级断路器，由于产品自身问题，检修工艺问题，发现、消除缺陷不及时等方面的原因，造成发电机组非全相运行事故经常发生。据统计在(19901999)年间，220kV电压等级SF6断路器设备中，因拒分、拒合、误动等造成的事故共发生54起。 未装设发电机出口断路器 发电机装设出口断路器(GCB)，可使运行方式灵活，GCB与发变组高压侧断路器相互配合可缩短事故时间，对发电机进行更为有效的保护。但由于目前国内GCB在制造技术、工艺上的原因，尚不能实现与封闭母线安装一体化，且结构复杂，同时国外的GCB性能虽然比较稳定，但价格很高，这就在技术和经济上限制了GCB在我国大容量机组上的普遍使用。由于很多电厂没有装设发电机出口断路器，所以增加了因非全相运行时间过长而导致事故的机率。 失灵保护误动或拒动 九十年代初，开始采用断路器非全相启动失灵保护装置，即一旦出现发变组高压侧断路器由于某种原因引起的非全相运行，首先跳开该断路器的健全相，跳闸不成则启动失灵保护，经延时作用将位于同一母线上其它所有电源切断，从而保证机组的安全。但是失灵保护动作正确率较低，所以我国发生过多起因失灵保护误动或拒动而导致非全相事故扩大。 4、运行人员操作不当 为防止机构失灵，运行人员要对机构内传动轴、锁钉定期润滑，以保证其传动部分的灵活性。同时应保证机构箱门处于严密关闭状态，防止线圈受潮，机构灵件锈蚀。这就要求工作人员在正常巡回检查时，留意空气、SF6压力和电力设备本身状态情况，而且要加强对主开关的定期维护，压缩空气储气罐放水、加热器投退等工作检查，保证设备的正常进行。开关操作本体处应该设专人监控，如遇三相开关未全合上，则要通知远方将开关跳开，然后运行人员实施检查。开关断开后（包括手动跳开、保护跳开），应对开关跳合闸线圈进行检查，对机构拉杆进行检查。以上这些操作细节很大的决定了非全相发生的机率以及事故所造成的破坏程度。 参考文献1王涛;肖建;李冀昆;感应电机非线性反馈补偿控制J;电机与控制学报;2013年05期2蔡超豪;TCSC的H_2/H_控制器设计J;电力科学与工程;2013年02期3郝正航,陈卓,邱国跃,许克明;基于线性矩阵不等式的最优鲁棒励磁调节器设计J;电力科学与工程;2013年02期4蔡超豪;静止无功补偿器的H_2/H_保性能控制器设计J;电力科学与工程;2013年01期5周兴家;沈沉;梅生伟;刘锋;程建洲;并联型有源滤波器H_控制设计J;电力自动化设备;2013年08期6蔡超豪;高志达;高压直流输电系统的H_2/H_附加控制器设计J;广东电力;2013年12期7张尚盈;韩俊伟;赵慧;黄其涛;理论在柔顺力控制中的应用(英文)J;Chinese Journal of Aeronautics;2013年01期8蔡超豪;励磁系统的H_2/H_保性能控制器J;继电器;2013年20期9金哲;柯坚;于兰英;王国志;邓斌;超高速电液比例系统H_控制器的研究J;机械工程学报;2013年03期10叶正茂;赵慧;张尚盈;韩俊伟;基于位置内环的柔顺力控制的研究J;控制与决策;2013年06期11陈永新;精校机电液位置伺服系统的研究D;合肥工业大学;2004年12黄自元;扫描探针显微镜智能自动化策略研究及应用D;上海大学;2004年13汤红吉;不确定时滞系统的鲁棒控制D;华东师范大学;2013年14李顺祥;多模型混合系统的稳定性分析与最优控制D;吉林大学;2013年15任俊生;高速水翼船非线性运动建模及控制的研究D;大连海事大学;2013