发电机非同期并列的危害及预防

发电机非同期并列的危害及预防发电机非同期并列的危害及预防 摘要 在发电厂的生产过程当中 发电机组与系统的并列 是一项非常重要的操作 由于各种原因在并列过程中发生事故 的现象时有发生 这种事故对电力生产和电气设备造成的损失 和损害都是非常严重的 因此我们有必要对发电机组在并列过 程中所发生的故障 进行认真的分析提高认识 找出发生故障 的原因并加以解决 以利于以后的安全生产 同期系统是小型水电站电气操作回路的重要组成部分 对 于发电机组安全并网起着及其重要的作用 准同期是目前普遍 采用的一种并网方式 同期装置对待并两例电源电压的相序 频率 相位等进行准确的检测和判断 当待并两侧电源电压各 参数基本相同时 自动或手动完成并网操作 但是 往往因系 统接线有误 运行人员误操作 会造成非同期并列的严重后果 所谓非同期并列是指凡不符合准同期条件下进行并列 就 是说将带励磁机发电机并入电网 非同期并网是发电厂电气操 作的恶性事故之一 发电机并入电网分为准同期并列和自同期并列 准同期并 列就是在并列操作前 调节发电机励磁 当发电机的电压相位 频率 幅值分别与并列点系统的电压 相位 频率 幅值相接 近时 将发电机断路器合闸 完成并列操作 自同期并列就是 先将励磁绕组经过一个电阻闭路 在不加励磁的情况下 当待 并发电机频率与系统频率接近时 合上发电机断路器 紧接着 加上励磁 利用发电机的自整步作用 就是借助于原动机的转 矩和同频转矩相作用 将发电机拉入同步 我厂的发电机采用 的是准同期并列 因为准同期的优点是发电机没有冲击电流 对电力系统没有什么影响 但必须满足准同期并列的所有条件 否则造成非同期并列 产生很大的冲击电流 比机端三相短路 的冲击电流还大一点 准同期并列又分为手动准同期和自动准同期并列二种 我 们的小型机组都采用准同期并列 准同期并列应具备的理想条 件和实际条件 1 发电机电压等于系统电压 允许电压偏差不大于 5 2 发电机频率等于系统频率 允许频率偏差不大于 0 1hz 3 发电机电压相位与系统电压相位相同 4 发电机电压相序与系统电压相序一致 这几个条件是少一不可的 如果少一个会产生非同期并列 的严重后果 发电机非同期并列的现象 发电机非同期并列时 发电机转子会产生强大的电流冲击 定子电流表剧烈摆动 定子电压表也随之摆动 发电机剧烈振 动 并发出轰鸣声 其节奏与表计摆动相同 发生发电机非同期并列的处理 发电机非同期并列应根据事故的现象正确判断处理 当同 期条件相关差不悬殊时 发电机无强烈振动和轰鸣声 且表计 摆动能很快区域缓和 则不必停机 机组会很快给被系统拉入 同步 进入稳定运行状态 若非同期并列对发电机产生很大的 冲击和引起剧烈的振动 且表计摆动不衰减时 应立即解列停 机 待试验检查确认机组无损坏后 方可重新启动并列 引起非同期并列的原因 1 电压不等 2 电压相位不一致 3 频率不等 4 自动准同期并列时同期装置故障 5 自动准同期并列时操作人员没有按操作票操作 6 手动准同期操作时操作人员没有按操作票操作 7 手动准同期并网时同步表故障 8 新安装或大修后的机组投入运行前没有进行发电机相序 检查核相 有关的电压感器二次回路检修后没有进行核相 9 相关的表计指示不正确 非同期并列的危害 非同期并列时 由于合闸时冲击电流很大 巨大的冲击电 流对发电机和变压器及系统造成严重冲击 机组将发出强烈的 振动 使待并发电机绕组变形 扭弯绝缘崩裂 定子绕组并头 套熔化 甚至将绕组烧毁 即使当时没有损坏 也会造成严重 的陷患 就整个电力系统来讲 如果一台大型发电机组发生非 同期并列 这台发电机组与系统发生功率的振荡 严重扰乱整 个系统的正常安全运行 甚至会造成整个电网的崩溃 具体如 下 1 电压不等的情况 并列瞬间发电机产生冲击电流 其周 期分量有效值为 iim u x d 当发电机电压 ug 大于系统电压 ux 时 iim 滞后 90 对发电 机起去磁作用 发电机并列后立即带无功功率 当发电机电压 ug 小于系统电压 ux 时 iim 超前 90 对发电机起助磁作用 发 电机并列后立即从系统吸收无功功率 如果电压差 u 相差很大 则 iim 过大 因为次暂态电抗 x d 很小 将会使发电机定子 绕组发热 或定子绕组端部在电动力作用下受损 2 电压相位不一致的情况 在并列瞬间发电机内产生冲击电流 其周期分量有效值为 iim u xd 2u xd sin 2 当发电机电压 ug 超前系统电压 ux 时 iim 主要成分为 ug 同相位的有功分量 注意在并列时 不能太大 发电机并入 系统时立即带有功功率 对发电机有制动作用 有助于将发电 机电压拉到与系统电压同相位 当 ug 滞后 ux 时 iim 的主要 成分为与 ug 反向的有功分量 发电机并入系统时立即从系统 吸收有功功率 对发电机有加速作用 同样有助于将发电机电 压拉到与系统电压同相位 相位不一 致比电压不一致的情况更 为严重 如果 很大 在 180 范围内 则冲击电流 iim 很大 其有功分量在发电机轴上产生冲击力矩 使设备烧毁 或使发电 机大轴扭屈 特别是 180 时 iim 近似等于机端三相短路电流的两倍 损坏最严重 3 频率不等的情况 发电机电压 ug 与与系统电压 ux 之间具有相对运动 如果 这个相对运动比较较小 则发电机与系统之间的自整步作用 使发 电机拉入同步 如果频率差较大 则并列合闸后 在 0 到 360 之间周期性变化 当 0 时 u 0 则 iim 0 当 180 时 u 2ug 2ux 则 iim 最大 当 360 时 u 0 则 iim 0 发电机在频率差较大的情况下并入系统 立即带上较多正的 或负的 有功功率 对发电机转子产生制动 或加速 的力 矩 将使发电机产生机械振动 严重时导致失步 造成并列不成 功 频率相差较大 因转子惯性冲力过大而不起作用 如果发电 机频率低于系统频率 并列后发电机将会吸收电网有功 其逆 功率对汽轮机末级叶片造成损坏 严重时使汽轮机末级叶片疲 劳端裂 非同期并列的预防 1 在机组并网之前检查表计的好坏 并网过程中多个表计 进行比较以判断正确 2 一定严格按操作票来操作 监护人要监护到位 3 新安装或大修的机组投入运行前一定要相序检查和核相 有关的电压互感器二次回路检修后要进行核相 4 自动同期装置一定要完好 5 并网之前 发电机要确认在热备用状态 发电机出口开 关和 pt 一定要摇到工作位 6 操作人员要熟悉本厂的一次系统和二次系统 7 同步表指针停在零位不动或指针已指在零位时不准合闸 待并发电机在未并入系统前 与系统达到同期只是暂时的 同 步表停在零位不动 可能是表内断线或其他原因所致 不能合 闸 8 同步表指向零位移动过快时 表明待并发电机与系统频 率相差太大 不易掌握断路器的合闸操作时间 容易造成非同 期 故不准合闸 9 同步表指针过零位不稳定而有跳动现象时 可能是因为 同步继电器的内部触点有卡住现象 故不准合闸 怎样解决非同期并列的问题 发电机准同期并列必须满足电压 周波和相位相同三个条 件 如果由于某种原因或操作不当使当并列没有满足三个条件 发电机便处于非同期运行 非同期运行可能损坏发电机 也会 对系统供电系统造成强烈的冲击 影响系统正常工作 故应防 止这类事故发生 若待并发电机与系统电压不同 在并列时会 产生一定的冲击电流 若电压差小于 10 时 冲击电流不大 不会对发电机造成大的危害 如果电压差过大 远远低于系统 电压 除了产生大的冲击电流外 还会导致系统电压严重下降 将事故波及到系统中的其他设备 为此应在手动准同期装置中 装设电压差检查装置 以防非同期并列发生 通常情况下 要 求并列时待并发电机的电压略高于系统电压 若待并发电机电压相位与系统电压相位不同时 并列时引 起的冲击电流将产生同期力矩 使待并发电机立即拉入同步 当二者相位差在 30 以内时 产生的冲击电流及同期力矩不会造 成严重影响 若相位差很大 则冲击电流和同期力矩可能达到 三相短路电流的二倍 使定子线棒和转轴受到一个很大的冲击 应力 造成定子端部绕组严重变形 联轴器螺栓被剪断等严重 后果 因此 一般准同期装置应加入相角闭锁装置 以确保并 列时相位差不超过 30 若同期回路接线错误 也会给发电机带来危害 所以一般 在