发电机失磁运行分析及处理

1、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

2、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

3、 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

4、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

5、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

6、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

7、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 15K 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

8、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 t1=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=48.0Hz 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

9、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 30，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

10、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

11、、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 118K， 当对地电阻在 515K 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。4.1

12、0 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

13、) 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

14、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