发电机逆功率保护

1、某汽轮发电机逆功率停机录波分析(2013-01T4 20:12:10)转载某大型汽轮发电机，正常运行发出有功和无功。正常停机，首先 将有功和无功减到零附近，然后关闭汽轮机主汽门，并且利用主汽门 辅助接点启动发电机逆功率保护，安照程序跳闸逆功率保护逻辑分断 发电机出口断路器，再分断发电机灭磁开关，其全过程录波图如下， 录波量共用15个，从上到下分部是：发电机定子电压B相和C相，发 电机定子电流ABC三相，励磁变压器低压侧电流ABC三相，发电机转 子电压，发电机转子电流，发电机频率，发电机出口断路器位置，发 电机失磁保护报警信号、发电机程跳逆功率信号、发电机灭磁开关位乐春-IWL咽乐春-IWL咽的

2、协厂左翟艮*4上1N r.观如壮艸卜唱刚OBL即2阳和4s-IMiit !_ iljji- Ik n JWW电叵 Qu i.CWJW 带 剖卸!另.!i8 r.KlUor i-ttran igLMuth moks沁眠h谓聲lbilr &11i帖im.册*n吗戈述与iLmi. THO lk*rg*.Llij|lrl?ir!L-i：iJ8 i所谓逆功率保护，是防止同步发电机进入同步电动机状态的 一种保护，其主要保护对象是原动机，整定值是发电机从系统吸 收了一定数量的有功。单纯的逆功率保护，水轮发电机也配置， 且整定值比汽轮机小，延时也比汽轮机小。但是，程序控制跳闸 的逆功率保护只有汽轮机有，是一种

3、利用汽轮机主汽门辅助接点 启动发电机逆功率保护动作，整定值比单纯的逆功率保护小，延 时时间也短很多的汽轮机停机过程控制器逻辑。按照这个程序逻 辑，当发电机从发电状态进入电动机状态，吸收的有功大于整定 值后，程跳逆功率保护动作（14录波量0变1 ）, 13.4ms后断开发 电机出口开关（ 12录波量1变0 ）。此时，励磁变低压侧电流波形 消失（ 6-8录波量），表明励磁整流柜的脉冲被闭锁，三相晶闸管 整流电路不再换相，原来导通的晶闸管继续导通，没有导通的不 再导通，转子电流（10录波量）经晶闸管和励磁变低压侧续流导 通，慢速衰减，转子电压（ 9录波量）也跟着慢速衰减，发电机 频率（ 11录波量）

4、也开始慢速下降，发电机失磁报警始终没有动 作，表示发电机只是有功反向，无功没有反向。三三岂H二家注 由于发电机吸收了超过整定值的逆功率， 发电机定子电流较大，尽管发电机出口断路器开始分断，但是需要一 定的时间才完全到位，分断瞬间会产生电弧，发电机定子电流不会马 上切断，即便经过1或2个自然过零点定子电流等于零，但是灭弧室的 去游离作用还不强，定子电流会因电弧的重燃而再次产生，但是幅值 已经开始变小。经过21.6ms后，定子电流才真正分断，发电机出口 才真正断开，此时，发电机转子电压开始突降到零，而转子电流几乎没有改变下降速率。从程逆功率保护动作，到发电机定子电流分断共 用了35ms，动作速度较

5、快。至于发电机转子电压波形的突然降到0， 缺少分析材料，无法判断其原因，估计是该测点突然没有了，真正原 因有待读者进一步探讨。65 E5-励说吏低庄剧區流组:Da L= 1.66 66励滋变倨压测电诜泪口 L= 0.67盯-励瞬变低压创电，流组比L= 0.98 I-岌电机14 幵关1= 065 E5-励说吏低庄剧區流组:Da L= 1.66 66励滋变倨压测电诜泪口 L= 0.67盯-励瞬变低压创电，流组比L= 0.98 I-岌电机14 幵关1= 0, R=0 =22工E-左巳机戎皤耳关工-1.,F-153 53-S电机机请电旅La L= 0.2911.64 54岌电机机端电凉口 L= D.

6、2774.55 55-发电机机端电流H L= D. 27d3.90加-热1岌且机转子电匚L= 1 CC68.2北#4丈也祗趙了电;元I- L CC7C.97 L-頻塞曲线L=43. 9550HI, 比=4107 10-H柜笈电机尖讎損警L=2s區110 1： A柜发电机程跳逆功率L=l,左右光标时闫差;晦021孰60瞰秒 一在发电机出口断路器分断182. 8ms 后，发 电机灭磁开关才分断，此时发电机电压已经只有90%额定电压，转子 电流依然还比较大，此后66.6ms后转子电流开始下降，这说明灭磁 开关开始起作用了，但是66.6ms不能说明问题，因为转子电流变送 器滤波时间常数的关系，此时的测

7、试时间意义不大。但是足以说明，灭磁开关跳闸，迫使转子电流换流到灭磁电阻回路快速消耗下降。如果此时转子电压测点正确，转子电压应该快速的变为负值，亥值等于 灭磁电阻两端的电压。在发动机出口断路器分断 182.8ms才分断灭磁 开关，这里面有逻辑控制时间，时间的设定缺少依据。如果是事故跳 闸，这个时间太长。一般来说，呆护动作同时启动发动机出口断路器 和灭磁开关，灭磁开关只比断路器晚及十个毫秒ms，不会是一百多 毫秒。水电机组的灭磁开关只比断路器晚10-20ms，以保证灭磁的快 速性。03-S电机机端电渝la 1= 0. 29 L1254戏:电机扒踹电逋lb03-S电机机端电渝la 1= 0. 29

8、L1254戏:电机扒踹电逋lb圧=0. 2T74；5 5-发电机机i出电济Tc T.= Q. 2168；65閒-励就叢低压侧电济组工w 1= 0. 066關-励脱交低压例电济组心L= I. J67 GT励眦爱低E测电凉组“匚=0.D00 90-删发电机蚌子电压【T- 0. 0008；02 92-甜览电机挂子电養【T二. 0075；丿f -疑汞住汝fbuHzJ H793 1-友电机血圧关L=g, K=CJL07 .1-AlCt电机尖碰根宴圧注, 血LIL柜芨电机程联逆功聿L=l, LW 125-发电机灭晞幵关HR, R=O】|出i V V nrm| 卜 11| | | | I 丨| | |C.C

9、-1A0/00AO.OIAO.OGA5C ? iHz三三二已皋聿工冷 当灭磁开关断开后18.2ms，呈跳逆功率保护信 号才返回。整个保护动作信号持续了214.4ms，呆证了发动机出口断路器和灭磁开关的可靠分断。从程逆变保护动作，经过3.6秒后，发动机电压还有23%额定电压。尽管发动机电压只有23% ,旦是转子电流波形显示还较大，非常诡异的是，在1.8秒后转子电压又开始往上升。 这是无法用正常的分析思路进行解答的。需要指出的是，故障录波测 量转子电压是不能采用滤波的，转子电流测量需要滤波。EA岌电机机端电淙la L= D. OD04J54左电机机端电谅山IL- 0. 0D1&55-EA岌电机机端

10、电淙la L= D. OD04J54左电机机端电谅山IL- 0. 0D1&55-发电机机端电流W【1.= D. DD17J65低压他电痂组la L= 0. Cjj 66励皤殳低压側电谎组lb L= 0. C67酣-励皤衰低压個电沆组Tc L= 0. C90 90-#电机转子电压L= L. UJJL92 92删发电机转子电潇（L- 0. 0D7&打 1-：顶玉氏送r =il.s.下=4AS 左电机网开关丄=一，R=0LOT电机尖诫撮兽【!=,祜110打皿柜芨电机程SlWlL=l：L，I222 ! ?5-电机史礙开罢1.=山，DtlXC.19A gfiA0.46A -Cl42AQ.42A -049

11、AI.I7A 订丄7山1.20A -l.lfiA-】.20AO.OilA0OQ/lmwCJMA?0.25Hz3左右光标时闾差:脚1呂奎秒200匍秒 相比之下，水轮发电机正常停机流程就简 单的多：首先降低发电机出力，将发电机有功和无功减到一定值后， 断开发电机出口断路器，然后关水轮机导叶，励磁系统逆变灭磁。灭 磁结束后，有的励磁系统断开灭磁开关，有的不断开灭磁开关，流程 简单,对出口断路器和灭磁开关的损坏最小非常好的正常停机流程。aafis26 Se270 saafis26 Se270 s2 721：27 血27fis凶丽卽脚(CH3J A诃凶V (CHS) Tj 冈(CH7D Al a【悅v据

12、说，以前汽轮发动机也是采用水轮发动机这种常规停机流程：待 发电机有功降到零、无功接近于零时，拉开发电机出口开关、汽轮机 打闸关自动主汽门。据说，现在依然有汽轮发动机还在采用水轮发电 机这种停机流程。但是由于汽轮机存在自动主汽门、调节汽门或抽汽 逆止门关不严而继续向汽缸返汽，导致机组超速飞车；或关自动主汽 门时由于卡涩实际没有关死而其终端误发信号解列发电机，导致飞 车。于是。防止电力生产重大事故的二十五项重点要求中第9.1.6 规定：“正常停机时，在打闸后庖先检查发电机有功功率是否到零， 千瓦时表停转或逆转以后，再将发电机与系统解列，或采用逆功率保 护动作解列。严禁带负荷解列。”于是，一种利用发动机逆功率保护 的程序逆功率保护跳闸方式形成：待发电机有功降到零、无功接近于 零时，汽机打闸、由热工保护（借助自动主汽门终端开关闭合信号）动作联跳发电机出口开关。尽管由主汽门的辅助接点去启动程序跳闸逆功率保护，可解决 汽轮机超速的问题。但是也带来发动机出口断路器和灭磁开关经常带 负荷分断的问题，巨大的电弧影响断路器和灭磁开关触头，影响设备 寿命。另外，每次停机都出现逆功率，其逆功率运行的危害是使汽轮 机转子部分寿命缩短。我这里并不评价这种程跳逆功率停机的利弊，只是想通过波形 分析来解答我的励磁朋友小高的疑惑