第三章--发电机的非正常运行分解.ppt

1、1,第三章 汽轮发电机的非正常运行及事故处理,2,常见的非正常运行有以下四种：,1.发电机进相运行 2.发电机的不对称运行 3.发电机的失磁运行 4.发电机短时过负荷运行,3,第一节 发电机进相运行,定义：是指发电机向系统输送有功功率和吸收无功功率，功率因数角超前于端电压。 制约发电机进相运行的主要因素有: (1) 静态稳定的限制 (2) 发电机定子端部件温度的限制 (3) 定子电流的限制 (4) 厂用电电压的限制,4,当发电机由迟相转为进相运行时，随着功率因数的降低，发电机允许的出力急剧下降。 如右图所示为大型机组功率因数变化时的允许出力,5,第二节 发电机的不对称运行,发电机的设计是基于平

2、衡负荷。在平衡的三相负荷下所有相电流都是相等的，且组成对称三相正相序。 但由于种种原因，可能是发电机的三相定子电流失去平衡，形成不对称运行状态。,6,一、引起发电机不对称运行的原因主要有以下几种：,1.负荷不对称 2.输电线路不对称 3.系统发生不对称短路故障 注：当发电机不对称运行时，三相电压和电流均不对称，由对称分量法可知，定子绕组中除了正序电流外，还有负序电流。（其中负序电流是发热的主要电流）,7,二、负序电流对发电机的危害,流过定子的负序电流会引起转子的附加发热和机械振动。,8,附加发热： 正序电流产生的正序磁场与转子保持同步速度且方向相同，对转子而言是相对静止的，在转子上不会引起感应

3、电流。 负序电流产生的负序旋转磁场，与转子转速相等，但方向相反，该负序旋转磁场切割转子，在励磁绕组、阻尼绕组中感应出两倍频率的电流，这些电流主要集中在转子表面流动，发热集中于转子表面，从而引起转子附加发热。,9,由于汽轮发电机的转子式隐极式的，磁极与轴式一个整体，绕组置于槽内，散热条件不好，因此，需避免极度不平衡负荷运行情况。 机械振动： 负序磁场还在转子产生两倍频率的脉动转矩，使发电机组产生频率100Hz的振动，并使轴系产生扭振。,10,三、发电机不对称负荷的容许范围 发电机的不对称运行有长时间和短时间两种情况。 长时间不对称：是指不对称负荷情况。 短时不对称：是指不对称故障时的运行，持续时

4、间极短。,11,长时间容许负荷主要决定于三个条件： 1、负荷最大相的定子电流，不应超过发电机 的额定电流。 2、转子最热点的温度不应超过容许温度。 3、不对称运行时的机械振动不应超过容许范围。,12,短时间容许负荷主要取决于： 短路电流中的负序电流，由于时间极短，可以认为负序电流在转子中引起的损耗全部用于转子表面发热。因此，容许的负序电流和持续时间决定于公式I2t,13,四、装设阻尼绕组减轻负序电流的影响,装设原因：不对称运行产生不良影响的主要原因是负序电流产生的反转磁场，因此就必须尽量削弱这个磁场，所以在发电机的转子上安装了阻尼绕组。 工作原理：当反转磁场切割转子时，阻尼绕组由于电阻和漏电抗

5、很小而又安装在极靴表面，将产生较大的感应电流来削弱反向磁场。 特点：阻尼绕组的漏阻抗越小，阻尼作用就越强，削弱反转磁场的效果越显著。,14,第三节 发电机的失磁运行,定义：是指发电机失去励磁后，仍带有一定的有功功率，以低滑差与系统继续并联运行。 引起发电机失磁的原因主要有： （1）励磁回路开路。如自动励磁开关误跳闸、励磁调节装置的自动开关误动作、晶闸管损坏。 （2）励磁绕组短路 （3）运行人员误操作等。,15,一、失磁运行对电力系统的影响,说明：发电机从电力系统吸取无功功率以建立励磁，一般来说所吸取系统的无功功率相当于发电机失磁前所发的有功功 率，再加上它原来送入系统的无功功率之和，它将引起系

6、统无功功率的降低，使电压下降，从而影响系统的安全运行。,16,二、发电机失磁后运行状态的变化,发电机失磁后运行状态的变化，大致可以分为 三个阶段。从开始失磁到失步，失步后从暂态异步 运行进入稳态异步运行，最后励磁恢复，再同步的 过程。 （1）发电机由失磁到失步 发电机失去励磁后，电磁功率减小，在转子 上出现转矩不平衡，促使发电机加速，转子被加速 至超出同步转速运行，以致最后失步。,17,（2）发电机失步后的稳定异步运行 当发电机超出同步转速运行时，发电机转子和定子旋转磁场之间，有了相对运动，于是在转子绕组、阻尼绕组，分别感应出滑差频率的交流电流，这些电流产生制动的异步转矩，转速增大到出现制动异

7、步转矩与汽轮机的旋转转矩相等后进入稳定异步运行。 （3）发电机的再同步过程 处于异步运行的发电机，当恢复直流励磁电流以后，发电机从异步运行状态转入同步运行状态。,18,三、发电机失磁后观察到的现象,（1）转子电流表指示等于或接近于零 （2）定子电流表摆动且指示增大 （3）有功功率表指示减小，并且发生摆动 （4）无功功率表指示负值，功率因数指示进相 （5）机端电压显著下降，并且随定子电流摆动 （6）转子各部分温度升高。,19,四、限制发电机失磁异步运行的因素 发电机失磁后允许无励磁短时异步运行，而异步运行的允许负荷，应考虑的限制因素有以下两方面： 1、电力系统方面 2、发电机方面,20,电力系统

8、 正常情况发电机是向电网发出有功功率和无功功率，失磁后进入异步运行就会从电网吸收无功功率。如果电网容量较大，且有足够的无功储备，电网电压不会严重下降，仍能保持稳定运行，则对电网而言，机组异步运行时允许的。反之，如果电网无功储备不足，电压就会显著下降，甚至造成电网崩溃瓦解。,21,发电机方面 （1）定子电流增大 在发电机失磁异步运行时，一般输出有功为额定 有功功率的50%60%，定子电流将达到或超过额定 电流。 （2）定子端部发热 发电机失磁异步运行实质是进相运行的极端情况 （3）转子发热 （4）转子绕组过电压 失磁异步运行时，励磁绕组经整流器闭合，在负半周时，因整流器不导通而产生过电压,22,

9、第四节 发电机短时过负荷运行,正常运行情况下不允许发电机过负荷，但当电力系统发生故障，如发电机跳闸而失去部分电源时，为了维持电力系统的稳定运行和保证对重要用户的供电，则允许发电机短时间内过负荷运行。 产生危害:过负荷运行会使发电机定子、转子电流超过额定电流较多，从而使绕组温度超过容许值的危险，加快绝缘老化，严重时可能造成机械损坏。,23,发电机在故障状态下，为了避免破坏电网系统的静态稳定，允许短时过负荷运行见表1、2 注明：定子绕组能承受表1短时过流运行，不产生有害变形及接头开焊等情况，每年不得超过2次，时间间隔不少于30min。 转子绕组能承受表2短时过电压运行，每年不得超过2次，时间间隔不

10、少于30min。,24,第五节 发电机的异常运行及事故处理,一、概述 主要讲述发电机故障类型和不正常运行状态有哪些。 二、发电机事故处理的原则 三、发电机的异常及事故处理 （一）申请停机 （二）解列发电 （三）发电机运行中的异常处理 主要讲解发电机的各种异常有哪些现象及如何来处理。,25,1.发电机升不起电压 2.发电机电压回路断线 3.发电机电流回路断线 4.发电机励磁回路一点接地 5.发电机、励磁机电刷打火的处理 6.发电机内漏水或漏油 7.运行中发电机电流超过额定值 8.发电机定子、转子温度超过额定值 9.发电机转子绕组匝间短路 （四）发电机事故处理 （五）发电机的着火处理,26,一、概

11、述 发电机的故障类型主要有： 1.定子绕组二相或三相之间短路； 2.定子绕组一相得匝间短路； 3.定子绕组的单相接地、两相或三相接地； 4.转子绕组一点接地或两点接地； 5.转子励磁回路的励磁电流消失,27,发电机的不正常运行状态主要有： 1.由于外部短路引起的定子绕组过电流； 2.由于负荷超过额定容量而引起的三相不对称过负 荷； 3.由于外部不对称短路或者不对称负荷，而引起的 发电机负序过流和过负荷； 4.由于突然甩负荷而引起的定子过电压； 5.由于励磁回路故障或者强励时间过长而引起的转子绕组过负荷等。,28,当发电机发生不正常运行时，可根据不同的状 态，采取相应的措施，可以采取降低有功负荷

12、以及 无功负荷等方法调整，主要保护发电机的定子电 压、定子电流、转子电流、功角在合适的范围内， 机组运行才能稳定。 另外，一些自动装置的投入使用，对于机组的 稳定运行也起到了重要作用，比如：自动励磁调节 器、自动准同步装置，汽机的自动调速系统DEH、 双套高精度的继电保护装置以及备用电源自投装 置。,29,二、发电机事故处理的原则 根据运行的经验，在发生事故时，如果对事故 的原因和故障点不清楚，不要盲目处理，要立足于 依靠继电保护装置的可靠分析动作，只有对事故原 因和故障点十分清楚时，才考虑要求值班人员果断 处理。 其实，只要保护配置合理，且保护的灵敏性足 够时，是不需要值班人员人为处理的，继

13、电保护装 置就是把各种故障点可靠地切除，值班人员只要能 够在保护动作后，进行后期的收尾处理就可以了。,30,三、发电机的异常及事故处理,（一）申请停机 发电机有下列异常情况之一时，应申请停机： （1）发电机无主保护运行时； （2）发电机转子内部回路永久性金属一点接地 （3）转子匝间短路严重，转子电流达到额定值，无 功仍然很小 （4）发电机定子线棒最高与最低温度间的温差达 14或定子线棒引水管出水温差达12时，并 确认测温元件无误；,31,（5）发电机任一定子槽内测温元件温度超过90 或出水温度超过85时，在确认测温元件无误 后，应立即降负荷停机； （6）发电机出口封闭母线外套内氢气超过1%时

14、（7）发电机厂用高压工作变压器低压侧分支电缆单 相实接地。,32,（二）解列发电机,发生下列紧急情况之一时，应立即解列发电机： （1）在发电机或发电机变压器组主断路器以外的 一次回路发生持续短路，定子电流指示最大， 电压剧烈下降，保护装置拒动时。 （2）发电机变压器组掉闸保护动作，同时参数指示 正常，但断路器拒动时； （3）发电机大量漏氢不能维持低氢压运行时； （4）发电机内冷水系统大量漏水时；,33,（5）发电机内氢爆炸或着火； （6）发电机主、副励磁机着火； （7）发电机组发生强烈震动； （8）需要停机的人身事故。,34,（三）发电机运行中的异常处理 1.发电机定子升不起电压 现象： （1

15、）发电机定子电压指示很低或为零； （2）转子电压表有指示，而电流表无指示； （3）转子电流表有指示，而电压表无指示或指示很低； （4）转子电流表无指示，电压表无指示。,35,处理： （1）检查表计变压器电源是否正常； （2）检查表用电压互感器一次插头或一、二次保险是否接触良好； （3）检查表用电压互感器二次开关是否合好； （4）检查转子回路是否开路，电流表计回路是否正常； （5）检查转子回路是否短路，电压表计回路是否正常； （6）检查励磁调节器是否正常。,36,2.发电机电压回路断线,现象： （1）“发电机保护故障”信号发出，发电机保护装置 发TV故障，或零序电压报警； （2）电压表、功率表指

16、示异常，电量计费装置失压 报警； （3）TV高压熔断器熔断，可能有接地信号出现。,37,处理： （1）记录时间，以用作丢失电量计算的依据； （2）若高压熔断器熔断，应对TV进行检查，检查 没问题后更换熔断器； （3）若二次开关跳闸，合上二次开关； （4）停用表用TV时，要在DCS上各机组先置入一 个准备停用TV前的有功功率数，以维持汽轮机和锅 炉的热负荷运行；,38,3.发电机电流回路断线,现象： （1）表计用TA开路时，电流指示为零，有、无功 表指示偏低，数字电度表显示偏小，磁电式电度表 转动变慢； （2）保护用TA断线时，电气盘发“保护TA断线闭 锁”信号光子； （3）调压器用TA断线时，

17、电气盘发“自动励磁调节 器装置故障”信号光子。自动调节器可能会自动切换 为另一套自动调节器。,39,处理： （1）发生在励磁调节器回路，励磁方式为自动运行 时，应将励磁调节方式倒为手动运行。 （2）发生在测量仪表回路并且发电机定子电流、有 功、无功功率表指示降低时，不得调整发电机负 荷，应根据机炉表计掌握发电机的出力，同时通知 汽轮机监视热负荷，维持发电机运行。 （3）集控机表用TA断线时，应在DCS内给机组置 入TAD断线前的有功功率数，以维持汽轮机和锅 炉的热负荷运行。,40,（4）发生在某套保护回路时，应将该套与之关联的 保护退出，由保护人员查找处理。若故障点在TA本 身时，应做好安全隔

18、离措施采用解列不停机的方式 处理。 （5）检查TA二次回路，查明并消除故障点，恢复 正常运行（工作时不得直接触到TA二次导电部 位）。 （6）如故障点发生在TA的引出端子上或内部时， 应申请停机处理。,41,4.发电机励磁回路一点接地,现象： （1）报“转子一点接地”信号； （2）发电机各表计无变化； （3）保护屏转子接地，保护信号灯亮，显示窗有接 地报警记录。 处理： （1）应复归信号，确认为瞬间接地或是永久接地 ，并查看接地极性；,42,（2）信号不能复归时，通知检修人员测量励磁回路 绝缘，并按计算公式得出绝缘数值是否合格； （3）对励磁回路外部进行详细检查，若因滑环碳刷 或励磁回路的积污

19、引起，则用低于0.3MPa的干燥空 气进行吹扫，如绝缘不能恢复时，报告总工听候处理； （4）如接地点在发电机外部的励磁回路，应立即消 除； （5）若保护动作跳闸，尽快消除故障；,43,（6）如保护未投或保护投入未动作，应尽快安排停 机检查确认； （7）若确是转子内一点稳定接地时，禁止投入两点 接地保护带故障点运行，必须尽快安排停机处理。 5.发电机、励磁机电刷打火的处理 现象： （1）励磁滑环出现火花或强烈火花； （2）励磁滑环碳刷温度升高。,44,处理： （1）若因滑环、碳刷表面脏污引起，可用白布擦 拭，如不见效，可少沾些凡士林油擦去污垢； （2）若因电刷过短或碎裂，电刷在刷握内摇摆、跳 动

20、或卡住，电刷研磨不良，压力不均，电刷中性线不 在零位或电刷质量不良而引起的火花，根据不同情况 及时通知专业维护人员处理； （3）励磁滑环出现强烈火花时，不必立即解列发电 机，应立即减少励磁电流（必要时可降低发电机有功 负荷）至火花消失为止或倒换其他励磁方式，如果采 取措施无效并继续发展时，应申请停机处理,45,6.发电机内漏水或漏油,现象： （1）漏水继电器处内有油水； （2）漏水继电器报警信号发出。 处理： （1）一旦在机壳内发现有水时，必须立即查明原 因； （2）如果是由于结雾引起，则应提高发电机的进 风、进水温度；,46,（3）如果从水质化验和其他异状判定是氢冷却器漏 水时，应先降低负荷

21、，关小冷却水入口门，减少漏 水量，查明漏水的冷却器进行隔绝处理； （4）若发现氢压降低和冷水压升高的现象同时发 生，应立即检查内冷水箱漏氢检测仪是否有指示， 内冷水箱顶部是否出现氢气，同时降低负荷，一旦 判定机内漏水，应立即停机处理； （5）如漏油应及时调整氢气与密封油的差压。,47,7.运行中发电机电流超过额定值,现象： （1）三相电流表指示超过正常值，电压表指示可能 偏低； （2）三相电流表指示不平衡，某相超过正常值； （3）线棒和铁芯温度高可能会报警。 处理： （1）当发电机过电流但系统电压不低，值班人员应 检查发电机功率因数和电压，并记录过负荷的大,48,小和时间，在允许的持续时间内，

22、可用减少励磁电 流的方法，使定子电流恢复到正常以内，但此时功 率因数不得超过0.95（滞后），发电机端电压不得 低于额定值的95%。 （2）如减少励磁电流不能使定子电流降低到正常 值，则必须降低发电机的有功负荷。 （3）如因自动励磁调节装置故障引起，可倒为手动 调节装置运行，如误强励（备励运行时），应立即 退出强励装置。,49,（4）当系统内或其他并列运行的发电机发生事故， 引起电压下降，发电机的励磁由自动励磁调节装置 和强行励磁装置作用增加到最大时，在20s内不得干 涉自动励磁调节装置或强行励磁装置的动作，及 时汇报值长，并记录发电机运行参数。20s以后按事 故过负荷处理，降励磁电流及有功负

23、荷使发电机定 子和转子电流到正常值。,50,8.发电机定子、转子温度超过规定值,现象： （1）定子温度高报警，CRT温度趋势上升； （2）转子温度高报警，CRT温度趋势上升； （3）可能伴有氢温或水温高报警。 处理： （1）检查测量回路和测量元件是否正常； （2）检查发电机氢温、氢压，定子内冷水温、水压、流量是否正常,51,（3）如因冷却系统异常引起，按内冷水系统故障的有关规定进行调整； （4）降低发电机电流，使温度恢复到允许值内，并加强监视； （5）当运行中定子线棒最高与最低温度间的温差达8或定子线棒引水管出水温差达8时，应查明原因并加强监视，此时可降低负荷； （6）当定子绕组温度有不正常的

24、升高或报警时，应立即对同一水路的线圈对应槽温度是否有不正常的升高，如有，则认为线棒内有阻塞现象，应立,52,即通知汽轮机值班员提高进水压力，增加水流量， 必要时降低发电机负荷，使温度不超过监视值； （7）经过上述处理，如发电机定子、转子温度仍继 续上升时，应申请停机处理； （8）当定子线棒温差达14 或定子引水管出水温 度达12，或任一定子槽内层间测温元件温度超过 90或出水温度超过85，在确认测温元件无误 后，应立即停机处理。,53,9.发电机转子绕组匝间短路 现象： （1）转子励磁电流较正常值偏高或增大； （2）汽轮发电机组振动增大； （3）转子温度可能较正常值偏高。 处理： （1）当出现

25、上述现象时，说明转子有匝间短路； （2）检查表计指示和转子温度测量装置是否正常； （3）当转子绕组因匝间短路而引起不允许的振动或转子电流明显增大（变化达10%以上），必须立即减少负荷，使振动或转子电流减少到允许范,54,围，并尽快停机检查处理； （4）对已发现转子绕组匝间短路较严重的发电机应尽快消除，以防转子、轴承、轴瓦磁化，差压阀失控造成严重漏氢、漏油； （5）若停机检修时发现转子、轴承、轴瓦已磁化，应采取退磁处理，要求 退磁后的轴瓦，轴颈剩磁值不大于210-4T，其他部件小于1010-4T。,55,（四）发电机事故处理,1.发电机变压器组保护动作及灭磁开关自动跳闸有以下几种： （1）发电机

26、内部故障，如定子绕组相间短路、匝间短路、转子两点接地； （2）发电机外部故障； （3）值班人员无操作。 （4）保护装置及断路器机构的误动作； （5）发电机断水保护动作； （6）大型发电机的失磁保护动作。,56,2.当发电机的断路器自动跳闸时，值班人员应立即进行下列工作： （1）检查自动灭磁开关是否断开，如没有跳开，应立即进行远方操作将其断开，以防止发电机内部故障扩大； （2）立即检查保护装置，查明属于何种保护装置动作。 （3）查明是否由于值班人员误操作； （4）检查汽轮机危急保安器是否动作。,57,3.发电机断路器自动跳闸事故的处理，应根据原因分别对待： （1）如果发电机是由于主保护如纵差、横差、转子两点接地保护动作跳闸时，应立即详细检查保护动作区内的一切设备，测量发电机的绝缘，并通知继电保护班检查动作是否正常。 具体检查项目如下： a.对发电机及其励磁系统的外观进行全面检查，看是否有明显故障点；,58,b.对定子冷水系统、氢系统、密封油系统进行一次全面检查，检查各系统的参数是否正常，是否有泄漏；