水轮发电机组自动准同期并网故障解析
发电机自动准同期并网断路器拒合原因分析
科技信息1.引言我发电厂发电机采用自动准同期装置并列，型号是SYN3000自动准同期装置。
在并网时出现过几次在电压和频率条件满足后，并网断路器出现拒合现象。
通过对故障的分析，现总结了以下几点原因，仅供大家参考。
2.并网断路器拒合原因分析：2.1机械原因：断路器操作机构经过多次的合闸和跳闸后，机械严重磨损，可能会出现以下故障[1,2]：（1）操作机构卡死；（2）操作机构及传动连接中螺栓丝杆拉脱、插口销脱落；（3）自动脱扣机构磨损，使断路器再扣困难，容易脱扣；（4）弹簧机构故障。
如果出现断路器拒绝合闸现象，首先应该判断是否因为断路器操作机构故障引起。
将并网断路器退至试验位置，按手动分、合闸按钮，检查断路器分、合闸情况，判断断路器是否因为操作机构故障引起并网断路器拒合。
2.2电气原因：2.2.1控制回路问题经过长时间的运行，控制回路会经常出现以下几种情况，引起断路器拒绝合闸现象[3]：（1）操作电源电压低；（2）合闸回路断线；（3）合闸线圈烧坏；（4）自动准同期合闸继电器线圈烧坏；（5）自动准同期合闸继电器接线松动、断线、触点粘连；（6）合闸闭锁电磁铁烧坏。
用万用表对控制回路中的操作电压、各个接点、线圈、继电器触点进行仔细检查，判断断路器是否因为控制回路中存在断线、线圈烧坏、电压低等故障引起并网断路器拒合。
2.2.2检测回路问题2.2.2.1SYN3000自动准同期装置功能描述：SYN3000自动准同期装置用于对同期或非同期的三相或单相系统进行同期和并列，该装置配备了10个遥控输入通道以适应现场各种不同形式的并网要求。
该遥控输入可以启动SYN3000的全部功能。
当SYN3000自动准同期装置输入工作电源时，自动准同期装置进入准备状态，在装置面板上显示“准备”信号。
当机组转速速达到90%额定转速时（我站自动准同期装置功能启动触发条件），转速令接点闭合，自动准同期装置的遥控输入接点得电，自动准同期装置被“选中”，“选中”指示灯亮，开始计算相应的电压输入信号。
发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析
发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析8月24日3：13运转人员准备发电机采用D-AVR自动升压，发电机自动准同期并列，当操作执行第26步在DCS上将“ASS START/STOP”按钮选择在“ON”位置和第27步在DCS上将“CONFIRM”按钮选择“ON”位置，即将发电机自动准同期装置投入后，自动准同期装置开始自动检同期，经过一段时间后，自动准同期装置发出告警信号，装置闭锁，发电机自动准同期并网失败。
5：10发电机采用D-AVR自动升压，发电机手动准同期并列成功。
原因初步分析发电机自动准同期装置发出的告警信号为“滑差太小”。
根据发电机自动准同期装置内部特性，当发电机与系统之间滑差<0.02Hz、时间大于30秒后，装置将发出闭锁，本次同期并网失败告警。
根据特性，当发电机的频率与系统的频率不一致时，装置将自动向DEH发出增速或减速信号，发出的信号脉冲宽度与发电机与系统频差大小相反，即发电机与系统频差越大，增、减速信号脉冲宽度越宽，相反，发电机与系统频差越小，增、减速信号脉冲宽度越小。
而DEH接受的最小信号宽度为200ms,即当发电机与系统频差小于一定值以后，自动准同期装置向DEH发出的最小信号宽度将小于DEH接受的最小信号宽度,使汽轮机不能增、减转速，最终使发电机自动同期失败。
防范措施发电机并列前，使发电机的频率/转速稍高于系统的频率/转速，使发电机与系统之间的滑差大于0.02Hz（1.2rpm），以保证自动同期装置对DEH的正常调节。
减小DEH的最小脉冲信号接受宽度，或增加自动同期装置向DEH 发出的最小增速或减速信号脉冲宽度。
(9月2日自动同期装置厂家已将DEH脉冲增加至220ms)（9月5日发电机自动同期并网良好）以上分析仅是对本次发电机自动准同期并网失败情况的分析，由于发电机总启动期间未对发电机自动准同期、发电机程序并网回路进行假并列试验，建议接机之前找一合适机会对上述回路进行试验。
发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析(正式)
编订：__________________单位：__________________时间：__________________发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析(正式)Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-7890-37 发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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8月24日3：13运行人员准备发电机采用D-AVR 自动升压，发电机自动准同期并列，当操作执行第26步在DCS上将“ASS START/STOP”按钮选择在“ON”位置和第27步在DCS上将“CONFIRM”按钮选择“ON”位置，即将发电机自动准同期装置投入后，自动准同期装置开始自动检同期，经过一段时间后，自动准同期装置发出告警信号，装置闭锁，发电机自动准同期并网失败。
5：10发电机采用D-AVR自动升压，发电机手动准同期并列成功。
原因初步分析发电机自动准同期装置发出的告警信号为“滑差太小”。
根据发电机自动准同期装置内部特性，当发电机与系统之间滑差<0.02Hz、时间大于30秒后，装置将发出闭锁，本次同期并网失败告警。
根据特性，当发电机的频率与系统的频率不一致时，装置将自动向DEH发出增速或减速信号，发出的信号脉冲宽度与发电机与系统频差大小相反，即发电机与系统频差越大，增、减速信号脉冲宽度越宽，相反，发电机与系统频差越小，增、减速信号脉冲宽度越小。
水轮发电机组自动准同期并网故障解析
水轮发电机组自动准同期并网故障解析匡全忠!郭光海(白溪水库建设发展有限公司9浙江省宁海县315606)摘要!水轮发电机组往往在系统中起到调峰\调频和事故备用的作用9因此9要求水轮机组能快速及时并网D 发生自动准同期故障使水轮机组的优势大打折扣9影响其功能的正常发挥D 文中针对白溪电站发生的凡次自动准同期并网故障9从电压\频率和相位差三方面入手9全面深入地分析了故障原因9并提出了相应的整改措施9取得了良好的实际效果D 对其他电站也有很好的借鉴作用D 关键词!水轮发电机组9自动准同期故障9水电站9整改措施中图分类号!T V 734.4收稿日期 2004-07-13D0 引言随着国民经济的持续快速增长9近两年全国普遍出现了电力供应紧张的局势O 因此9对于电网和发电厂的安全运行也提出了越来越高的要求9特别是系统对于水轮发电机组能快速准确并网的要求也更为明确O白溪水电站位于浙江省宁海县境内9装机容量2>9MW O 容量虽不大9却是宁波市最大的常规水电站9起到系统调峰\调频和事故备用的作用O 因此9要求机组频繁开停机9并及时准确地并入系统O1 基本情况白溪水电站电气主接线采用一机一变的单元接线方式9发电机额定电压为6.3k V O 正常情况下发电同期并列点选在发电机断路器9同期点电压由6.3k V 母线压变和发电机母线压变引入9并通过机组同期装置采取自动准同期(自准)的方式并网O 发生自准故障时9可利用继保室操作表计柜上装设的组合式同期表和同期开关进行手动准同期O 电站1号机\2号机都曾因不同原因多次发生自准故障9不能及时并网9严重影响电站各项功能的充分发挥O 1.1 故障12001年6月8日8时35分9上位机开机9令2号机开机至空载O 2号机按开机流程(如图1所示)正常开机至空载状态O 发令投自准装置并网O 2号发电机断路器合闸后9机组即发生事故停机O 事故后查2号机保护装置为差动保护动作跳闸O 对2号机进行全面深入的检查92号发电机定子绕组及其引出线都未发现故障9事故原因未查明O 此后91号机\2号机都相继发生几次相同事故O 同时9发现事故时机组并网均有较大的冲击声O 据此9判断机组并网并非同期合闸O图1 开机流程1.2 故障22001年6月21日13时1分9上位机开机9令2号机开机至空载9一切正常O 发令投自准装置并网O 约1m i n 后9上位机报2号机自准故障O 同时9发现2号机频率变化偏大9难以稳定O 到机旁将2号机调速器切H 手动H 位置9手动将机组频率调节到约50H zO 再将2号机调速器切回至H 自动H 位置9机组频率又不稳定9难以满足并网条件O 此后91号机也出现过类似情况O 1.3 故障32003年5月9日8时30分9上位机开机9令2号机开机并网O 2号机按流程开机9转速上升至95%N e 9机组建压9投自准装置后约5S 9上位机报2号机自准故障O 到操作表计柜进行手准并网成功O 此后92号机多次出现此故障9而1号机只是偶尔出现O21第28卷 第6期2004年12月20日V O L .28 N O .6D e c .20920042故障分析准同期并列的条件是:待并发电机电压与系统电压数值相等;频率相等;在投入发电机断路器瞬间9两侧电压的瞬时相位差为0o由于理想条件难以实现9故只要将电压差~频率差及相位差控制在允许范围内9是不会对发电机造成危害的o因此9导致上述故障不外乎频率~电压及相位差3种原因o下面分别对上述3种故障情况进行分析o2.1故障1事故发生后9查看2号发电机保护动作记录9最后跳闸数据如下o跳闸前电流:A相469A9B相495A9C相410A;跳闸前差动电流:A相185A9B 相0A9C相237A;跳闸前电压:A相5862V9B相5840V9C相5792V;跳闸前负序电流是最大负序电流的14%;跳闸前频率49.98H z;跳闸前有功0.627MW;跳闸前无功-1.336M v a r o同时9查看上位机2号发电机并网前的历史记录92号发电机的频率及机端电压未见异常9基本满足并网条件o由此9初步推断事故原因可能是并网瞬间相位差过大导致机组并网时冲击较大引起差动保护动作o采用自准方式并网时9并网时机把握不够准确将会导致并网瞬间相位差过大o查阅自准装置使用手册和2号发电机自准装置参数表发现9自准装置的合闸脉冲导前时间TD L的默认初始值为400m S o 而2号发电机开关合闸时间出厂试验值和安装测试值分别为69m S和70m S o显然9合闸脉冲导前时间与开关合闸时间相差太大导致2号机并网不同期产生较大冲击o可为什么会导致差动保护动作呢?对2号机差动保护用的电流互感器特性曲线进行测试9发现发电机出线侧电流互感器为测量用的0.5级o当发电机产生较大冲击电流时9差动电流无法躲过整定值9引起保护动作o1号机组的情况与2号机基本相同o将自准装置合闸脉冲导前时间更改为70m S;同时9将发电机出线侧电流互感器更换为保护用的B/B级后9机组未发生过此类故障o2.2故障2此类故障显然是由于机组调速器无法使机组稳定在额定转速运行造成的o而导致调速器伺服电机来回抽动~运行不稳定有多种因素o伺服电机是控制调速器稳定运行的重要部件o 调速器伺服电机的驱动电源来自:①可编程调节器输入的控制电压;②电动集成随动装置的反馈信号o 控制电压由频给~机频及功给等信号经可编程调节器综合输出o机组空载时9频给为定值9功给为09故导致调速器伺服电机来回抽动~不稳定的因素可能是机频和电动集成随动装置的反馈信号o机频信号来自发电机母线调速器电压互感器9输入到可编程调节器测频接口板o空载时9机频只与导叶开度有关o查机频信号无异常情况o电动随动装置的反馈信号是由电动集成阀经反馈电位器输入到伺服电机驱动电源的;电动集成阀阀芯的上下运动带动导向环在反馈电位器上下滑动9将阀芯的位移经电位器反馈给伺服电机的控制回路o查伺服电机驱动电源9反馈电位器与伺服电机的接线松动9且反馈电位器多处存在零点9不能正常反映导叶开度o由以上分析可知9伺服电机来回抽动~调速器开度不稳定是电动集成随动装置的反馈信号失真引起的o空载开度不稳定使机频变化较大9难以稳定;并网时很难捕捉到并网时机9容易引起自准并网失败o 手准并网对机组冲击相对较大o更换1号机和2号机调速器的反馈电位器后9机组空载时能稳定运行在额定转速9为成功并网提供有利条件o2.3故障3据故障统计9发现该故障多发生在2号机9发生时系统电压较低9最低达到5.45k V o同时9投自准初始9自准装置电源投入;调节一段时间后9自准装置失去电源o查看机组P L C梯形图(如图2所示)发现9投自准装置电源前要将机端电压和90%Ue (即5.67k V)进行比较o当机端电压大于5.67k V 时才投自准装置电源o图2投自准装置电源梯形图由此推断该故障的全过程如下:上位机正常开机投励磁9机组建压9达到正常值后开始进行电压比较9当机端电压大于5.67k V时9延时1S投机组自准装置电源o自准装置开始调节机组转速~电压以满足并网条件o因系统电压较低9当低于5.67k V31"调速励磁与辅机控制"匡全忠等水轮发电机组自动准同期并网故障解析时 为满足并网条件 自准装置把机端电压调节至低于5.67k V 后自准装置自身电源失去 无法再进行自准并网 因此上位机报自准故障 但是 为什么在电站运行两年后才出现此故障呢?为什么常发生在2号机呢?这是由于2003年系统出现供电紧张局势 且电站机组开机并网时往往是系统负荷最大的时候 致使并网时系统电压较低 而后者的原因是2号机所在的线路为35k V 且白溪电站处在系统的末梢 2号机所属系统电压通常比1号机低约0.1k V考虑到系统用电紧张 且调节主变分接头比较复杂 故对投自准装置的比较电压值进行调整 由5.67k V 改为5.40k V 调整后机组并网再未发生此类故障 提高了自准并网的可靠性3 结语本文对白溪电站所发生的水轮机组自准故障进行了全面的分析 找出了故障原因 并提出了相应的整改措施 经过实践检验 满足运行要求 大大提高了机组的自准并网可靠性白溪电站所发生的自准并网故障具有相当的普遍性 对于其他电站有一定的借鉴意义 下面就白溪电站发生的3种故障进行总结a .故障1主要原因是自准装置参数设定与发电机开关合闸时间不匹配且差动保护用的电流互感器型号错误 因此 在机组调试和设备出厂时 应该对设备的各项重要参数进行全面的测试比较 以达到设计目的 满足用户的要求b .故障2是调速器反馈电位器接触不好引起的 间题不大 却是麻烦不小 如不及时发现 伺服电机频繁来回抽动 容易烧毁电机3机组空载运行状态不稳定 会引起机组振动~水导摆度增大 因此 应该加强对设备的检查维护 保证设备的各元件能正常运行c .故障3是由于系统电压较低引起的比较少见 同时 也表明在设定各设备参数时要根据实际的需要匡全忠(1976-> 男 助理工程师 从事水电站运行检修管理工作 E -m a i L :k u a n g gz 09＠ 163.c O m (上接第7页>5 卢 强孙元章.电力系统非线性控制.北京:科学出版社 19936 孙郁松.水轮发电机水门非线性控制规律的研究.电力系统自动化 1999 23(23>:33～367 李基成.现代同步发电机励磁系统设计及应用.北京:中国电力出版社 20028 电机工程手册.北京:机械工业出版社 19969 高景德王祥行 李发海.交流电机及其系统的分析.北京:清华大学出版社 199310 陈 缔.同步电机运行基本理论与计算机算法.北京:水利电力出版社 199211 黄家裕岑文辉.同步电机基本理论及其动态行为分析.上海:上海交通大学出版社 198912 谢小荣韩英锋 崔文进 等.多机电力系统中发电机励磁控制设计的数学模型.中国电机工程学报 200221(9>:8～12 2113 沈祖治.水轮机调节系统分析.北京:水利水电出版社 199114 王敬民杨嘉勤 曾 云 等.水轮发电机组综合控制器研究---控制策略设计.云南水力发电 2000 16(4>:78～8115 王敬民杨嘉勤 曾 云 等.水轮发电机组综合控制器研究---理论设计.云南水力发电 2000 16(4>:82～8416 李春文冯元垠.多变量非线性控制的逆系统方法.北京:清华大学出版社 199117 刘 翔李东海 姜学智 等.水轮发电机组的非线性控制器仿真研究.中国电机工程学报 2002 22(1>:91～96陈祖嘉(1979-> 男 硕士研究生 主要研究方向为电力系统及水力电力自动化 E -m a i L :z u ji a -c h e n ＠S O h u .c O m S T U D YO N M U L T I V A R I A B L ET O T A LC O N T R O L L E R O R H Y D R OT U R B I N EG E N E R A T O RS E T S I NI S O L A T E DG R I D SC h e nz u j i a ,z h a n g J i a n gb i n (X i *a nU n i v e r S i r y O fT ec h n O L O g y ,X i *a n710048,C h i n a )A b a c S r a r r i n g W i r hr h ee x c i r a r i O na n dr h e g O v e r n O rO fh yd r Or u r b i ne g e n e r a r O rS e r S ,af r e ra n a L y z i ng rh er r a d i r i O n a L r O r a L a u r O m a r i c g e n e r a r i O n c O n r r O L L e r ,b a S e d O n r h e r h e O r y O f i n v e r S e S y S r e mn O n L i n e a r c O n r r O L ,r h i S p a p e r i n v e S r i g a r e S r h e a p pr O a c h r O r h em u L r i v a r i a b L er O r a Lc O n r r O L L e rf O rh y d r Or u r b i n e g e n e r a r O rS e r Si ni S O L a r e d g r i d S .T h eS i m u L a r i O nr e S u L r Si n d i c a r er h a r ,c O m p a r e dW i r h r h e r r a d i r i O n a L c O n r r O L L e r ,r h e r O r a L c O n r r O L L e rb a S e dO nr h e r h e O r y O f i n v e r S eS y S r e mc a n i m p r O v en O rO n L y r h e S y S r e m *S r r a n S i e n r S r a b i L i r y ,b u r a L S O r h e p r e c i S i O nO f v O L r a g e c O n r r O L .K e y w o d h y d r O r u r b i n e g e n e r a r O r S e r ;e x c i r a r i O n ;g O v e r n O r ;m u L r i v a r i a b L e r O r a L c O n r r O L L e r ;r h e O r y O f i n v e r S e S y S r e mn O n L i n e a r c O n r r O L412004 28(6>水轮发电机组自动准同期并网故障解析作者：匡全忠， 郭光海作者单位：白溪水库建设发展有限公司,浙江省,宁海县,315606刊名：水电自动化与大坝监测英文刊名：HYDROPOWER AUTOMATION AND DAM MONITORING年，卷(期)：2004,28(6)被引用次数：2次1.路玉锋我的并网经验[期刊论文]-农村电工2005(11)2.汪鹏.WANG Peng发电机非同期并网事故分析和改进措施[期刊论文]-湖北电力2008,32(5)3.邢海仙大华电站机组甩负荷试验[期刊论文]-云南水力发电2002,18(3)4.陈贤明.王伟.吕宏水.刘国华.王彤水轮发电机起励仿真研究[会议论文]-20065.徐立群.Xu Li-qun一种用于水轮机组甩负荷水锤防护的装置措施[期刊论文]-云南水力发电2005,21(1)6.李晓忠.苑国栋.范焕杰发电机同期试验造成机组跳闸原因分析及处理[会议论文]-20097.梁力元.戈宝军.牛志雷1000MW水轮发电机运行特性的分析[会议论文]-20108.杨海.吴爱兵.董丽娜关于水电站机组甩负荷的几点分析[期刊论文]-水利科技与经济2008,14(12)9.刘卫亚缩短甩负荷后水轮机调速器调节时间[会议论文]-200010.潘淑改.郭伟震.张宏杰.陈磊.张炳月小浪底西沟电站机组带主变零起升压浅析[会议论文]-20091.匡全忠励磁系统改造过程中存在问题的分析[期刊论文]-水电自动化与大坝监测 2009(2)2.徐庆芳十三陵蓄能电厂机组并网不成功原因分析和解决方案[期刊论文]-水电自动化与大坝监测 2007(3)本文链接：/Periodical_dbgcytgcs200406004.aspx。
水电站水轮发电机组的常见故障与维护分析
水电站水轮发电机组的常见故障与维护分析摘要：随着社会的不断进步和提高，机械行业也迎来了自己的发展空间。
水电站造福了社会，为人民群众提供了生命之源。
它摆脱了过时的工作模式，采用了水轮发电机组的方式。
但在水电站使用水轮发电机组也存在问题，因此，本文着重分析水电站水轮发电机组的常见故障及维护措施，进而找到有效地维护方法。
关键词：水电站；水轮发电机组；常见故障；维护1 前言水轮发电机组是水电系统的运行核心，只有在水轮发电机组运行良好的前提下，水电系统才能高效运行，实现能量转换，实现及时供电，满足人民日益增长的电力需求。
水轮发电机组在运行过程中，经常会出现一些设备故障，影响水电站的安全稳定运行。
为了进一步改善水轮发电机组的故障问题，保证其正常运行状态，技术人员必须不断提高维修技术，提高专业能力，最大限度地避免和减少故障问题的发生，促进高效、高质的运行，为人民群众提供更优质的供电服务，提升水电站综合效益。
2水电站水轮发电机组的结构与工作原理水轮发电机组的主要组成部分就是定子、转子与励磁装置，定子主要有隔震系统、机座、铁芯，转子则主要包含了主轴、轮臂、轮毂、风扇、磁极、制动阀板等部件。
水轮发电机组中的导水机构在关闭的过程中需要一定的时间，为了避免在关闭的过程中所造成的电网解列时的转速上升过快、过高的情况，就需要给水轮发电机的转子以更大的转动惯量。
这是造成当前转子质量过重的主要原因。
发电机同步运行的过程中，水轮发电机组内的励磁绕组会通过直流电流，直接形成正常运行的磁场，此时就需要借助励磁电源、励磁调节器、励磁绕组以及其他的组成设备才能获取给直流电流，如果直接给发电机提供励磁绕组与励磁电源，会使得水轮发电机组的定子与转子结构部分存在一定的气隙，而该气隙也会导致出现旋转磁场，这就称之为水轮发电机组的主磁场。
经过分析发现，该磁场的变化呈现出正弦变化规律，在水轮发电机组主磁场与定子绕组实现切割时，定子绕组会伴随着时间的变化而产生正弦交流电动势，这样就能够达到发电的目的，这也是水轮发电机的工作原理。
试述水轮发电机的运行及故障分析处理
试述水轮发电机的运行及故障分析处理1. 引言1.1 水轮发电机的基本原理水轮发电机是利用水能转换为机械能，再利用机械能推动发电机发电的一种装置。
其基本原理是利用水的动力能将水轮转动，进而带动发电机内部的转子旋转而产生电能。
具体来说，水轮发电机的基本组成包括水轮机、发电机和调速控制系统。
当水流经过水轮机的叶片时，水的动能转换为机械能，驱动水轮机转动。
水轮机连接着发电机的转子，转动的水轮机会带动转子一起旋转，通过磁场感应原理产生电能。
调速控制系统则是用来控制水轮发电机的转速，以确保其在不同负载下都能稳定运行。
水轮发电机的基本原理是利用水的动能转换为机械能，再转换为电能的过程，是一种可再生清洁能源发电方式。
其具有利用水能丰富、排放无害、运行稳定等优点，在能源产业中发挥着重要的作用。
通过对水轮发电机的基本原理的深入理解，可以更好地运行和维护水轮发电机，确保其长期稳定运行，为电力生产提供可靠的保障。
1.2 水轮发电机在能源产业中的重要性水轮发电机在能源产业中的重要性还体现在其高效率、可靠性和经济性方面。
相比传统的火电和燃煤发电厂，水轮发电机具有更高的发电效率，减少了能源浪费和环境污染。
水轮发电机在建设和运行成本上也更为经济，能够为用户提供更加稳定的电力供应。
水轮发电机在能源产业中的应用不仅有助于实现清洁能源发展目标，还可以提高电力系统的运行效率和保障能源安全。
水轮发电机在能源产业中的重要性不容忽视，应当加强技术研究和设备维护，促进水轮发电机在能源领域的更广泛应用。
2. 正文2.1 水轮发电机的运行过程水轮发电机的运行过程是指通过水力能量驱动水轮发电机发电的整个过程。
水轮发电机的运行依赖于水库或河流等水源的供给，通过管道输送水流至水轮机，使水轮机叶片受到水流的冲击产生动力。
水流的动能转化为机械能驱动水轮机旋转，从而带动连接水轮机的发电机组发电。
在发电的过程中，水轮发电机会产生一定的噪音和振动，工作人员需要及时检查和调整设备，保证其正常运行。
浅析水轮发电机组常见故障及处理措施
浅析水轮发电机组常见故障及处理措施摘要近年来，我国设计并建成了大批水电站，纷纷投入到实际工程中，与此同时，所设计的水轮发电机单机容量在逐步增加。
如果不创新对水轮发电机的管理监测机制，不完善发电机结构的保护措施，那么一旦发生故障势必会对发电机整体造成重大损坏，甚至影响到整个水电厂的运转。
而由于水轮发电机的内部结构复杂，很多企业对其技术掌握不到位，当发电机出现问题时也无法及时采取有效措施加以修复，从而影响发电机的正常运行。
本文着重分析水轮发电机组发生故障的常见原因，并根据实际工程经验进行了深入研究，从而提出一些应急处理措施。
关键词水轮发电机；故障；技术；处理；效率前言水轮发电机组是水电厂能够正常运转的重要保障，对城市的电力供应起着不可替代的作用。
而水轮发电机组的运行安全之间影响到整个电力系统的供应稳定。
水轮发电机一旦出现安全故障，势必会对水电厂的经济效益和电网运行造成威胁。
随着社会现代化进程的不断加快，水轮发电机作为转换能源的重要设备需要持续地运转，在长期的工作环境下不可避免地出现一些问题。
作为水电厂的管理人员，就要熟练掌握水轮发电机的结构特点以及容易出现的故障和原因，并利用已有的技术条件进行维护和处理，以确保水轮发电机组能够及时投入到生产运行中。
1 水轮发电子的常见故障及处理措施水轮发电机组主要由水轮机、水轮发电机及其附属设备（调速、励磁装置）组成。
其中水轮发电机起着关键作用，其质量的好坏直接影响到整个水电厂的运行效率。
由于水轮发电机组在关闭的过程中需要花费一段时间，为了避免在此过程中产生过快的转速，就要保证转子的转动惯量达到足够的标准，因此就会使得发电子的转子较为笨重。
当发电机运行时，机组中的永磁机会产生磁源，不断地向发电机提供励磁电流。
顺轮发电机中的水轮机会带动转子将电流提供给发电机，所产生的旋转磁场会根据时间呈现正弦变化的规律。
当前我国已经建成了小、中、大型用于不同生产条件和便于城市建设的水电厂，规模已经遍布到全国各个范围。
水轮发电机常见故障及处理
水轮发电机常见故障及处理由于水轮机发电机组的结构比较复杂,有机械部分、电气部分以及油、气、水系统,它受系统和用户运行方式的影响,还受天气等自然条件影响。
容易发生故障或者不正常运行状态。
某一次故障可能是一种偶然情况,但对整个机组运行来说又是一种必然事件。
运行人员应从思想、技术、组织等各个方面做好充分准备。
(1)运行人员平时应加强理论学习,尽可能掌握管辖设备的工作原理和运行性能。
(2)运行人员应熟悉各设备安装为止,各切换开关、切换片位置。
(3)运行班组应针对各种主要故障制定事故处理预案并落实到人。
(4)运行现场应准备必要的安全防护用具及应急工具。
(5)运行人员应由临危不乱沉着应对的心理素质。
发电机的异常运行及处理发电机在运行过程中,由于外界的影响和自身的原因,发电机的参数将发生变化,并可能超出正常运行允许的范围。
短时间超过参数规定运行或超过规定运行参数不多虽然不会产生严重后果,但长期超过参数运行或者大范围超过运行参数就有可能引起严重的后果,危机及发电机的安全应该引起重视。
一、发电机过负荷运行中的发电机,当定子电流超过额定值1.1倍时,发电机的过负荷保护将动作发出报警信号。
运行人员应该进行处理,使用其恢复正常运行。
若系统未发生故障,则应该首先减小励磁电流减小发电机发出的无功功率;如果系统电压较低又要保证发电机功率因数的要求,当减小励磁电流仍然不能使用定子电流降回来额定值时,则只有减小发电机有功负荷;如果系统发生故障时,允许发电1机在短时间内过负荷运行,其允许值按制造厂家的规定运行。
(1)现象1)发电机定子电流超过额定值;2)当定子电流超过额定值1.1倍时,发电机的过负荷保护将动作发出报警信号,警铃响,机旁发“发电机过负荷”信号,计算机有报警信号;3)发电机有功、无功负荷及转子电流超过额定值。
(2)处理1)注意监视电压、频率及电流大小,是否超过允许值;2)如电压或频率升高,应立即降低无功或有功负荷使定子电流降至额定值,如调整无效时应迅速查明原因,采取有效措施消除过负荷;3)如电压、频率正常或降低时应首先用减小励磁电流的方法,消除过负荷,但不得使母线电压降至事故极限值以下,同时将情况报告值长;4)当母线电压已降到事故极限值,而发电机仍过负荷时,应根据过负荷多少,采取限负荷运行并联系调度起动备用机组等方法处理。
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水轮发电机组自动准同期并网故障解析匡全忠!郭光海(白溪水库建设发展有限公司9浙江省宁海县315606)摘要!水轮发电机组往往在系统中起到调峰\调频和事故备用的作用9因此9要求水轮机组能快速及时并网D 发生自动准同期故障使水轮机组的优势大打折扣9影响其功能的正常发挥D 文中针对白溪电站发生的凡次自动准同期并网故障9从电压\频率和相位差三方面入手9全面深入地分析了故障原因9并提出了相应的整改措施9取得了良好的实际效果D 对其他电站也有很好的借鉴作用D 关键词!水轮发电机组9自动准同期故障9水电站9整改措施中图分类号!T V 734.4收稿日期 2004-07-13D0 引言随着国民经济的持续快速增长9近两年全国普遍出现了电力供应紧张的局势O 因此9对于电网和发电厂的安全运行也提出了越来越高的要求9特别是系统对于水轮发电机组能快速准确并网的要求也更为明确O白溪水电站位于浙江省宁海县境内9装机容量2>9MW O 容量虽不大9却是宁波市最大的常规水电站9起到系统调峰\调频和事故备用的作用O 因此9要求机组频繁开停机9并及时准确地并入系统O1 基本情况白溪水电站电气主接线采用一机一变的单元接线方式9发电机额定电压为6.3k V O 正常情况下发电同期并列点选在发电机断路器9同期点电压由6.3k V 母线压变和发电机母线压变引入9并通过机组同期装置采取自动准同期(自准)的方式并网O 发生自准故障时9可利用继保室操作表计柜上装设的组合式同期表和同期开关进行手动准同期O 电站1号机\2号机都曾因不同原因多次发生自准故障9不能及时并网9严重影响电站各项功能的充分发挥O 1.1 故障12001年6月8日8时35分9上位机开机9令2号机开机至空载O 2号机按开机流程(如图1所示)正常开机至空载状态O 发令投自准装置并网O 2号发电机断路器合闸后9机组即发生事故停机O 事故后查2号机保护装置为差动保护动作跳闸O 对2号机进行全面深入的检查92号发电机定子绕组及其引出线都未发现故障9事故原因未查明O 此后91号机\2号机都相继发生几次相同事故O 同时9发现事故时机组并网均有较大的冲击声O 据此9判断机组并网并非同期合闸O图1 开机流程1.2 故障22001年6月21日13时1分9上位机开机9令2号机开机至空载9一切正常O 发令投自准装置并网O 约1m i n 后9上位机报2号机自准故障O 同时9发现2号机频率变化偏大9难以稳定O 到机旁将2号机调速器切H 手动H 位置9手动将机组频率调节到约50H zO 再将2号机调速器切回至H 自动H 位置9机组频率又不稳定9难以满足并网条件O 此后91号机也出现过类似情况O 1.3 故障32003年5月9日8时30分9上位机开机9令2号机开机并网O 2号机按流程开机9转速上升至95%N e 9机组建压9投自准装置后约5S 9上位机报2号机自准故障O 到操作表计柜进行手准并网成功O 此后92号机多次出现此故障9而1号机只是偶尔出现O21第28卷 第6期2004年12月20日V O L .28 N O .6D e c .20920042故障分析准同期并列的条件是:待并发电机电压与系统电压数值相等;频率相等;在投入发电机断路器瞬间9两侧电压的瞬时相位差为0o由于理想条件难以实现9故只要将电压差~频率差及相位差控制在允许范围内9是不会对发电机造成危害的o因此9导致上述故障不外乎频率~电压及相位差3种原因o下面分别对上述3种故障情况进行分析o2.1故障1事故发生后9查看2号发电机保护动作记录9最后跳闸数据如下o跳闸前电流:A相469A9B相495A9C相410A;跳闸前差动电流:A相185A9B 相0A9C相237A;跳闸前电压:A相5862V9B相5840V9C相5792V;跳闸前负序电流是最大负序电流的14%;跳闸前频率49.98H z;跳闸前有功0.627MW;跳闸前无功-1.336M v a r o同时9查看上位机2号发电机并网前的历史记录92号发电机的频率及机端电压未见异常9基本满足并网条件o由此9初步推断事故原因可能是并网瞬间相位差过大导致机组并网时冲击较大引起差动保护动作o采用自准方式并网时9并网时机把握不够准确将会导致并网瞬间相位差过大o查阅自准装置使用手册和2号发电机自准装置参数表发现9自准装置的合闸脉冲导前时间TD L的默认初始值为400m S o 而2号发电机开关合闸时间出厂试验值和安装测试值分别为69m S和70m S o显然9合闸脉冲导前时间与开关合闸时间相差太大导致2号机并网不同期产生较大冲击o可为什么会导致差动保护动作呢?对2号机差动保护用的电流互感器特性曲线进行测试9发现发电机出线侧电流互感器为测量用的0.5级o当发电机产生较大冲击电流时9差动电流无法躲过整定值9引起保护动作o1号机组的情况与2号机基本相同o将自准装置合闸脉冲导前时间更改为70m S;同时9将发电机出线侧电流互感器更换为保护用的B/B级后9机组未发生过此类故障o2.2故障2此类故障显然是由于机组调速器无法使机组稳定在额定转速运行造成的o而导致调速器伺服电机来回抽动~运行不稳定有多种因素o伺服电机是控制调速器稳定运行的重要部件o 调速器伺服电机的驱动电源来自:①可编程调节器输入的控制电压;②电动集成随动装置的反馈信号o 控制电压由频给~机频及功给等信号经可编程调节器综合输出o机组空载时9频给为定值9功给为09故导致调速器伺服电机来回抽动~不稳定的因素可能是机频和电动集成随动装置的反馈信号o机频信号来自发电机母线调速器电压互感器9输入到可编程调节器测频接口板o空载时9机频只与导叶开度有关o查机频信号无异常情况o电动随动装置的反馈信号是由电动集成阀经反馈电位器输入到伺服电机驱动电源的;电动集成阀阀芯的上下运动带动导向环在反馈电位器上下滑动9将阀芯的位移经电位器反馈给伺服电机的控制回路o查伺服电机驱动电源9反馈电位器与伺服电机的接线松动9且反馈电位器多处存在零点9不能正常反映导叶开度o由以上分析可知9伺服电机来回抽动~调速器开度不稳定是电动集成随动装置的反馈信号失真引起的o空载开度不稳定使机频变化较大9难以稳定;并网时很难捕捉到并网时机9容易引起自准并网失败o 手准并网对机组冲击相对较大o更换1号机和2号机调速器的反馈电位器后9机组空载时能稳定运行在额定转速9为成功并网提供有利条件o2.3故障3据故障统计9发现该故障多发生在2号机9发生时系统电压较低9最低达到5.45k V o同时9投自准初始9自准装置电源投入;调节一段时间后9自准装置失去电源o查看机组P L C梯形图(如图2所示)发现9投自准装置电源前要将机端电压和90%Ue (即5.67k V)进行比较o当机端电压大于5.67k V 时才投自准装置电源o图2投自准装置电源梯形图由此推断该故障的全过程如下:上位机正常开机投励磁9机组建压9达到正常值后开始进行电压比较9当机端电压大于5.67k V时9延时1S投机组自准装置电源o自准装置开始调节机组转速~电压以满足并网条件o因系统电压较低9当低于5.67k V31"调速励磁与辅机控制"匡全忠等水轮发电机组自动准同期并网故障解析时 为满足并网条件 自准装置把机端电压调节至低于5.67k V 后自准装置自身电源失去 无法再进行自准并网 因此上位机报自准故障 但是 为什么在电站运行两年后才出现此故障呢?为什么常发生在2号机呢?这是由于2003年系统出现供电紧张局势 且电站机组开机并网时往往是系统负荷最大的时候 致使并网时系统电压较低 而后者的原因是2号机所在的线路为35k V 且白溪电站处在系统的末梢 2号机所属系统电压通常比1号机低约0.1k V考虑到系统用电紧张 且调节主变分接头比较复杂 故对投自准装置的比较电压值进行调整 由5.67k V 改为5.40k V 调整后机组并网再未发生此类故障 提高了自准并网的可靠性3 结语本文对白溪电站所发生的水轮机组自准故障进行了全面的分析 找出了故障原因 并提出了相应的整改措施 经过实践检验 满足运行要求 大大提高了机组的自准并网可靠性白溪电站所发生的自准并网故障具有相当的普遍性 对于其他电站有一定的借鉴意义 下面就白溪电站发生的3种故障进行总结a .故障1主要原因是自准装置参数设定与发电机开关合闸时间不匹配且差动保护用的电流互感器型号错误 因此 在机组调试和设备出厂时 应该对设备的各项重要参数进行全面的测试比较 以达到设计目的 满足用户的要求b .故障2是调速器反馈电位器接触不好引起的 间题不大 却是麻烦不小 如不及时发现 伺服电机频繁来回抽动 容易烧毁电机3机组空载运行状态不稳定 会引起机组振动~水导摆度增大 因此 应该加强对设备的检查维护 保证设备的各元件能正常运行c .故障3是由于系统电压较低引起的比较少见 同时 也表明在设定各设备参数时要根据实际的需要匡全忠(1976-> 男 助理工程师 从事水电站运行检修管理工作 E -m a i L :k u a n g gz 09＠ 163.c O m (上接第7页>5 卢 强孙元章.电力系统非线性控制.北京:科学出版社 19936 孙郁松.水轮发电机水门非线性控制规律的研究.电力系统自动化 1999 23(23>:33～367 李基成.现代同步发电机励磁系统设计及应用.北京:中国电力出版社 20028 电机工程手册.北京:机械工业出版社 19969 高景德王祥行 李发海.交流电机及其系统的分析.北京:清华大学出版社 199310 陈 缔.同步电机运行基本理论与计算机算法.北京:水利电力出版社 199211 黄家裕岑文辉.同步电机基本理论及其动态行为分析.上海:上海交通大学出版社 198912 谢小荣韩英锋 崔文进 等.多机电力系统中发电机励磁控制设计的数学模型.中国电机工程学报 200221(9>:8～12 2113 沈祖治.水轮机调节系统分析.北京:水利水电出版社 199114 王敬民杨嘉勤 曾 云 等.水轮发电机组综合控制器研究---控制策略设计.云南水力发电 2000 16(4>:78～8115 王敬民杨嘉勤 曾 云 等.水轮发电机组综合控制器研究---理论设计.云南水力发电 2000 16(4>:82～8416 李春文冯元垠.多变量非线性控制的逆系统方法.北京:清华大学出版社 199117 刘 翔李东海 姜学智 等.水轮发电机组的非线性控制器仿真研究.中国电机工程学报 2002 22(1>:91～96陈祖嘉(1979-> 男 硕士研究生 主要研究方向为电力系统及水力电力自动化 E -m a i L :z u ji a -c h e n ＠S O h u .c O m S T U D YO N M U L T I V A R I A B L ET O T A LC O N T R O L L E R O R H Y D R OT U R B I N EG E N E R A T O RS E T S I NI S O L A T E DG R I D SC h e nz u j i a ,z h a n g J i a n gb i n (X i *a nU n i v e r S i r y O fT ec h n O L O g y ,X i *a n710048,C h i n a )A b a c S r a r r i n g W i r hr h ee x c i r a r i O na n dr h e g O v e r n O rO fh yd r Or u r b i ne g e n e r a r O rS e r S ,af r e ra n a L y z i ng rh er r a d i r i O n a L r O r a L a u r O m a r i c g e n e r a r i O n c O n r r O L L e r ,b a S e d O n r h e r h e O r y O f i n v e r S e S y S r e mn O n L i n e a r c O n r r O L ,r h i S p a p e r i n v e S r i g a r e S r h e a p pr O a c h r O r h em u L r i v a r i a b L er O r a Lc O n r r O L L e rf O rh y d r Or u r b i n e g e n e r a r O rS e r Si ni S O L a r e d g r i d S .T h eS i m u L a r i O nr e S u L r Si n d i c a r er h a r ,c O m p a r e dW i r h r h e r r a d i r i O n a L c O n r r O L L e r ,r h e r O r a L c O n r r O L L e rb a S e dO nr h e r h e O r y O f i n v e r S eS y S r e mc a n i m p r O v en O rO n L y r h e S y S r e m *S r r a n S i e n r S r a b i L i r y ,b u r a L S O r h e p r e c i S i O nO f v O L r a g e c O n r r O L .K e y w o d h y d r O r u r b i n e g e n e r a r O r S e r ;e x c i r a r i O n ;g O v e r n O r ;m u L r i v a r i a b L e r O r a L c O n r r O L L e r ;r h e O r y O f i n v e r S e S y S r e mn O n L i n e a r c O n r r O L412004 28(6>水轮发电机组自动准同期并网故障解析作者：匡全忠， 郭光海作者单位：白溪水库建设发展有限公司,浙江省,宁海县,315606刊名：水电自动化与大坝监测英文刊名：HYDROPOWER AUTOMATION AND DAM MONITORING年，卷(期)：2004,28(6)被引用次数：2次1.路玉锋我的并网经验[期刊论文]-农村电工2005(11)2.汪鹏.WANG Peng发电机非同期并网事故分析和改进措施[期刊论文]-湖北电力2008,32(5)3.邢海仙大华电站机组甩负荷试验[期刊论文]-云南水力发电2002,18(3)4.陈贤明.王伟.吕宏水.刘国华.王彤水轮发电机起励仿真研究[会议论文]-20065.徐立群.Xu Li-qun一种用于水轮机组甩负荷水锤防护的装置措施[期刊论文]-云南水力发电2005,21(1)6.李晓忠.苑国栋.范焕杰发电机同期试验造成机组跳闸原因分析及处理[会议论文]-20097.梁力元.戈宝军.牛志雷1000MW水轮发电机运行特性的分析[会议论文]-20108.杨海.吴爱兵.董丽娜关于水电站机组甩负荷的几点分析[期刊论文]-水利科技与经济2008,14(12)9.刘卫亚缩短甩负荷后水轮机调速器调节时间[会议论文]-200010.潘淑改.郭伟震.张宏杰.陈磊.张炳月小浪底西沟电站机组带主变零起升压浅析[会议论文]-20091.匡全忠励磁系统改造过程中存在问题的分析[期刊论文]-水电自动化与大坝监测 2009(2)2.徐庆芳十三陵蓄能电厂机组并网不成功原因分析和解决方案[期刊论文]-水电自动化与大坝监测 2007(3)本文链接：/Periodical_dbgcytgcs200406004.aspx。