发电机运行中失磁对发电机本身的影响

发电机运行中失磁对发电机本身的影响
一、发电机的失磁：同步发电机失去直流励磁，称为失磁。

发电机失磁后，经过同步振荡进入异步运行状态，发电机在异步运行状态下，以低滑差s与电网并列运行，从系统吸取无功功率建立磁场，向系统输送一定的有功功率，是一种特殊的运行方式。

二、发电机失磁的原因。

引起发电机失磁的原因有励磁回路开路，如自动励磁开关误跳闸，励磁调节装置的自动开关误动；转子回路断线，励磁机电枢回路断线，励磁机励磁绕组断线；励磁机或励磁回路元件故障，如励磁装置中元件损坏，励磁调节器故障，转子滑环电刷环火或烧断；转子绕组短路；失磁保护误动和运行人员误操作等。

三、发电机失磁运行的现象。

发电机失磁运行有如下现象：
1)中央音响信号动作，“发电机失磁”光字牌亮。

2)转子电流表的指示等于零或接近于零。

转子电流表的指示与励磁回路的通断情况及失磁原因有关，若励磁回路开路，转子电流表指示为零；若励磁绕组经灭磁电阻或励磁机电枢绕组闭路，或AVR、励磁机、硅整流装置故障，转子电流表有指示。

但由于励磁绕组回路流过的是交流(失磁后，转子绕组感应出转差频率的交流)，故直流电流表有很小的指示值。

3)转子电压表指示异常。

在发电机失磁瞬间，转子绕组两端可能产生过电压(励磁回路高电感而致)；若励磁回路开路，则转子电压降至零；若转子绕组两点接地短路，则转子电压指示降低；转子绕组开路，转子电压指示升高。

4)定子电流表指示升高并摆动。

升高的原因是由于发电机失磁运行时，既向系统送出一定的有功功率，又要从系统吸收无功功率以建立机内磁场，且吸收的无功功率比原来送出的无功功率要大，使定子电流加大。

摆动的原因是因为力矩的交变
引起的。

发电机失磁后异步运行时，转子上感应出差频交流电流，该电流产生的单相脉动磁场可以分解为转速相同、方向相反的正向和反向旋转磁场，其中，反向旋转磁场以相对于转子sn1的转速逆转子转向旋转，与定子磁场相对静止，它与定子磁场作用，对转子产生制动作用的异步力矩；另一个正向旋转磁场，以相对于转子s"。

的转速顺转子转向旋转，与定子磁场的相对速度为2sn1与定子磁场作用，产生交变的异步力矩。

由于电流与力矩成正比，所以力矩的变化引起电流的脉动。

5)定子电压降低且摆动。

发电机失磁时，系统向发电机送无功功率，因定子电流比失磁前增大，故沿回路的电压降增大，导致机端电压下降。

电压摆动是由于定子电流摆动引起的。

6)有功功率表指示隆低且摆动。

有功功率输出与电磁转矩直接相关。

发电机失磁时由于原动机的转矩大于电磁转矩，转速升高，汽轮机调整器自动关小汽门，这样，驱动转矩减小，输出的有功功率也减小，直到原动机的驱动转矩与发电机的异步转矩平衡时，调速器停止动作。

发电机的有功输出稳定在小于正常值的某一数值下运行。

摆动的原因也是由于存在交变异步功率造成的。

7)无功功率表指示为负值．，功率因数表指示进相。

发电机失磁进入异步运行后，相当于一个滑差为s的异步发电机，一方面向系统送出有功功率，另一方面自系统吸收大量的无功功率用于励磁，所以发电机的无功功率表指示负值，功率因数表指示进相。

三、发电机失磁运行的影响及应用条件。

失磁对发电机和电力系统都有不良影响，在确定发电机能否允许失磁运行时，应考虑这些影响。

发电机失磁运行的影响如下： 1)严重的无功功率缺额造成系统电压下降。

发电机失磁后，不但不能向系统输送无功功率，反而从系统吸收无功功率，造成系统无功功率严重缺额。

若系统无功电源不能提供这部分额外的无功功率，则系统电压会显著下降。

电压的下降，不仅
影响失磁机组厂用电的安全运行，还可能引起其他发电机的过电流。

更严重的是电压下降，降低了其他机组的功率极限，可能破坏系统的稳定，还可能因电压崩溃造成系统瓦解。

2)对失磁机组的影响。

发电机失磁时，使定子电流增大，引起定子绕组温度升高；失磁运行是发电机进相运行的极端情况，而进相运行将使机端漏磁增加，故会使端部铁芯、构件因损耗增加而发热，温度升高；由于失磁运行，在转子本体中感应出差频交流电流'差频电流产生损耗而发热，在某些部位，如槽楔与齿壁之间、护环与本体的搭接处，损耗可能引起转子的局部过热；由于转子的电磁不对称产生的脉动转矩将引起机组和基础的振动。

四、根据上述不良影响，允许发电机失磁运行的条件是：
1)系统有足够的无功电源储备。

通过计算，应能确认发电机失磁后能保证电压不低于额定值的90％，这样才能保证系统的稳定。

2)定子电流不超过发电机运行规程所规定的数值，一般不超过额定值的1.1倍。

3)定子端部各构件的温度不超过允许值。

4)转子损耗：对外冷式发电机不超过额定励磁损耗；内冷式发电机不超过0.5倍额定励磁损耗。

这是因为内冷式转子在正常运行时，励磁绕组的发热量是由导体内部直接传出，这种结构的转子表面散热面积相对较小，而在异步运行时，转子中的差频电流造成的热流分布不同于正常，转子的热量只有一部分被导体内的冷却水带走，故转子损耗不能太大。

五、发电机失磁运行的处理。

由于不同电力系统无功功率储备和机组类型的不同，有的发电机允许失磁运行，有的则不允许失磁运行，因此，处理的方式也不同。

对于汽轮发电机，如100MW汽轮机组，经大量失磁运行试验表明，发电机失磁
后，在30s内若将发电机的有功功率减至额定值的50%，可继续运行15min；若将有功功率减至额定值的40％，可继续运行30min。

但对无功功率储备不足的电力系统，考虑电力系统的电压水平和系统稳定，不允许某些容量的汽轮发电机失磁运行。

对于调相机和水轮发电机，无论系统无功功率储备如何，均不允许失磁运行。

因调相机本身是无功电源，失去励磁就失去了无功调节的作用。

而水轮发电机其转子为凸极转子，失磁后，转子上感应的电流很小，产生的异步转矩小，故输出有功功率也小，失磁运行无多大实际意义。

基于上述分析，发电机失磁后的处理方式如下。

六、不允许发电机失磁运行的处理步骤如下：
1)根据表计和信号显示，尽快判明失磁原因。

‘
2)失磁机组可利用失磁保护带时限动作于跳闸。

若失磁保护未动作，应立即受动将机组与系统解列。

3)若失磁机组的励磁可切换至备用励磁，且其余部分仍正常，在机组解列后，可迅速切换至备用励磁，然后将机组重新并网。

4)在进行上述处理的同时，应尽量增加其他未失磁机组的励磁电流，以提高系统电压稳定能力。

．5)严密监视失磁机组的高压厂用母线电压，在条件允许且必要时，可切换至备用电源供电，以保证该机组厂用电的可靠性。

七、允许发电机失磁运行的处理步骤如下：
1)发电机失磁后，若发电机为重载，在规定的时间内，将有功功率减至允许值(减少对系统和厂用电的影响)；若发电机为轻载，则不必减有功功率；在允许运行时间内，查找机组失磁的原因。

2)增加其他机组的励磁电流，维持系统电压。

3)监视失磁机组定子电流应不超过1．1倍额定电流，定子电压应不低于O．9倍额定电压，并同时监视定子端部温度。

．
4)在允许运行时间内，设法迅速恢复励磁电流。

如AVR不能正常工作，应切换至备用励磁装置。

5)如果在允许继续运行的时间内不能恢复励磁，应将失磁发电机的有功功率转移至其他机组，然后解列。

八、发电机运行中失磁对发电机有下列影响：
（1）发电机失磁后，由送出无功功率变为吸收无功功率，且滑差越大，发电机的等效电抗越小，吸收无功电流越大，致使失磁发电机的定子绕组过电流。

（2）转子出现转差后，转子表面（包括本体，槽楔，护环等）将感应出滑差频率电流，造成转子局部过热，对大型发电机威胁最大。

（3）异步运行时，转矩发生周期性变化，使定转子及其基础不断受到异常的机械力矩的冲击，机组震动加剧，影响发电机的安全运行。

发电机失步，又称脱调，此时转子的速度不再和定磁场的同步转速保持一致，发电机的功角在（0~180度）范围内送出有功功率，在（ 180~360度）范围内吸收有功功率。

九、进相与失磁的区别：发电机进相运行是慢慢将励磁电流降低，发出有功功率，吸收电网无功功率；发电机失磁是励磁回路故障造成的。