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δ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δ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15KΩ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、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118KΩ，当对地电阻在5—15KΩ时经总工批准，