发电机不对称运行的危害
发电机的不对称运行的危害
三相交流同步发电机是按照对称负荷下运行设计的，但在运行中可能出现不对称现象，这是由于单相负荷如电炉、电车等和系统中“两线一地”制供电线路的存在，或系统发生两相短路接地，在送电时断路器或隔离开关有一相未合上，发电机、变压器、供电线路一相断线等造成的，它们都能破坏对称运行，形成三相电流不对称。
1、负序电流引起的转子过热
不对称的三相电流分解成三组对称的电流，即正序、负序、零序3组分量。由于发电机一般都是星形接线，且中性点没有中线连接，故零序电流流不通。正序电流在空气隙中产生一个正序旋转磁场，它的旋转方向与转子同向旋转。负序电流在空气隙中产生一个负序旋转磁场，它的旋转方向与转子反向旋转，其转速对转子的相对速度而言是两倍的同步转速。而负序磁场以两倍同步转速扫过转子表面时，会引起转子表面发热并使转子产生振动。
当负序磁场扫过转子表面时，会在转子铁心的表面、槽楔、转子绕组、阻尼绕组以及转子的其他金属结构部件中感应出两倍于工频（100HZ）的电势，造成转子铁心的附加涡流损耗和转子的绕组的附加铜损。铁心的附加涡流损耗由于集肤效应而集中于转子本体和各部件的表面薄层中，使转子铁心表面发热。
危险的不是转子的普遍发热，而是转子部件的局部发热。电流越过许多转子部件的接触面，如转子的齿、槽楔和套箍等，由于一个或数个接触面的接触稍差，它们的电阻比较高，损耗就主要在这些接触处发散出来，这种情况下，即使损耗的绝对值不大，也会引起局部高温。实践证明，转子本体两端的槽楔和套箍，在本体嵌装处的温度最高，发热最厉害。
负序磁场在转子绕组中产生两倍工频的交流感应电流，使转子绕组内产生附加铜损，引起绕组温升增大。由于绕组放在槽中，不易散热，因此对转子温升影响较大。
2、磁场不均匀引起的机组振动
不对称电流产生的磁场也不对称，对于汽轮发电机来说，转子是隐极式的，因是圆柱体，沿圆周气隙中的磁阻相差不大，磁场比较均匀，所以引起振动较小，危害不大。
发电机异常及处理
发电机异常运行及事故处理 （一）、发电机的异常运行 1.发电机过负荷 现象： a.定子电流起过额定值，过负荷信号可能发出 b.转子电压，转子电流，可能超过正常值 c.发电机电压降低，周波可能下降 d.机组可能发生振动 处理： a.在事故情况下，允许发电机定子线圈按下表规定值过负荷，同时也允许转子线圈有相应的过负荷。 b.发电机在事故情况下过负荷，值班人员应首先检查功率因数和电压，注意过流时间，可以适当降低定子电压，但不允许过低。因功率因子不应超过0.95迟相，必要时可以按规定限制部分负荷。 2.发电机定子线圈和铁芯温度高于规定值处理。 a.检查发电机是否过负荷。 b.配合电工人员检查表记是否正常。 c.联系汽机检查空冷的冷却是否正常。
d.检查处理温度计升高时必须降低发电机出力，请示车间进行处理。 e.若发电机线圈，铁芯温度急剧上升，处理无效且漏风也不正常。 3.励磁系统接地 a.微机报警“发电机转子一点接地”，检查发电机后备接地保护确认接地为稳定性，并联系检修人员检查处理。 b.有刷励磁发电机转子接地范围包括转子，励磁电缆，灭磁开关，自动励磁屏内部分组件。 4.励磁回路两点接地 （1）现象： a.保护投入时，励磁电压降低，保护动作。 b.励磁电流剧增或降低。 c.定子电流表指示升高，发电机剧烈振动。 d.无功负荷降低。 处理： a.励磁保护投入时，机端开关及励磁开关应掉闸，未投入 或掉闸时应手动拉开。 b.向汽机发“注意”，“已掉闸”信号。 c.检查发电机励磁系统。 d.清除后发电机重新并列。 （2）、发电机正常运行时，必须检查发电机转子上接地电刷接触
发电机频繁启停机危害分析
发电机频繁启停机危害分析 发电机作为电厂最重要的一次设备之一，其安全运行和检修维护一直备受关注，而威胁发电机安全运行的因素很多，文章主要阐述的是频繁启停机对发电机的危害及维护检修措施。 标签：同期并网；相位差；幅值差 目前，发电厂运行方式受电网调度和某些特殊运行方式下，存在长期调峰频繁启停机，此类发电机的运行工况是比较恶劣的。 首先，发电机会在短时间内（如一周内）多次开机并列。同期并列过程实际上对发电机存在影响，虽然自动准同期并网方式已经广泛应用，但由于目前技术还无法做到完全无扰并网，在并网瞬间存在着电压差、相角差和频率差，会对发电机定子和转子造成一定损伤（取决于压差、频差和相角差幅值），特别是会在发电机转子上产生以较大的扭矩，长时间密集同期并列会对发电机定、转子产生危害，造成诸如线圈绑扎松动，铁芯松动，端部发热等机械应力伤害和绝缘下降。具体分析如下： 1 电压幅值差对发电机造成的影响 假设带并侧U和系统侧Us 同相位，且带并侧f =系统侧fs ，而电压幅值不同，并列时会产生冲击电流。发电机阻抗是感性的，这时发电机电流Ij 属于无功性质，其有效值为Ij=Ud/jX″d。当U>Us时，Ij滞后Ud90°，该电流对发电机起去磁作用，使U降低，发电机并列后立即输出无功负荷。当U 第14章同步发电机的异常运行和突然短路 14.1同步发电机不对称运行对电机有哪些影响？主要是什么原因造成的？ 答：（1）引起转子表面发热。这是由于负序电流所产生的反向旋转磁场以二倍同步转速截切转子， 在励磁绕组、阻尼绕组、转子铁心表面及转子的其它金属结构部件中均会感应出倍频电流，因此在励磁 绕组、阻尼绕组中将产生额外铜损耗，转子铁心中感应涡流引起附加损耗。 （2）引起发电机振动。由于负序旋转磁场以二倍同步转速与转子磁场相互作用，产生倍频的交变电 磁转矩，这种转矩作用在定子、转子铁心和机座上，使其产生100 Hz的振动。 可以看出，这些不良影响主要是负序磁场产生的，为了减小负序磁场的影响，常用的方法是在发电 机转子上装设阻尼绕组以削弱负序磁场的作用，从而提高发电机承受不对称负载的能力。 14.2为什么变压器中X（=X_?而同步电机中X.?X_? 答：由于变压器是静止电器，正序电流建立的正序磁场与负序电流建立的负序磁场所对应的磁路是 完全相同的，所以X：F X _。而在同步电机中，正序电流建立的正序磁场是正转旋转磁场，它与转子无 相对运动，因此正序电抗就是发电机的同步电抗，它相当于异步电机的励磁电抗；而负序磁场是反转旋 转磁场，它以二倍同步速切割转子上的所有绕组（励磁绕组、阻尼绕组等），在转子绕组中感应出二倍基 频的电动势和电流，这相当于一台异步电机运行于转差率s=2的制动状态。根据异步电动机的磁动势平 衡关系，转子主磁通对定子负序磁场起削弱作用，因此负序电抗就小于励磁电抗，所以在同步电机中 X X _。 14.3试分析发电机失磁运行时，转子励磁绕组中感应电流产生的磁场是什么性质的？它与定子旋转 磁场相互作用产生的转矩是交变的还是恒定的？ 答：发电机失磁运行时，转子转速n略大于定子磁场转速n1，同步发电机转入异步发电运行状态， 其转差率S ：：：0 ,此时定子旋转磁场在励磁绕组中感应出频率为f2= sf1的交变电动势和交变电流，由于转子励磁绕组为单相绕组，因此励磁绕组将产生一个以f2频率交变的脉动磁场。该脉动磁场可以分解为 大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁场，其中和转子转向相反的旋转磁场与定子磁场之间无相 对运动，二者作用对转子产生恒定的制动电磁转矩，而和转子转向相同的旋转磁场与定子磁场之间有相 对运动，二者作用对转子产生交变电磁转矩，总的合成电磁转矩是制动性质，方向不变，大小脉动。 14.4简述同步发电机的阻尼绕组对抑制振荡的作用。 答：同步发电机振荡时，转子转速不再是同步转速，转子与定子磁场之间存在相对运动，阻尼绕组 2.1同步发电机数学模型及运行特性 本节主要阐述同步发电机稳态数学模型及运行特性：包括向量图、等值电路与功率方程以及功角特性。 2.1.1 同步发电机稳态数学模型 理想电机假设： 1）电机铁心部分的导磁系数为常数； 2）电机定子三相绕组完全对称，在空间上互差120度，转子在结构上对本身的直轴和交轴完全对称； 3）定子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在空气隙中按正弦规率分布； 4）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。 同步电动机是一种交流电机，主要做发电机用，也可做电动机用，一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机和矿井通风机等。近年由于永磁材料和电子技术的发展，微型同步电机得到越来越广泛的应用。同步电动机的特点之一是稳定运行时的转速n与定子电流的频率f1之间有严格不变的关系，即同步电动机的转速n与旋转磁场的转速n0相同。“同步”之名由此而来。 同步发电机是电力系统中的电源，它的稳态特性与暂态行为在电力系统中具有支配地位。虽然在电机学中已经学过同步电机，但那时侧重于基本电磁关系，而现在则从系统运行的角度审视发电机组。 1.同步发电机的相量图 设发电机以滞后功率因数运行，三相同步发电机正常运行时，定子某一相空载电势Eq，输出电压或端电压U和输出电流I间的相位关系如图2-1所示。δ是Eq领先U的角度，称为功角，是功率因数角，即U与I的相位差， Eq与q轴（横轴或交轴）重合，d为纵轴或直轴。U和I的d、q分量为： 图 2-1电势电压相量图 电机学课程中已经讨论过，端电压和电流的分量与Eq间的关系为： （2-3） 水轮发电机组的异常运行 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第十章水轮发电机组的异常运行 第一节水轮机的常见故障与事故处理 水轮机运行中难免会发生各种各样的异常情况,同一异常现 象可能有不同 的产生原因,因此,在分析故障现象时,要根据仪表指 示,机组运转声响,振动,温度 等现象,结合事故预兆,常规处理经验进行分析判断, 必要时采用拆卸部件解体检 查等方法和手段,从根本上消除设备故障. 一水轮机出率下降 水轮机导叶开度不变的情况下,机组出率下降 明显,造成水轮机出率下降 的常见原因有; (1)上游水位下降,渠道来水量急剧减少. (2)前池进水口栏污栅杂草严重阻塞. (3)电站尾水位抬高. (4)水轮机导叶剪断销断裂,个别导叶处于自由开度状态. (5)水轮机导水机构有杂物被卡住,冲击式机组的喷嘴堵塞. (6)冲击式机组折向器阻挡水流. 针对上述原因进行相应的检查处理 (1)若水库水位下降,有效水头减小,则水轮机效率降低,机组出力下降. 水库水位过低,应停止发电运行,积蓄水量,抬高水位 后再发电.渠道来水量急剧 减少,或上游电站已经停机,渠道发生事故断流,应停 机后检查处理. (2)要及时清理栏污栅杂草,防止杂草阻塞以致影响水轮机出力. (3)检查尾水渠道有否被堵塞,是否强降雨造成河道水位抬高. (4)详细检查水轮机导叶拐臂的转动角度是否一致,发现个别导叶角度 不一致时停机处理. (5)检查水轮机内部噪声情况,做全开,全关动作,排除杂物.必要时拆卸 水轮机尾水管或打开进人孔进入蜗壳,取出杂物. (6)检查冲击式机组折向器位置,如其阻挡水流,须调整折向器角度. 水轮机出力下降,往往会出现异常声响和振动,蜗壳压力表指 示下降或大 幅度波动等现象,要根据情况进行分析和判断处理. 二水轮机振动 水轮机运行过程中振动过大会影响机组正常 运行,轻则机组运行不稳定, 出力波动大,轴承温度高,机组运转噪声大,而其机组 并网困难;重则引起机组固定 部件(地角螺栓)损坏,尾水管金属焊接部件发生裂纹, 轴承温度过高而无法连续运 行.应针对不同情况,查清机组振动原因,采取对应措 施,恢复机组正常运转.水轮机 发电机失磁危害及处理方法 [摘要]分析了发电机失磁的原因及对电力系统和发电机本身的危害，提出了切实可行的处理方法及预防措施。 【关键词】发电机；失磁保护；判据 1、发电机失磁的原因 引起发电机失去励磁的原因很多，一般在同轴励磁系统中，常由于励磁回路断线（转子回路断线、励线机电枢回路断线励磁机励磁绕组断线等）、自动灭磁开关误碰或误掉闸、磁场变阻器接头接触不良等而使励磁回路开路，以及转子回路短路和励磁机与原动机在连接对轮处的机械脱开等原因造成失磁。大容量发电机半导体静止励磁系统中，常由于晶闸管整流元件损坏、晶体管励磁调节器故障等原因引起发电机失磁。 2、发电机失磁对发电机本身影响 （1）发电机失去励磁后，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，吸收的无功功率越大，致使失磁发电机的定子绕组过电流。（2）转子的转速和定子绕组合成的旋转磁场的转速出现转差后，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，这对发电机的危害最大。（3）异步运行时，其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，机组振动加剧，威胁发电机的安全运行。（4）当失磁适度严重时，如果有关保护不及时动作，发电机及汽轮机转子将马上超速，后果不堪设想。 3、发电机失磁对电力系统影响 （1）当一台发电机发生失磁后，由于电压下降，电力系统中的其它发电机，在自动调整励磁装置的作用下，将增加其无功输出，从而使某些发电机、变压器或线路过电流，其后备保护可能因过流而误动，使事故波及范围扩大。 （2）低励和失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起电力系统的电压降低，如果电力系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点的电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至使电力系统电压崩溃而瓦解。 （3）一台发电机失磁后，由于该发电机有功功率的摇摆，以及系统电压的下降，将可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统各部分之间失步，使系统发生振荡。 （4）发电机的额定容量越大，在低励磁和失磁时，引起无功功率缺额越大，电力系统的容量越小，则补偿这一无功功率缺额的能力越小。因此，发电机的单机容量与电力系统总容量之比越大时，对电力系统的不利影响就越严重。 4、发电机失磁保护原理 （1）低电压判据 为了避免发电机失磁导致系统电压崩溃同时对厂用电的安全构成了威胁，因此设置了低电压判据。 一般电压取自主变高压母线三相电压，也可选择发电机机端三相电压。三相同时低电压判据：UppPzd 失磁导致发电机失步后，发电机输出功率在一定范围内波动，P取一个振荡周期内的平均值。 第16章 同步发电机的不对称运行和突然短路 在前面两章，研究了同步发电机在三相对称负载下的稳态性能，这是同步发电机最基本的运行方式，因而也是同步发电机中最基本的内容。 在本章中，将研究同步发电机的另外两种运行方式，即三相不对称运行和瞬态短路。这是两种非正常的运行方式，如果处理不当会产生严重后果。 16.1 同步发电机不对称运行的分析方法 严格地讲，三相同步发电机经常在三相不对称负载下运行，不过，由于不对称的程度往往很小，所以可当作对称状态来处理。对有功率较大的单相负载，例如采用单相电炉或向电气铁道供电等，不对称的程度就比较大。严重的不对称会使转子发热，甚至烧环。因而对不对称运行方式的研究，有着现实意义。 研究电机不对称运行最有效的方法是对称分量法。即把不对称的三相电压、电流分解成正序、负序和零序，分别研究它们的效果，然后迭加起来而得到最后结果。 如同变压器一样，要利用对称分量法来分析同步电机的不对称运行状态，首先必须了解同步电机在正序、负序及零序时的参数。 16.1.1 正序电抗+X 转子直流励磁的磁通在定子绕组所产生的感应电势0E 的相序，定为正序。当定子绕组中三相电流的相序与. E 一致时，就是正序电流。正序电流流过定子绕组时所对应的电抗，就是正序电抗。由于正序电流通过三相绕组后，产生了和转子同方向旋转的磁场，亦即在空间和转子相对静止，不会在转子绕组中产生感应电势，因此正序电流所对应的抗，就是三相同步的，电枢反应磁势作用在直轴，所以对应于短路情况下的正序电抗，为不饱和的直轴同 步电抗，即+X =d X 。 16.1.2 负序电抗-X 负序电流流过定子绕组所对应的电抗就是负序电抗。由于负序电流所产生的旋转磁场与转子转向相反（图16-1），负序磁场以两倍同步速切割转子上的所有绕组（包括励磁绕组、阻尼绕组等），在这些绕组中感应出两倍频率的电势。在正常运行时，这些绕组都是自成闭路的，因而产生两倍频率的电流，这就相当于感应电机运行于转差率 2) (1 11=--= n n n s 时的制动状态， 所以同步电机负序状态下的等效电路与感应电机 图16-1负序电流产生的旋转磁场与转子转向相反 的等效电路极为类似。 如果略去定、转子电阻，同步电机负序时的等效电路便如图16-2所示。其中图16-2a 是直轴负序电抗的等效电路，它的激磁电抗是直轴电枢反应电抗ad X ，由于在转子上同时存在有励磁绕组及阻尼绕组，所以二次侧有两条并联支路，其中σF X 是励磁绕组的漏电抗， σZ X 是阻尼绕组的漏电抗，图b )是交轴负序电抗的等效电路，它的激磁电抗是交轴电枢反应电抗aq X ，由于在转子交轴上，只有阻尼绕组，没有励磁绕组，所以二次侧只有一条支路。 三相同步发电机的运行特性 、实验目的 1、用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2、由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二、预习要点 1、同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？ 2、这些基本特性各在什么情况下测得？ 3、怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？ 三、实验项目 1、测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2、空载实验：在n=n N、I=0 的条件下，测取空载特性曲线U0=f(I f) 。 3、三相短路实验：在n=n N、U=0 的条件下，测取三相短路特性曲线I K =f(I f)。 4、纯电感负载特性：在n=n N、I=I N、cosφ≈的0条件下，测取纯电感负载特性曲线。 5、外特性：在n=n N、I f=常数、cos φ =1和cos φ =0.8滞(后)的条件下，测取外特性曲线U=f(I) 。 6、调节特性：在n=n N、U=U N、cosφ=1的条件下，测取调节特性曲线I f=f(I) 。 四、实验方法 1 2、屏上挂件排列顺序 D34-2、D52、D51 3、测定电枢绕组实际冷态直流电阻被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。 测量与计算方法参见实验4-1。记录室温。测量数据记录于表5-1 中。 源 电 磁 励 2 5 ＋D ＋D 图 5-1 三相同步发电机实验接线 图 4、空载实验 (1) 按图 5-1 接线， 校正直流测功机ＭＧ按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发 电机Ｇ Ｓ旋转， ＧＳ的定子绕组为 Y 形接法 (U N =220V) 。R f2用 R4 组件上的 90Ω与 90Ω 串联加 R6 上 90Ω 与 90Ω并联共 225Ω 阻值， R st 用 R2 上的 180Ω 电阻值， R f1用 R1 上的 1800Ω电阻值。开关 S 1， S 2 选用 D51 挂箱。 (2) 调节 D52 上的 24V 励磁电源串接的 R f2 至最大位置。调节 MG 的电枢串联电阻 R st 至最大值， MG 的励磁调节电阻 R f1 至最小值。开关 S 1、S 2 均断开。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋 转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在 “关 ”断的位置，作 好实验开机准备。 (3) 接通控制屏上的电源总开关， 按下 “启动 ”按钮,接通励磁电源开关， 看到电流表 A 2有励磁电 流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关 ,起动 MG 。MG 起动运行正常后 , 把 R st 调至最小，调节 R f1使 MG 转速达到同步发电机的额定转速 1500 r/min 并保持恒定。 (4) 接通 GS 励磁电源，调节 GS 励磁电流 (必须单方向调节 )，使 I f 单方向递增至 GS 输出电压 U 0≈ 1.3U N 为止。 (5) 单方向减小 GS 励磁电流，使 I f 单方向减至零值为止，读取励磁电流 I f 和相应的空载电压 U 0。 (6) 共取数据 7～9 组并记录于表 5-2 中。 表 5-2 n=n N =1500r/min I=0 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 I(mA) 48.1 26.7 33.8 33.8 26.7 40.8 26.7 33.5 47.1 U(V) 0.76 0.42 0.53 0.53 0.42 0.64 0.42 0.53 0.74 R(Ω) 63.3 63.6 63.8 63.8 63.6 63.8 63.6 63.2 63.6 COSФ R L S 1 R L A R L I C R f2 ＋ x A MG X ＋ y B V 1 C 同步电机 励磁绕组 同步电机 电枢绕组 TG R t s 源 电 磁 励 GS 3~ 励磁绕组 燃煤火力发电机组职业病危害因素的综合识别 (一)粉尘类 燃煤火力发电机组粉尘类职业病危害因素主要来源于燃煤运输与制备、锅炉炉渣和飞灰处理、脱硫装置和锅炉维修四个方面。 1燃煤运输与制备 锅炉需要燃烧大量经预处理后的煤炭，一个大型燃煤电厂每天耗煤均在数千吨至数万吨之间。因此在燃煤的运输、装卸、筛选、破碎、磨煤等机械加工过程中均产生煤尘。特别是在煤的筛分和破碎过程中，如果除尘效果不佳，即会导致严重的煤尘危害。 2锅炉炉渣和飞灰处理 煤在锅炉内燃烧后产生大量的固体废物，包括灰分和炭黑两部分。炭黑是煤未燃尽的固定碳，灰分是燃烧后剩余的固体残余物。其中随烟气排放的部分称为飞灰，从炉底排放的部分称为炉渣，统称为炉灰渣。其产生量决定于燃料煤的灰分含量和锅炉燃烧效率。化学成分主要决定于煤质化学组分。煤灰分含量高会降低煤的品质，给燃烧造成困难，可能使锅炉积灰、结渣，并磨损金属受热面。我国煤的灰分随煤种变化很大，少则4%～5%，多则60%～70%，大多数煤中灰分的组成如表2-1. 对人体的危害性主要决定于炉灰渣中游离二氧化硅含量以及某些重金属和 放射性元素的含量。因此，不同产地的煤燃烧后产生的炉灰渣对人体的危害性差异较大。我国煤炭燃烧后产生的炉灰渣游离二氧化硅含量绝大多数在10%～20%之间，少数游离二氧化硅含量超过50%，其危害性较大，应予以重视。 3脱硫装置 目前国内外用于烟气脱硫的工艺较多，但国内最常用的方法是石灰石石膏湿法脱硫工艺。 石灰石石膏湿法脱硫工艺采用石灰石作脱硫吸收剂，石灰石破碎、运输、投料等过程产生石灰石尘，石膏脱水、浓缩、运输等过程产生石膏尘。 4锅炉维修 锅炉及保温器件维修过程中需对炉体耐火材料、各类保温材料进行拆卸与修复，因此可能短时间接触高浓度的耐火泥尘、玻璃棉尘等硅酸盐类矿石尘，其中炉门密封垫等维修还可能接触石棉尘。 (二)物理性有害因素 1噪声 发电机的异常运行及处理 发电机的异常运行及处 理 李伟清 教授级高级工程师 2013-5 、发电机的正常运行方式 1-1 发电机的铭牌出力和运行范围图 1-2 发电机运行监视和维护 二、发电机的异常运行分析和事故处理 2-1 发电机进相运行 1. 进相运行对吸收电网无功功率和调压的作用 2. 进相运行机理、能力（深度）及限制条件 2-2 发电机失磁异步运行 1. 发电机运行中失磁的原因及特点 2. 失磁机组运行对电网的影响及处理的有关规定 2-3 发电机失步振荡和处理 发电机发生振荡失步的原因及现象发生振荡时的处理规则及措施 起发电机振荡失步处理实例 2-4 防止汽轮发电机组超速运行事故 1 .关于机组超速运行事故的事例及界定 2 防止机组超速运行事故的措施 、发电机的的正常运行方式 1-1 发电机的铭牌出力和运行范围图 发电机的正常运行方式是指按照制造厂规定的技术条件和铭牌数据运行的方式，发电机可在这种方式下，在出力图范围内长期连续运行。 发电机铭牌上标明了以下额定数据：额定功率、额定电压、额定电流、额定功率因数、额定频率、额定励磁电压及电流、额定转速等。 还标明了冷却介质的温度及压力等。 额定功率是指额定功率因数时发电机端输出的视在功率（以MVA 或KVA表示），也可以是发电机端的有功功率（以MW或KW表之）。 发电机按以上条件，在各相电压及电流都对称的稳态状态下运行时，具有损耗少、效率高、转矩均匀等较好效能，故运行部门应力图保持发电机在正常状态下（按铭牌规定的技术数据）稳定运行。 发电机正常运行时各主要参量（电压、电流、频率、功率因数）的允许变化范围：发电机运行电压的变化范围在额定电压的正负5% 以内而功率因数为额定值时，其额定容量保持不变；发电机连续运行的最高允许电压不得大于额定值的110%；最低运行电压不得低于额定值的90%，此时定子电流不得超过额定值的105%，以保持定子绕 组温升不超过规定值；发电机应能在额定功率因数，频率变化不超过正负0.5Hz 时，按额定容量运行；发电机应在迟相功率因数不大于0.95,进相功率因数不小于0.95 范围内，按额定容量运行。图1-1、系发电机的出力图，即运行范围图。 三相同步发电机的运行特性 一、实验目的 1、用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2、由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二、预习要点 1、同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？ 2、这些基本特性各在什么情况下测得？ 3、怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？ 三、实验项目 1、测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2、空载实验：在n=n N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U0=f(I f)。 3、三相短路实验：在n=n N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I K=f(I f)。 4、纯电感负载特性：在n=n N、I=I N、cosφ≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。 5、外特性：在n=n N、I f=常数、cosφ=1和cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特性曲线U=f(I)。 6、调节特性：在n=n N、U=U N、cosφ=1的条件下，测取调节特性曲线I f=f(I)。 四、实验方法 2、屏上挂件排列顺序 D34-2、D52、D51 3、测定电枢绕组实际冷态直流电阻 被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。 测量与计算方法参见实验4-1。记录室温。测量数据记录于表5-1中。 图5-1 三相同步发电机实验接线图 4、空载实验 (1) 按图5-1接线，校正直流测功机ＭＧ按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y 形接法(U N =220V)。R f2用R4组件上的90Ω与90Ω串联加R6上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，R st 用R2上的180Ω电阻值，R f1用R1上的1800Ω电阻值。开关S 1，S 2选用D51挂箱。 (2) 调节D52上的24V 励磁电源串接的R f2至最大位置。调节MG 的电枢串联电阻R st 至最大值，MG 的励磁调节电阻R f1至最小值。开关S 1、S 2均断开。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”断的位置，作好实验开机准备。 (3) 接通控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮,接通励磁电源开关，看到电流表A 2有励磁电流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关,起动MG 。MG 起动运行正常后, 把R st 调至最小，调节R f1使MG 转速达到同步发电机的额定转速1500 r/min 并保持恒定。 (4) 接通GS 励磁电源，调节GS 励磁电流(必须单方向调节)，使I f 单方向递增至GS 输出电压U 0≈1.3U N 为止。 (5) 单方向减小GS 励磁电流，使I f 单方向减至零值为止，读取励磁电流I f 和相应的空载电压U 0。 (6) 共取数据7～9组并记录于表5-2中。 z 随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停机。【文献12】 发电机轴电压一直是存在的，但一般不高，通常不超过几V~十几V，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。 1、发电机轴电压产生的原因 （1）、磁不对称引起的轴电压它是存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。由于定子铁芯采用扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率不同,以及冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造和运行原因引起的磁不对称,结果产生包括轴、轴承和 高级技师专业论文 论文题目：同步电动机常见故障的原因分析与维修 姓名：张军 单位：山东晋煤明水化工有限公司 职业名称：维修电工 同步电动机常见故障的原因分析与维修 张军 （山东晋煤明水化工集团有限公司明泉化肥厂，济南，250200） 内容摘要：本文阐述同步电动机在运行过程中频繁损坏的原因不仅在电动机本身及设备原因，励磁控制柜技术性能太差也是造成同步机频繁损坏的主要原因之一。 关键词：同步电动机；故障；维修 引言：同步电动机，由于其具有一系列优点，特别是能向电网发送无功功率，支持电网电压，已在各行各业得到广泛应用。但是，长期以来在运行过程中，发生同步电动机及其励磁装置损坏的事故屡见不鲜。特别是一些连续性生产的企业，由于同步电动机的频繁损坏，直接影响生产的安全、连续及稳定进行，严重影响企业的经济效益，成为一个十分棘手的问题。本文综合多年来我厂同步机出现的各类故障及与同行业相关部门沟通、交流，将同步机常见的故障原因及维修方法总结如下： 一、同步电动机运行中出现的主要故障现象 同步电动机的损坏现象主要表现在：（1）定子绕组端部绑扎线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊；(2) 定子线圈在槽口处及线圈跨接部位断裂，进而引起接地、短路；(3) 转子励磁绕组线圈串联接头处产生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；（4）转子磁级的燕尾楔松动，退出；（5）转子线圈绝缘损伤；（6）起动绕组笼条短路环焊接处开焊，甚至笼条断裂；（7）电刷滑环松动；（8）风叶裂断；（9）定子铁芯松动，运行中噪声增大等故障。 按照设计理论计算同步机定、转子线圈的使用寿命应在20年左右，而在我们生产运行过程中由于电机所带的负载及线圈温升等主要技术指标均在额定指标以下，并且现在电机定子线圈的绝缘等级均采用F极绝缘，因此，电机的正常使用寿命还应更长些。但据相关维修企业统计，部分损坏的同步电动机，运 第3节 同步发电机的运行特性 一、填空题 1、同步发电机单机运行时，输入转矩和磁力电流保持不变，当有功负载（ 0>?）增加时，端电压U ，频率 ；当无功负载（ 0>?）增加时，端电压 U ，频率f 。 2、同步发电机的短路比可借助于 和 两条特性曲线来求取。 3、同步发电机稳态短路时，空载电动势是用来平衡 ，而气隙电动势来平衡 。 4、一台同步发电机带8.0cos =?的阻感性负载运行，若定子电流减小，发电机端电压 ，为保持电压额定值不变，励磁电流要 。 5、同步发电机带纯电阻负载时，从外特性曲线可知，若电枢电流增加，端电压会 ， 其主要原因有内功率因数角ψ ，仍有一部分 作用的结果。 6、影响同步电动机电压变化率的因素，有 和 。 二、选择题 1、同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ ）。 （A ）漏阻抗较大； （B ）短路电流产生去磁作用较强； （C ）电枢反应产生增磁作用； （D ）同步电抗较大。 2、测定同步发电机短路特性时，如果转速降低N n 8.0时，测得的短路特性 。 （A ）不变 （B ）提高0.8倍 （C ）降低0.8倍 三、问答题 1、简析同步发电机在短路特性曲线为什么是一条直线？ 2、保持励磁电流不变，电枢电流N I I =，发电机转速恒定，试分析：①空载；②纯阻负载；③纯感负载；④纯容负载（设容抗大于发电机的同步电抗）时发电机端电压的大小？欲保持端电压为额定值，应如何调节？ 3、同步发电机带上（>0°）的对称负载后，端电压为什么会下降，试从电路和磁路两方面加以分析？ 4、什么叫短路比？它和同步电抗有何关系？它的大小对电机的运行性能和制造成本有何关系？ 发电机非同期并列的危害及预防 摘要：在发电厂的生产过程当中，发电机组与系统的并列是一项非常重要的操作。由于各种原因在并列过程中发生事故的现象时有发生，这种事故对电力生产和电气设备造成的损失和损害都是非常严重的，因此我们有必要对发电机组在并列过程中所发生的故障，进行认真的分析提高认识，找出发生故障的原因并加以解决，以利于以后的安全生产。 同期系统是小型水电站电气操作回路的重要组成部分，对于发电机组安全并网起着及其重要的作用。准同期是目前普遍采用的一种并网方式。同期装置对待并两例电源电压的相序、频率、相位等进行准确的检测和判断，当待并两侧电源电压各参数基本相同时，自动或手动完成并网操作。但是，往往因系统接线有误，运行人员误操作，会造成非同期并列的严重后果。 所谓非同期并列是指凡不符合准同期条件下进行并列，就是说将带励磁机发电机并入电网。非同期并网是发电厂电气操作的恶性事故之一。 发电机并入电网分为准同期并列和自同期并列。准同期并列就是在并列操作前，调节发电机励磁，当发电机的电压相位，频率，幅值分别与并列点系统的电压，相位，频率，幅值相接近时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。自同期并列就是先将励磁绕组经过一个电阻闭路，在不加励磁的情况下，当待并发电机频率与系统频率接近时，合上发电机断路器，紧接着加上励磁，利用发电机的自整步作用。就是借助于原动机的转矩和同频转矩相作用，将发电机拉入同步。我厂的发电机采用的是准同期并列，因为准同期的优点是发电机没有冲击电流，对电力系统没有什么影响，但必须满足准同期并列的所有条件，否则造成非同期并列，产生很大的冲击电流，比机端三相短路的冲击电流还大一点。 准同期并列又分为手动准同期和自动准同期并列二种，我们的小型机组都采用准同期并列，准同期并列应具备的理想条件和实际条件。 1，发电机电压等于系统电压（允许电压偏差不大于5％）； 2，发电机频率等于系统频率（允许频率偏差不大于0.1HZ）； 3，发电机电压相位与系统电压相位相同； 4，发电机电压相序与系统电压相序一致； 这几个条件是少一不可的，如果少一个会产生非同期并列的严重后果。 发电机非同期并列的现象 发电机非同期并列时，发电机转子会产生强大的电流冲击，定子电流表剧烈摆动，定子电压表也随之摆动，发电机剧烈振动，并发出轰鸣声，其节奏与表计摆动相同。 发生发电机非同期并列的处理： 发电机非同期并列应根据事故的现象正确判断处理，当同期条件相关差不悬殊时，发电机无强烈振动和轰鸣声，且表计摆动能很快区域缓和，则不必停机， 同步发电机常见故障及对策 发电机在运行中会不断受到振动、发热、电晕等各种机械力和电磁力的作用，加之由于设计、制造、运行管理以及系统故障等原因，常常引起发电机温度升高、转子绕组接地、定子绕组绝缘损坏、励磁机碳刷打火、发电机过负载等故障，同步发电机运行中常见的一些故障分析如下。 发电机常见故障及措施 2．1 发电机非同期并列 发电机用准同期法并列时，应满足电压、周波、相位相同这3个条件，如果由于操作不当或其它原因，并列时没有满足这3个条件，发电机就会非同期并列，它可能使发电机损坏，并对系统造成强烈的冲击，因此应注意防止此类故障的发生。当待并发电机与系统的电压不相同，其间存有电压差，在并列时就会产生一定的冲击电流。一般当电压相差在±10%以内时，冲击电流不太大，对发电机也没有什么危险。如果并列时电压相差较多，特别是大容量电机并列时，如果其电压远低于系统电压，那么在并列时除了产生很大的电流冲击外，还会使系统电压下降，可能使事故扩大。一般在并列时，应使待并发电机的电压稍高于系统电压。如果待并发电机电压与系统电压的相位不同，并列时引起的冲击电流将产生同期力矩，使待并发电机立刻牵入同步。如果相位差在土300以内时，产生的冲击电流和同期力矩不会造成严重影响。如果相位差很大时，冲击电流和同期力矩将很大，可能达到三相短路电流的2倍，它将使定子线棒和转轴受到一个很大的冲击应力，可能造成定子端部绕组严重变形，联轴器螺栓被剪断等严重后果。为防止非同期并列，有些厂在手动准同期装置中加装了电压差检查装置和相角闭锁装置，以保证在并列时电差、相角差不超过允许值。 2．2 发电机温度升高 (1)定子线圈温度和进风温度正常，而转子温度异常升高，这时可能是转子温度表失灵，应作检查。发电机三相负荷不平衡超过允许值时，也会使转子温度升高，此时应立即降低负荷，并设法调整系统已减少三相负荷的不平衡度，使转子温度降到允许范围之内。 (2)转子温度和进风温度正常，而定子温度异常升高，可能是定子温度表失灵。测量定子温度用的电阻式测温元件的电阻值有时会在运行中逐步增大，甚至开路，这时就会出现某一点温度突然上升的现象。 (3)当进风温度和定子、转子温度都升高，就可以判定是冷却水系统发生了故障，这时应立即检查空气冷却器是否断水或水压太低。 (4)当进风温度正常而出风温度异常升高，这就表明通风系统失灵，这时必须停机进行检查。有些发电机组通风道内装有导流挡板，如因操作不当就会使风路受阻，这时应检查挡板的位置并纠正之。 2．3 发电机定子绕组损坏 仅供参考[整理] 安全管理文书 发电机轴电压产生的原因、危害及消除措施 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共4 页 发电机轴电压产生的原因、危害及消除措施 ①磁通不对称。造成磁通不对称的原因，可能是由于定子铁芯局部磁阻较大、定子与转子气隙不均匀、分数槽电机(多为水轮发电机)电枢反应不均匀等所引起。 ②电机大轴被磁化。 ③高速蒸汽产生静电。 由于与发电机同轴相连的汽轮机的轴封不好，沿轴的高速蒸汽泄漏或蒸汽在汽缸内高速喷射等原因使轴带电荷，这种性质的轴电压有时很高，当人触及时感到麻手。 (2)危害及消除措施 高速蒸汽产生的静电荷，不易传导到励磁机侧，在汽轮机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽轮机轴上装设接地炭刷来消除。 对于其他原因所产生的轴电压，如果在安装时和运行中不采取有效的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，将产生一个由发电机大轴、轴颈、轴瓦、轴承支架及机组底座为回路的轴电流，虽然轴电压不高，通常在1V以下，个别机组为23V，但由于回路的电阻非常小，因此产生的轴电流可能很大，有时可达数百安培，轴电流会使轴承油的油质劣化，严重时会将轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。 为了防止轴电流的产生，设计安装时，在位于发电机励磁机侧的轴承支架与底座之间己加装绝缘垫，同时将所有螺杆、螺钉(控制销)及油管等均已采取绝缘措施。 (3)测量轴电压的意义 由以上分析可知，发电机一侧的轴承支架与底座之间的绝缘垫是否保持良好的绝缘性能，对于防止发电机的轴和轴瓦的损坏以及轴承油质 第 2 页共 4 页 的劣化，保证机组的安全运行起着重要作用。因此，机组在安装时和运行中，通过测量比较发电机两端的电压和轴承与底座的电压，检查判断发电机轴承支架和底座之间的绝缘好坏是十分必要的，所以，交接试验标准和预防性试验规程中都把发电机轴电压的测量列为必做的试验项目。 第 3 页共 4 页 YF-ED-J2993 可按资料类型定义编号 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐 渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并 励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴 电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复 杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴 电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。 若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上 形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对 称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励 磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停 第14章 思考题与习题参考答案 14.1 同步发电机不对称运行对电机有哪些影响？主要是什么原因造成的？ 答：（1）引起转子表面发热。这是由于负序电流所产生的反向旋转磁场以二倍同步转速截切转子，在励磁绕组、阻尼绕组、转子铁心表面及转子的其它金属结构部件中均会感应出倍频电流，因此在励磁绕组、阻尼绕组中将产生额外铜损耗，转子铁心中感应涡流引起附加损耗。 （2）引起发电机振动。由于负序旋转磁场以二倍同步转速与转子磁场相互作用，产生倍频的交变电磁转矩，这种转矩作用在定子、转子铁心和机座上，使其产生Hz 100的振动。 可以看出，这些不良影响主要是负序磁场产生的，为了减小负序磁场的影响，常用的方法是在发电机转子上装设阻尼绕组以削弱负序磁场的作用，从而提高发电机承受不对称负载的能力。 14.2 为什么变压器中?+=X X ? 而同步电机中?+>X X ? 答：由于变压器是静止电器，正序电流建立的正序磁场与负序电流建立的负序磁场所对应的磁路是完全相同的，所以?+=X X 。而在同步电机中，正序电流建立的正序磁场是正转旋转磁场，它与转子无相对运动，因此正序电抗就是发电机的同步电抗，它相当于异步电机的励磁电抗；而负序磁场是反转旋转磁场，它以二倍同步速切割转子上的所有绕组（励磁绕组、阻尼绕组等），在转子绕组中感应出二倍基频的电动势和电流，这相当于一台异步电机运行于转差率2=s 的制动状态。根据异步电动机的磁动势平衡关系，转子主磁通对定子负序磁场起削弱作用，因此负序电抗就小于励磁电抗，所以在同步电机中?+>X X 。 14.3 试分析发电机失磁运行时，转子励磁绕组中感应电流产生的磁场是什么性质的？它与定子旋转磁场相互作用产生的转矩是交变的还是恒定的？ 答：发电机失磁运行时，转子转速n 略大于定子磁场转速n 1 ，同步发电机转入异步发电运行状态，其转差率0电机学第14章同步发电机的异常运行和突然短路
2.1同步发电机数学模型及运行特性
水轮发电机组的异常运行
发电机失磁危害及处理方法
第16 同步发电机的不对称运行
三相同步发电机的运行特性完整版
燃煤火力发电机组职业病危害因素的综合识别
发电机的异常运行及处理
三相同步发电机的运行特性完整版
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施
同步电机常见故障的原因分析与维修
同步发电机的运行特性习题(精)
发电机非同期并列的危害及预防
同步发电机常见故障及对策
发电机轴电压产生的原因、危害及消除措施
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版
电机学 第14章_同步发电机的异常运行和瞬态短路