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发电机逆功率保护学习 发电机逆功率保护 　　发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当发电机失磁或其他某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发信号或动作于跳闸。 　1、概述说明 　　并网运行的汽轮发电机，在汽轮机的主汽门关闭之后，便作为同步电动机运行：吸收有功功率而拖着汽轮机转动，可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭，汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗，长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。 　　对汽轮机逆功率保护的整定计算，就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。 　　1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数，取0.8 P1-主汽门关闭后，汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率，该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外，还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关，一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中，Pdz=可取1~1.5%PN。 　　2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时，应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定，该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明，当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时，允许运行时间还要长一些。 因此，若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时，可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。 　　另外，投运的大型汽轮发电机，多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路，此时，动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护，由于动作时间短，在主汽门点闭后很短的时间内，由于汽轮机及发电机的惯性，实际逆功率可能很小，因此逆功率的定值不应大于1%PN。 　　2、原理介绍 　　当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机，也就是发电机变成电动机工况)，逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流信号。 　　由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。 　　何为逆功率? 　　众所周知，发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因，当汽轮机失去原动力，而发电机出口开关又未能跳闸，则功率方向变为由系统流向发电机，即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率，此即为逆功率。 　　逆功率的危害 　　发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时，发电机变为电动机带动汽轮机旋转，汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦，特别是在末级叶片可能会引起过热，导致转子叶片的损坏事故。 　　所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。 　　发电机的程序逆功率保护 　　发电机程序逆功率保护主要是防止发电机在带有一定负荷的情况下，突然跳开发电机出口开关而汽轮机主汽门又未能全部关闭的情况。在此情况下，汽轮发电机组极易发生超速，甚至飞车。为避免此种情况，对于非短路故障的某些保护，动作信号发出后，先作用于关闭汽轮机主汽门，待发电机逆功率继电器动作后，与主汽门关闭的信号组成与门，经一短时限组成程序逆功率保护，动作作用于全停。 　　逆功率保护与程序逆功率保护的区别 　　逆功率保护是为了防止逆功率后，发电机变为电动机，带动汽轮机旋转，造成汽轮机的损坏。归根到底，是怕原动机动力不足，反被系统带着跑! 　程序逆功率保护是为了防止发电机组突然解列后，主汽门未完全关闭，导致汽轮机超速，从而利用逆功率来规避。归根到底，是怕原动机动力太足导致机组超速! 　　所以说严格意义上来说，逆功率保护是发电机继电保护的一种，但主要是保护汽轮机。而程序逆功率保护不是一种保护而是为了实现程序跳闸而设置的动作过程，也叫程序跳闸，一般应用于停机方式。 　　关键的是逆功率只要定值达到就会跳闸，而程序逆功率除了定值达到，还要求汽机主汽门关闭，所以说在机组启动过程中并网瞬间，一定要避免逆功率动作。

发电机多种异常状态及危害 随着电力工业的迅速发展，发电机单机容量的不断增加，大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、性要求越来越高。发电机的运行对保证柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障，异常运行状态发生的机率更大，比如定子绕组过负荷、发电机失磁、失步，发电机逆功率运行，非全相运行等。这些威胁同样不容忽视，所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究，采用对称分量法得出了各相电流、各序电流及相序电流间的关系，并用KATLAB软件进行了仿真，验证了理论分析的结果。同时，就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案，并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法： 1、低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机，当采用直流励磁机时，应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机，保护动作于解列灭磁；对于柴油发电机，保护动作于减出力，以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行，在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时，保护动作于解列灭磁。 2、定子过电流或过负荷保护 在定子绕组、励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。 3、逆功率保护 对于容量在200KW及以上的柴油发电机，宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号，经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁，是指断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。减出力，是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸，对柴油发电机来说，是指首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机，是指首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器灭磁。 4、发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机，需装设失步保护，保护动作于信号或解列。若发生失步现象，应尽快创造恢复同期的条件，一般可采取增加发电机的励磁，或减少该失步电机的有功出力，进而将其牵入同步。动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。 5、非全相运行保护 发电机变压器组的非全相运行故障，大多数发生在机组解列、并列的操作过程中，正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、稳定机组转速、减少机组出力、控制定子电流的原则，严格按照合理顺序进行操作和调整，完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。 非全相运行时，由于发电机组接线方式、主变接地方式、断相形式、导致原因不同，非全相运行时的故障特征是不同的，所以对非全相运行进行合理有效的分类是分析研究的前提。非全相运行一般采用对称分量法来分析计算。对称分量法是一种线性变换，利用它可将任意一组不对称的三相电流(或电压)分解成正序、负序和零序三组三相对称的电流(或电压)，这三组各自独立的对称电流(或电压)就称为不对称电流(或电压)的对称分量，每组对称分量的三相之间都有大小相等、彼此间相位差相等的关系。电流或电压的相序、大小关系是机组非全相运行时的重要故障信息，这些量的提取与判断，对于保护机组与系统的运行有着非常重要的意义。

发电机的维护和保养工作的基本要求是一样的吗 发电机组上用到的各类电机，如交流同步发电机（有刷、无刷）、充电发电机、启动电机和励磁机等，它们的维护和保养工作的基本要求是一样的，内容也大同小异，在修理前均应进行整体检查，查明故障原因，并预先估计出必要的修理工作范围，确定电机修理工作的内容和工作量。 当电机故障性质已大体确定，明确修理工作范围之后，如有必要方可把电机拆卸。拆卸过程中还要进一步确定故障点，地确定电机修理工作内容。 拆卸前，首先要做好准备工作，如各种工具，以及做好拆卸前的记录和检查工作，然后再进行正确的拆卸。 一、拆卸前的检查与记录 电机拆卸前应先初步对绕组的状态、绝缘电阻、轴承的状态、换向器和滑环、电刷和刷握及转子和定子的配合等情况进行检查和记录，以便对被检修电机的原有故障有所了解，确定检修方案及备料，保证检修工作正常进行。 一、同步发电机的拆装 正确合理地进行同步发电机的拆卸、安装和调整，是维护保养好同步发电机的重要环节之一。在拆装发电机时，首先应了解发电机的构造，然后采用适当的方法和相应的拆装工具，即可顺利地进行电机的维护保养与修理。下面介绍无刷发电机的拆装方法，其他各类电机可参照下述方法进行。 （一）拆卸步骤 ①卸下励磁机后罩，拆开整流器直流输出线的接头，用旋具将轴上的弹簧圈取下，顺轴向可看到励磁机转子轴套上有个螺孔，准备几根双头螺杆将励磁机转子拉出。对于励磁机转子安装在两轴承之间的，一般不需拆下。 ②卸下后轴承外盖，拆开励磁机定子与主发电机接线板之间的连线，再卸下电机后端盖上的4颗螺栓，将后端盖连同励磁机定子一起卸下来。 ③卸下前轴承外盖，再卸下前端盖的4颗螺栓，用撬杠或龙头敲打端盖四角，使端盖退出止口，卸下前端盖。 ④小型电机的转子可用手取出，值得注意的是不要擦伤铁芯和绕组。转子风扇若大于定子内孔时，应从右侧取出。有滑环或换向器的电机，应从有滑环或换向器的一侧取出。对于较大型电机，取出转子要使用吊车，转轴一端套人适当内径的钢管。吊起转子，将其慢慢移出定子。 ⑤下轴承弹簧圈按照方法，用拉爪将两轴承拉下。 （二）装配步骤 装配时，首先要检查定子内有无杂物，将各部件上的配合面彻底擦拭干净，同步发电机的装配过程与其拆卸过程大致相反。特别注意：将转子装入定子时不可碰到定子线圈，以免损坏其绝缘。 （三）拆装注意事项 ①拆开各连线接头时，应注意线头标号，如标号遗失或模糊不清，应重新做好标号。当重新装配时按线路图原位重接，不可调错。 ②卸下的零部件应妥善保藏，不可随意乱放，以免丢失，零部件应小心轻放，避免因撞击造成变形或损坏。 ③在更换旋转整流器元件时，注意整流元件的导通方向应与原元件方向一致。用万用表测量其正向及反向电阻，可判断硅整流元件是否损坏。整流元件的正向（导通方向）电阻应该很小，用万用表测量应当小于数千欧，而反方向电阻应该很大，一般大于10kΩ。 ④如更换发电机的励磁绕组，接头时应注意磁极的极性。磁极线圈应一正一反依次序串联，励磁机定子上的 磁铁，面对转子的一端极性为N，磁铁两旁的磁极为s，主发电机励磁绕组的端部仍应打上钢丝箍。钢丝的直径及匝数应与原来相同。绝缘处理后，发电机转子应在动平衡机上校正动平衡。校正动平衡的方法是：在发电机的风扇上以及非拖动端的平衡环上加重。 ⑤拆卸轴承盖及轴承时，注意将拆下的零件用干净的纸张妥善遮盖，避免尘土飞入，如有尘土侵人轴承脂，应将轴承脂全部更换。 ⑥重新装配端盖及轴承盖时，为使再次拆卸方便，应在端盖止口上及紧固螺栓上加少许机油。端盖或轴承螺栓应逐个交叉旋入，不能先紧一个再紧其余。 ⑦发电机装配完毕后，用手或其他工具慢慢转动转子应转动灵活，无擦碰现象。