發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及處理

1、發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及處理 發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及處理 李 偉 清 教授級(jí)高級(jí)工程師 2013-5 內(nèi) 容一、發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行方式1-1 發(fā)電機(jī)的銘牌出力和運(yùn)行范圍圖1-2 發(fā)電機(jī)運(yùn)行監(jiān)視和維護(hù)二、發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行分析和事故處理2-1 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行1. 進(jìn)相運(yùn)行對(duì)吸收電網(wǎng)無(wú)功功率和調(diào)壓的作用2. 進(jìn)相運(yùn)行機(jī)理、能力（深度）及限制條件2-2 發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行1. 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中失磁的原因及特點(diǎn)2. 失磁機(jī)組運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響及處理的有關(guān)規(guī)定2-3 發(fā)電機(jī)失步振蕩和處理 1 發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩失步的原因及現(xiàn)象 2 發(fā)生振蕩時(shí)的處理規(guī)則及措施 3 一起發(fā)電機(jī)振蕩失步處理實(shí)例2-4 防止汽輪發(fā)電機(jī)組超速運(yùn)行事故1

2、 .關(guān)于機(jī)組超速運(yùn)行事故的事例及界定2 防止機(jī)組超速運(yùn)行事故的措施一、發(fā)電機(jī)的的正常運(yùn)行方式1-1 發(fā)電機(jī)的銘牌出力和運(yùn)行范圍圖發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行方式是指按照制造廠(chǎng)規(guī)定的技術(shù)條件和銘牌數(shù)據(jù)運(yùn)行的方式，發(fā)電機(jī)可在這種方式下，在出力圖范圍內(nèi)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。 發(fā)電機(jī)銘牌上標(biāo)明了以下額定數(shù)據(jù)：額定功率、額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)、額定頻率、額定勵(lì)磁電壓及電流、額定轉(zhuǎn)速等。還標(biāo)明了冷卻介質(zhì)的溫度及壓力等。 額定功率是指額定功率因數(shù)時(shí)發(fā)電機(jī)端輸出的視在功率（以MVA或KVA表示），也可以是發(fā)電機(jī)端的有功功率（以MW或KW表之）。發(fā)電機(jī)按以上條件，在各相電壓及電流都對(duì)稱(chēng)的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，具有損耗少、效率

3、高、轉(zhuǎn)矩均勻等較好效能，故運(yùn)行部門(mén)應(yīng)力圖保持發(fā)電機(jī)在正常狀態(tài)下（按銘牌規(guī)定的技術(shù)數(shù)據(jù)）穩(wěn)定運(yùn)行。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)各主要參量（電壓、電流、頻率、功率因數(shù)）的允許變化范圍：發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的變化范圍在額定電壓的正負(fù)5%以?xún)?nèi)而功率因數(shù)為額定值時(shí)，其額定容量保持不變；發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行的最高允許電壓不得大于額定值的110%；最低運(yùn)行電壓不得低于額定值的90%，此時(shí)定子電流不得超過(guò)額定值的105%，以保持定子繞組溫升不超過(guò)規(guī)定值；發(fā)電機(jī)應(yīng)能在額定功率因數(shù)，頻率變化不超過(guò)正負(fù)0.5Hz時(shí)，按額定容量運(yùn)行；發(fā)電機(jī)應(yīng)在遲相功率因數(shù)不大于0.95,進(jìn)相功率因數(shù)不小于0.95范圍內(nèi)，按額定容量運(yùn)行。圖1-1、系發(fā)電機(jī)

4、的出力圖，即運(yùn)行范圍圖。 圖1-1 發(fā)電機(jī)運(yùn)行范圍圖1-2 運(yùn)行發(fā)電機(jī)的監(jiān)視和維護(hù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須認(rèn)真地進(jìn)行維護(hù)和檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，盡快消除缺陷，保證發(fā)電機(jī)安全持續(xù)運(yùn)行。對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)檢查工作主要有以下幾個(gè)方面：1， 檢查發(fā)電機(jī)各部分（定子、轉(zhuǎn)子繞組及定子鐵心）及冷卻介質(zhì)（進(jìn)出口風(fēng)溫及水溫）溫度是否正常；2， 考察發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及聲音是否正常。定時(shí)測(cè)量機(jī)組各軸瓦及軸的振動(dòng)幅值是否在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)；3， 對(duì)于氫冷發(fā)電機(jī)，應(yīng)檢查氫氣純度、氫壓和濕度是否符合規(guī)定。以確定是否應(yīng)分別進(jìn)行排氫、補(bǔ)氫和氫氣干燥器是否失效；4， 定子內(nèi)冷水系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)常保持水質(zhì)合格，水溫、水壓及流量正常。當(dāng)定子

5、繞組溫度升高報(bào)警或發(fā)現(xiàn)溫度不正常升高時(shí)，應(yīng)判明水系統(tǒng)有無(wú)阻塞，并立即提高水壓增加水流量，必要時(shí)應(yīng)降低發(fā)電機(jī)負(fù)荷，使最高溫度不超過(guò)監(jiān)視值；5， 采用三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（也包括機(jī)端靜止勵(lì)磁）的發(fā)電機(jī)，滑環(huán)及電刷是較易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，必須定時(shí)仔細(xì)檢查及維護(hù)。6， 發(fā)電機(jī)可承受的短時(shí)過(guò)負(fù)荷在事故情況時(shí)，允許發(fā)電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子繞組短時(shí)間內(nèi)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，制造廠(chǎng)及運(yùn)行部門(mén)對(duì)于1200MVA及以下容量的發(fā)電機(jī)均按下式及下表計(jì)算過(guò)電流倍數(shù)及時(shí)間: (I²-1)t=37.5s 式中， I, 定子過(guò)電流的標(biāo)幺值； t, 持續(xù)時(shí)間, s, 適用范圍1060sI/Ie1.271.321.391.501.692.17 t

6、 605040302010 運(yùn)行人員處理過(guò)電流的原則是，在允許的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，用減少勵(lì)磁電流的方法，降低定子電流至正常值，但不得使電壓過(guò)低；如不能使定子電流降至正常值，則必須降低發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷或切掉一部分負(fù)荷。 二 發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行分析及事故處理當(dāng)電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或事故導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行可分為兩種類(lèi)型，其一，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩基本未發(fā)生突變，但主要電氣參數(shù)及運(yùn)行行為偏離正常運(yùn)行方式，如發(fā)電機(jī)三相電壓及電流不平衡、電壓及頻率超出正常規(guī)定范圍、進(jìn)相運(yùn)行、穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行、低頻振蕩等；另一類(lèi)是外部擾動(dòng)，使發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生突變，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出功率與原動(dòng)機(jī)（汽輪機(jī)或水輪機(jī)）輸入功率失去平衡，使機(jī)組軸系發(fā)

7、生扭轉(zhuǎn)振蕩并產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)，如突然短路、突然甩負(fù)荷、誤并列合閘、故障重合閘等。這類(lèi)因外部擾動(dòng)發(fā)生的發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行故障，往往是由單一故障的延續(xù)發(fā)展導(dǎo)致事故并發(fā)，在故障發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)連續(xù)沖擊和疊加振蕩，造成發(fā)電機(jī)和軸系的損傷或損毀。2-1 發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行1， 進(jìn)相運(yùn)行對(duì)吸收電網(wǎng)無(wú)功功率和調(diào)壓的作用過(guò)去電網(wǎng)容量較小，發(fā)電機(jī)組大多靠近負(fù)荷中心并直接接到較低壓電網(wǎng)上，發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率直接送到用戶(hù)，因而需要發(fā)電機(jī)有較大的無(wú)功功率送出容量。發(fā)展為大電網(wǎng)大機(jī)組后，大機(jī)組直接接入高壓主電網(wǎng)后，往往遠(yuǎn)距負(fù)荷中心，大機(jī)組送出無(wú)功功率主要是滿(mǎn)足各級(jí)電網(wǎng)分層平衡的要求。大機(jī)組經(jīng)高壓長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路輸送有功電力由于系統(tǒng)穩(wěn)

8、定條件限制，不會(huì)超過(guò)線(xiàn)路的自然功率，例如，500KV輸電線(xiàn)路的自然功率為1000Mw，線(xiàn)路產(chǎn)生的充電（無(wú)功）功率約100Mvar/100km，當(dāng)線(xiàn)路輸送的有功功率低于自然功率時(shí)，線(xiàn)路呈現(xiàn)充電功率過(guò)剩，將出現(xiàn)末端電壓升高現(xiàn)象，需要電廠(chǎng)將過(guò)剩充電功率加以吸收。對(duì)此采取的措施有兩種：一種是在電廠(chǎng)側(cè)裝設(shè)可投切的電抗器，另一是將發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。此外，在變電站裝設(shè)調(diào)相機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)電網(wǎng)無(wú)功功率也是一種可行措施。相比之下，采用發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、可調(diào)節(jié)等系列優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前以大型發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行來(lái)解決電網(wǎng)運(yùn)行中無(wú)功和調(diào)壓?jiǎn)栴}已被世界各國(guó)廣泛采用。我國(guó)的大型發(fā)電機(jī)從結(jié)構(gòu)和技術(shù)特性皆具備額定有功出力時(shí)進(jìn)相功率因數(shù)0

9、.95運(yùn)行的能力。但實(shí)施條件則受廠(chǎng)用電源電壓及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)所制約。2， 進(jìn)相運(yùn)行機(jī)理、能力和限制條件 。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行后穩(wěn)態(tài)電磁功率： Pm=EqU/XdSin Qm=EqU/XdCos-U²/Xd上式中， Eq,發(fā)電機(jī)同步電勢(shì) U, 受端電網(wǎng)電壓 Xd, 包括發(fā)電機(jī)同步電抗、升壓變、線(xiàn)路至受端電網(wǎng)間的等值電抗 ，發(fā)電機(jī)功率角發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是一種同步低勵(lì)磁（欠勵(lì)）持續(xù)運(yùn)行方式。從圖2-1的發(fā)電機(jī)電勢(shì)向量圖分析看出，相對(duì)于正常的定子電流落后于電壓的遲相運(yùn)行而言，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)角是超前的。 圖2-1 發(fā)電機(jī)電勢(shì)向量圖將圖2-1(a)電勢(shì)三角形中，各邊乘以u(píng)/xd，得出的圖2-2功率三角形

10、：AB=UI=S，為發(fā)電機(jī)視在功率；AD=EB=UIcos ,為發(fā)電機(jī)有功功率，AE=UIisin 為發(fā)電機(jī)無(wú)功功率，以額定容量為基準(zhǔn)時(shí)， OA=u/x=1/xd=kdl , AB=S=1BF額定視在功率或額定定子電流, kdl短路比_電機(jī)不飽和時(shí)，電勢(shì)與勵(lì)磁電流呈線(xiàn)形關(guān)系，以O(shè)B為半徑的圓弧 BC即為額定轉(zhuǎn)子電流圓。也相當(dāng)于最大電磁功率。以AP為基點(diǎn)的垂線(xiàn)，右方為遲相運(yùn)行區(qū)，發(fā)電機(jī)出力受轉(zhuǎn)子電流及原動(dòng)機(jī)出力限制；左方為進(jìn)相運(yùn)行區(qū)，發(fā)電機(jī)功率極限受靜穩(wěn)定及與發(fā)電機(jī)相連的系統(tǒng)阻抗的影響，要考慮靜穩(wěn)定儲(chǔ)備。裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度將有明顯提高。圖2-1中，留10%額定有功功率作靜穩(wěn)定

11、儲(chǔ)備，如曲線(xiàn)MN所示。以=70ª75ª的直線(xiàn)作靜穩(wěn)極限。如曲線(xiàn)OL所示；裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器但短路比及外連阻抗不同的進(jìn)相運(yùn)行極限，如編號(hào)14的一組曲線(xiàn)所示。 圖2-2 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行功率圖 多年來(lái)，我國(guó)東北電網(wǎng)對(duì)多臺(tái)大型發(fā)電機(jī)實(shí)施進(jìn)相運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力（進(jìn)相運(yùn)行深度）主要受以下因素限制 ： 1） 穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定限制； 2） 發(fā)電機(jī)定子鐵心端部過(guò)熱；3） 發(fā)電機(jī)端電壓和廠(chǎng)用電壓的限制；4） 發(fā)電機(jī)定子過(guò)電流的限制 。 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AER必須投入，以提高機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，并根據(jù)電廠(chǎng)條件整定低勵(lì)限制單元的進(jìn)相無(wú)功數(shù)值。同時(shí)注意廠(chǎng)用電的電壓，必要時(shí)應(yīng)對(duì)

12、有關(guān)廠(chǎng)用變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)整。 圖2-3系對(duì)YB電廠(chǎng)一臺(tái)QFSN-600-2型600MW汽輪發(fā)電機(jī)組由進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)確定的運(yùn)行范圍圖。從本次試驗(yàn)得出的結(jié)論是：1） 影響發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深度的主要因素是廠(chǎng)用電源電壓；2） 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器投入后，對(duì)提高發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力（深度）有顯著影響，在相同條件下約提高了25%。CD: 低勵(lì)限制單元 Q=P/5-170。圖2-3 由試驗(yàn)確定的600MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行范圍2-2 發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行是發(fā)電機(jī)因勵(lì)磁系統(tǒng)故障，部分或全部失去勵(lì)磁后的一種異常運(yùn)行方式。其特點(diǎn)是在短時(shí)間內(nèi)仍以低滑差與電網(wǎng)并列，并帶一定有功負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)行，但要從電網(wǎng)吸收較大無(wú)

13、功功率。1， 發(fā)電機(jī)故障失磁的原因及采用異步運(yùn)行的意義因勵(lì)磁系統(tǒng)故障使發(fā)電機(jī)失磁的原因主要有：勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘；滅磁開(kāi)關(guān)本身缺陷、誤操作或維護(hù)檢修不良、失磁保護(hù)誤動(dòng)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障等。以上列舉的失磁故障中多數(shù)是能在短時(shí)間排除的，因而提出了發(fā)電機(jī)失磁后是否可有條件的繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行的問(wèn)題。 多年來(lái)，國(guó)外及國(guó)內(nèi)大量研究及試驗(yàn)表明，各種大中型汽輪發(fā)電機(jī)均有一定的異步運(yùn)行能力，即發(fā)電機(jī)能產(chǎn)生較大的異步轉(zhuǎn)矩，在互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行條件許可時(shí)，帶40%60%額定有功負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)行1030分鐘，而不會(huì)給發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)帶來(lái)危害。國(guó)外及國(guó)內(nèi)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都肯定了這種運(yùn)行方式的可用性，幾乎所有大的電機(jī)制造廠(chǎng)均將汽輪發(fā)

14、電機(jī)的異步運(yùn)行能力列入產(chǎn)品技術(shù)條件。 根據(jù)電網(wǎng)條件和電源配置特點(diǎn)，使汽輪發(fā)電機(jī)失磁后采用異步運(yùn)行方式的意義是： 1）消除發(fā)電機(jī)因失磁故障造成的滿(mǎn)負(fù)荷解列、停機(jī)，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性，并減少因此造成的經(jīng)濟(jì)損失和能源消耗； 2）減少發(fā)電機(jī)突然切除負(fù)荷、停機(jī)對(duì)軸系疲勞壽命的消耗。 2，汽輪發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行的特點(diǎn)和限制因素1） 發(fā)電機(jī)無(wú)功功率反向及定子過(guò)電流 發(fā)電機(jī)失磁后，由于同步電勢(shì)Eq(t)的衰減和功率角加大，將從原來(lái)的遲相轉(zhuǎn)入進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)，即無(wú)功功率反向 Q=Eq(t)U/Xd.cos U²/Xd AER不投入時(shí)，功率角達(dá)70即達(dá)進(jìn)相狀態(tài)，投入后，功率角將隨其特性而有所增大。當(dāng)功率角

15、達(dá)90，反向的無(wú)功功率將由電網(wǎng)供給，由發(fā)電機(jī)吸收以磁化轉(zhuǎn)子。自電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率約為 0.70.8Pe,此時(shí)，如發(fā)電機(jī)仍帶額定有功功率，其吸收的無(wú)功功率將接近有功功率，發(fā)電機(jī)定子電流將超過(guò)額定額定值呈過(guò)流狀態(tài)。試驗(yàn)及計(jì)算表明，只有將有功功率減至(0.50.6)Pe以下時(shí)，定子電流方可低于額定值。 發(fā)電機(jī)失磁過(guò)程功角及功率的變化示意如圖2-4 所示，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生的異步功率（轉(zhuǎn)矩）與調(diào)整后的原動(dòng)機(jī)功率相平衡時(shí)，發(fā)電機(jī)即轉(zhuǎn)入低滑差的穩(wěn)定異步運(yùn)行狀態(tài)。 圖2-4 發(fā)電機(jī)失磁后功角及功率變化示意圖根據(jù)以上分析，發(fā)電機(jī)失磁后的異步運(yùn)行狀態(tài)與失磁前的同步運(yùn)行相比有許多不同之處，由主控室的表計(jì)可以看出：（1）

16、轉(zhuǎn)子電流表指示為零或接近于零，轉(zhuǎn)子電壓表有周期性擺動(dòng)；（2）定子電流表擺動(dòng)且指示增大，定子電壓表明顯下降，且隨定子電流擺動(dòng)；（3）有功功率表指示減小，無(wú)功功率表指示為負(fù)值，功率因數(shù)表指示進(jìn)相。運(yùn)行人員根據(jù)以上特點(diǎn)判定發(fā)電機(jī)失磁后，應(yīng)將其自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)立即停用，其他相關(guān)機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，必須繼續(xù)工作。對(duì)于允許失磁異步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，應(yīng)按制造廠(chǎng)要求，降低發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷，并在允許時(shí)間內(nèi)查找失磁原因，盡快恢復(fù)勵(lì)磁運(yùn)行。如不能在允許時(shí)間內(nèi)恢復(fù)勵(lì)磁，則應(yīng)將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列。2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱問(wèn)題發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)，在轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出的頻率為sf的交變電流沿轉(zhuǎn)子本體形成閉合回路，引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱。以往曾認(rèn)為，這是限

17、制異步運(yùn)行的主要因素。后經(jīng)國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)研究證明，即使汽輪發(fā)電機(jī)在接近額定負(fù)荷狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行，平均滑差s亦不會(huì)超過(guò)1%，sf滑差頻率電流透過(guò)轉(zhuǎn)子表面深度較深，體積電流密度較小，不會(huì)像不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的頻率2f負(fù)序電流那樣，體積電流密度很大的負(fù)序電流產(chǎn)生產(chǎn)生局部高溫。3）定子鐵心端部發(fā)熱問(wèn)題發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行時(shí)，定子鐵心端部發(fā)熱的機(jī)理類(lèi)似于進(jìn)相運(yùn)行的極限狀態(tài)，溫度最高部位在兩端階梯形鐵心及第12段邊段鐵心。因時(shí)間較短，溫度尚未升至最高溫度。4）電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)采用異步運(yùn)行的條件 （1）電網(wǎng) 發(fā)電機(jī)失磁后，由向電網(wǎng)送出無(wú)功變?yōu)槲諢o(wú)功功率，因而要求電網(wǎng)要有足夠的無(wú)功儲(chǔ)備，要通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證，以維持電網(wǎng)

18、無(wú)功平衡，避免電壓崩潰，保證電網(wǎng)穩(wěn)定。一般的原則是，位于電網(wǎng)送端區(qū)域性電廠(chǎng)，單機(jī)容量為該廠(chǎng)運(yùn)行機(jī)組容量的20%及以下時(shí)，可容許該機(jī)失磁后異步運(yùn)行，但對(duì)單機(jī)容量600MW及以上機(jī)組仍需慎重對(duì)待。，處于電網(wǎng)送端的電廠(chǎng)群或處于電網(wǎng)中樞點(diǎn)，單機(jī)失磁異步運(yùn)行時(shí)，不影響送端電網(wǎng)和中樞點(diǎn)的無(wú)功平衡，則允許失磁異步運(yùn)行。但對(duì)單機(jī)容量600MW以上機(jī)組仍需慎重對(duì)待。，處于長(zhǎng)距離送電線(xiàn)路末端的電廠(chǎng)，電源平衡比較緊張，穩(wěn)定問(wèn)題比較突出，一般不允許失磁異步運(yùn)行。，電網(wǎng)電壓應(yīng)滿(mǎn)足的條件是，電網(wǎng)電壓水平不應(yīng)低于臨界值。失磁后，快速減負(fù)荷至允許值進(jìn)入穩(wěn)定異步運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，臨界值的平均值約為（8590% ）倍額定電壓。 （2）

19、發(fā)電機(jī)，定子電流平均值不超過(guò)按國(guó)家電力公司標(biāo)準(zhǔn)汽論發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程中短時(shí)過(guò)電流規(guī)定的容許值。如異步運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)3015分鐘，則電流值不超過(guò)(1.051.1)倍額定電流。，定子鐵心端部結(jié)構(gòu)件和邊端鐵心的溫度不超過(guò)制造廠(chǎng)規(guī)定值。，轉(zhuǎn)子損耗：對(duì)氣體表面冷卻和內(nèi)冷式氫冷發(fā)電機(jī)不應(yīng)超過(guò)其額定勵(lì)磁損耗；空冷發(fā)電機(jī)不應(yīng)超過(guò)0.5倍額定勵(lì)磁損耗。（3）廠(chǎng)用電失磁機(jī)組的廠(chǎng)用電壓不得低于臨界值（一般為額定電壓的80%），低于此值時(shí)應(yīng)由保護(hù)自動(dòng)切換至備用電源。 4)， 水輪發(fā)電機(jī)，不管其轉(zhuǎn)子有無(wú)阻尼繞組，失磁后產(chǎn)生的異步功率（轉(zhuǎn)矩）遠(yuǎn)小于汽輪汽輪發(fā)電機(jī)，在很大轉(zhuǎn)差下方能轉(zhuǎn)入穩(wěn)定異步狀態(tài)，故不適于采用異步運(yùn)行方式。圖

20、2-5為其平均異步轉(zhuǎn)矩示意圖 圖2-5 發(fā)電機(jī)平均異步轉(zhuǎn)矩示意圖2-3 發(fā)電機(jī)的失步振蕩和處理1， 發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩的原因及現(xiàn)象 發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生振蕩可能有以下四種原因： 1），發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)動(dòng)穩(wěn)定破壞； 2），發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)靜穩(wěn)定破壞； 3），發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)非同步合閘未能拖入同步， 4），發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁。 以上四種振蕩如圖2-6所示。 圖2-6 發(fā)電機(jī)振蕩的產(chǎn)生 電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩時(shí)的現(xiàn)象 電網(wǎng)發(fā)生振蕩時(shí)，各發(fā)電機(jī)和電源聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率、電流，以及某些接點(diǎn)的電壓，將有程度不同的周期性變化，連接失去同步的發(fā)電廠(chǎng)或電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的電流表和功率表擺動(dòng)最大。電壓擺動(dòng)最大處即為電網(wǎng)的振蕩中心，每一周期降低至

21、零值一次。隨著離振蕩中心距離的增加，電壓的波動(dòng)逐漸減小。如果聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的阻抗較大，兩側(cè)的電廠(chǎng)的容量也很大，則聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端的電壓振蕩也很小。 發(fā)生振蕩的發(fā)電機(jī)則可看到定子電流表的擺動(dòng)最為劇烈，有功和無(wú)功功率表指示也擺動(dòng)的很厲害；定子電壓也有擺動(dòng)但不會(huì)到零值；轉(zhuǎn)子電壓和電流都在正常值左右擺動(dòng)；發(fā)電機(jī)將發(fā)出有節(jié)奏的嗚鳴聲；強(qiáng)行勵(lì)磁一般會(huì)動(dòng)作。發(fā)電機(jī)各參量變化如圖2-7所示。 圖2-7 發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)振蕩時(shí)各參量變化2，發(fā)電機(jī)發(fā)生振蕩時(shí)的處理措施 發(fā)電機(jī)發(fā)生失步振蕩時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)造成劇烈沖擊，并威脅電廠(chǎng)廠(chǎng)用設(shè)備的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)，將導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行的崩潰電網(wǎng)大停電。應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同步的條件。處理方法有兩種，

22、即人工再同步和系統(tǒng)解列。 1）人工再同步 人工再同步的目的是使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的頻率接近，使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間的滑差減小至零值，以恢復(fù)同步。具體作法是，降低頻率升高了的送端系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的出力，增加頻率降低了的受端發(fā)電機(jī)的出力（當(dāng)受端系統(tǒng)沒(méi)有備用容量無(wú)法提高頻率時(shí)，可限制部分負(fù)荷增加），以減小滑差平均值，使滑差經(jīng)振蕩變化后降至零值，如圖2-8(a) (b)所示。 圖2-8 人工再同步操作時(shí)滑差的減小 也可采用增大滑差脈動(dòng)振幅的措施，即增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流和電網(wǎng)電壓，使發(fā)電機(jī)同步功率增大，促使機(jī)組的加速度的正負(fù)范圍變大，最后導(dǎo)致滑差瞬時(shí)值的振幅最大值變大，最小值變小，當(dāng)最小值為零時(shí)，即具備了恢復(fù)同步的條件。如

23、圖2-8(c)-(d)所示。 從發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整考慮（瞬間同步后又脫出同步），處理電網(wǎng)振蕩事故時(shí)，應(yīng)首先采用使頻率相等的措施。 2）系統(tǒng)解列 處理發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)振蕩的第二種方法是將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，然后經(jīng)過(guò)調(diào)整和并列操作，恢復(fù)成統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)解列與人工再同步如何配合的幾點(diǎn)意見(jiàn)：（1） 遠(yuǎn)區(qū)水電廠(chǎng)與大容量受端電網(wǎng)失步時(shí)，宜采取人工再同步的方法，因?yàn)樗姀S(chǎng)增減出力快，可以將頻率迅速調(diào)節(jié)至與受端電網(wǎng)相同；（2） 無(wú)恰當(dāng)?shù)墓β史纸琰c(diǎn)可作解列點(diǎn)，或因與電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的解列點(diǎn)不只一個(gè)，且分布在幾個(gè)變電所時(shí)，宜采取人工再同步的方法。如此時(shí)采用解列的方法，前者要損失負(fù)荷，后者因解列操作復(fù)雜，易發(fā)生誤操作事故；

24、（3） 由大系統(tǒng)受電的小系統(tǒng)，即“大送端小受端”系統(tǒng)，發(fā)生振蕩時(shí)，小受端常無(wú)足夠的備用容量提高頻率，大送端又不容易降下頻率，人工再同步常難以實(shí)現(xiàn)。具有這種特點(diǎn)的系統(tǒng)，振蕩中心常常在受端內(nèi)部，振蕩時(shí)負(fù)荷點(diǎn)電壓變化非常大，需要快速消除振蕩，防止過(guò)多甩掉負(fù)荷，應(yīng)采用自動(dòng)解列的方式消除振蕩；（4） 凡采用人工再同步方法作為消除振蕩主要措施的，應(yīng)以系統(tǒng)解列作為輔助措施。實(shí)踐證明，在順利條件下，實(shí)現(xiàn)人工再同步僅需12分鐘，甚至幾十秒，因之，一般規(guī)定，如在34分鐘仍未實(shí)現(xiàn)人工再同步時(shí)，即應(yīng)在解列點(diǎn)解列。 3， 一起發(fā)電機(jī)振蕩失步處理實(shí)例 例某水電廠(chǎng)因系統(tǒng)穩(wěn)定破壞錄制的振蕩處理過(guò)程。 圖2-9 某穩(wěn)定破壞事故

25、線(xiàn)路送端攝制的波形圖事故共經(jīng)歷了30余次異步振蕩，振蕩周期由大（0.95s）變?。?.14s）,相應(yīng)頻率差f分別為1.05c/s及7.13c/s該系統(tǒng)規(guī)定，發(fā)生振蕩時(shí)首先采用人工再同步措施，長(zhǎng)時(shí)間（34分鐘內(nèi)）不能再同步時(shí)再解列系統(tǒng)。事故發(fā)生后，電廠(chǎng)首先減少水輪機(jī)出力，受端系統(tǒng)低頻減載也切除部分負(fù)荷，至4.4s后頻率差開(kāi)始減小，振蕩周期逐漸增大，至第33個(gè)周期，T=1.46s, f=0.685c/s,后進(jìn)入衰減的同步振蕩，證明經(jīng)操作后再同步是成功的。2-4 防止汽輪發(fā)電機(jī)組超速運(yùn)行事故1 超速的原因及事故實(shí)例汽輪發(fā)電機(jī)組由嚴(yán)重超速導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)軸脫離及軸系斷裂是發(fā)電機(jī)運(yùn)行的一種惡性事

26、故，必須注意消除隱患，杜絕事故的發(fā)生。 通常，機(jī)組的最高轉(zhuǎn)速在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性允許范圍內(nèi)稱(chēng)正常轉(zhuǎn)速飛升。超過(guò)危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速至3600r/min稱(chēng)事故超速，大于3600r/min稱(chēng)嚴(yán)重超速。嚴(yán)重超速能造成汽輪發(fā)電機(jī)軸系嚴(yán)重?fù)p毀甚至報(bào)廢，是對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備破壞性最大、甚至可稱(chēng)作災(zāi)難性的事故。多年來(lái)，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組超速損壞事故統(tǒng)計(jì)表明，中小容量機(jī)組的超速損壞多數(shù)由于汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障失靈、透平油質(zhì)不合格及運(yùn)行人員操作失誤、未嚴(yán)格執(zhí)行檢修操作規(guī)程等原因引起，大型機(jī)組除以上原因外，還有軸承失穩(wěn)，臨界轉(zhuǎn)速偏低等原因。 超速事故實(shí)例1） JR電廠(chǎng)一臺(tái)QFQS-200-2型200MW汽輪發(fā)電機(jī)于1996年1月正常帶180MW運(yùn)行時(shí)，由于廠(chǎng)內(nèi)電纜溝起火，發(fā)電機(jī)緊急跳閘停機(jī)，汽機(jī)主汽門(mén)關(guān)閉時(shí)，由于供熱抽汽管閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，使抽汽管內(nèi)的蒸汽又沖回到汽機(jī)缸內(nèi)，造成汽機(jī)繼續(xù)升速，總超速時(shí)間約6min，轉(zhuǎn)速升至36004352r/min，其中轉(zhuǎn)速達(dá)4352r/min約1min。停機(jī)后對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查結(jié)果:部位檢查結(jié)果轉(zhuǎn)子槽楔未發(fā)現(xiàn)異常及松動(dòng)護(hù)環(huán)及中心環(huán)未發(fā)現(xiàn)裂紋及異常風(fēng)扇環(huán)座未發(fā)現(xiàn)裂紋，但外移了28mm風(fēng)扇葉片汽側(cè)：個(gè)別葉片有磨損，密封瓦上下半擋油蓋均有被葉片劃傷痕跡。勵(lì)側(cè)：有兩個(gè)葉片邊角被磨掉，密封瓦上