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1、 第四章 电气事故处理电气运行技术与管理黄河水院自动化工程系45 发电机事故处理第四章 电气事故处理41 电气事故处理的原则、程序42 电力系统事故处理43 母线及厂用电系统事故处理44 系统接地事故处理45 发电机事故处理46 变压器事故处理47 电动机事故处理48 其它电气设备故障处理电气运行技术与管理45 发电机事故处理一、发电机失磁故障的处理二、发电机定子接地三、发电机转子接地四、发电机非全相运行故障处理 五、发电机过负荷运行 六、发电机温度异常七、发电机发生振荡或失步 八、发电机自动跳闸处理 一、发电机失磁故障的处理发电机失去励磁以后，由于转子励磁电流If或发电机感应电动势Eq逐渐减
2、小，使发电机电磁功率或电磁转矩相应减小。当发电机的电磁转矩减小到其最大值小于原动机转矩时，而汽轮机输入转矩还未来得及减小，因而在剩余加速转矩的作用下，发电机进入失步状态。45 发电机事故处理当发电机失步时，发电机的转子与定子三相电流产生的旋转磁场之间有了相对运动，于是在转子绕组、阻尼绕组、转子本体及槽楔中，将感应出滑差频率的交变电动势和电流，并由这些电流与定子磁场相互作用而产生制动的异步转矩。一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理随着转差率由小增大，异步转矩也增大。当某一转差率下产生的异步转矩与汽轮机输入转矩（其值因调速器在发电机转速升髙时会自动关小汽门而比原先数值小）重新平衡时，发电机
3、就进入稳定的异步运行。 发电机失磁后，虽然能过渡到稳定的异步运行，能向系统输送一定的有功功率，并且在进入异步运行后若能及时排除励磁故障、恢复正常励磁，亦能很快自动进入同步运行，对系统的安全与稳定是有好处的，但发电机失磁后能否在短时间内无励磁运行，受到多种因素限制。 一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理发电机失磁后，从发出无功功率转变为大量吸收系统无功功率，这样，在系统无功功率不足时，将造成系统电压显著下降。国内外试验资料表明，发电机失磁后吸收的无功功率， 相当于失磁前它所发出的有功功率的数量。由于失磁后发电机转变成吸收无功功率，发电机定子端部发热增大，可能引起局部过热。发电机失磁异步运
4、行时，转子本体上的感应电流引起的发 热更为突出，往往是主要限制因素。 一、发电机失磁故障的处理此外，由于转子的电磁不对称所产生的脉动转矩将引起机组和基础振动。因此，某一台发电机能否失磁运行、异步运行时间的长短和送出功率的多少，只能根据发电机的形式、参数、转子回路连接方式（与失磁状态有关）以及系统情况等，进行具体分析，经过试验才能确定。 45 发电机事故处理对于大容量发电机，由于其满负荷运行失磁后从系统吸收较大的无功功率，往往对系统的影响比较大，所以大型发电机不允许无励磁运行。失磁后，通过失磁保护动作于跳闸，将发电机解列。国内的600MW汽轮发电机都装有失磁保护，当出现失磁时,般经0.53s就动
5、作于跳开发电机，也就是不允许其异步运行。一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理引起发电机失磁的原因主要有以下几种：（1）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、可控硅励磁装置中的元件损坏等;（2）励磁绕组短路；（3）运行人员误操作等。 大中型发电机组故障总次数的半数以上由低励（励磁不足）或失磁引起一、发电机失磁故障的处理若励磁开关断开且转子绕组未经灭磁电阻闭合以及转子回路断线，其转子电流表指示为零。45 发电机事故处理（一）发电机失磁时的现象1. 转子电流表指示零或接近于零图中: MK 为灭磁开关 SCR 为可控硅功率装置 R 为灭磁电阻。一、发电机失磁故障的处理
6、若励磁开关断开，使转子绕组闭合在灭磁电阻上，其转子电流表就会有指示，但这个电流是交流的，直流电流表只能指示很小的数值，故近似于零。45 发电机事故处理（一）发电机失磁时的现象1. 转子电流表指示零或接近于零图中: MK 为灭磁开关 SCR 为可控硅功率装置 R 为灭磁电阻。一、发电机失磁故障的处理由于失磁后的发电机既发出有功又吸收大量的无功功率，从而造成定子电流升高。 失磁后发电机的功角在增大到静态稳定极限角后，发电机和系统失去同步，进入异步运行状态，此时转子上要感应出单相交流电流。这个电流产生脉动磁场，它可分解成两个大小相等、方向相反的旋转磁场。 一个负向旋转磁场以相对于转子为sn1的速度，
7、逆转子的旋转方向转动，由于转子的转速比定子旋转磁场速率大sn1，所以负向旋转磁场与定子的旋转磁场相对静止，对转子产生制动作用的异步力矩。45 发电机事故处理（一）发电机失磁时的现象 2. 定子电流表指示升高并摆动一、发电机失磁故障的处理另一个正向旋转的磁场，以（1+2s）n1的速度与转子同方向旋转并在定子电路中感应出一个周波为（1+2s）f1的电流，其中f1为定子频率。这个磁场和定子磁场相互作用，产生大小和方向交变的异步力矩。由于电流与力矩成正比，所以力矩变化也引起电流变化，又因这个力矩是转子的纵、横轴的不对称引起的，故在定子绕组中所产生的电流是脉动的，力矩的变化频率是双倍于转差频率，即2sf
8、1，所以从定子电流表上观察到的电流是摆动的，其频率为2sf1。45 发电机事故处理（一）发电机失磁时的现象2. 定子电流表指示升高并摆动一、发电机失磁故障的处理发电机失磁，转速升髙，调速器自动将汽门关小，主力矩减小，则有功减少，其摆动原因与定子电流摆动原因相同。有功降低的程度与汽机调速器特性及发电机在某一转差率下所能产生的异步力矩有关。45 发电机事故处理（一）发电机失磁时的现象3. 有功电力表指示降低并摆动4. 发电机母线电压降低并摆动因为发电机向系统吸收大量无功，沿路电压降很大，故母线电压降低，电压摆动则是由于电流摆动造成的。一、发电机失磁故障的处理发电机向系统吸收感性无功造成。 45 发
9、电机事故处理（一）发电机失磁时的现象5. 无功电力表指示负值(反指) 6. 转子电压表的指示励磁系统(励磁机）本身有故障转子电压表计指示零。如励磁系统还在运行，只是由于灭磁开关跳闸引起的失磁，则转子电压表的指示值与表计的具体接法有关，接在灭磁开关前或后指示值则不一样。 7. 发出声光信号警铃响、“发电机失磁”光字牌亮。如发电机灭磁开关、主开关 跳闸则发出警报。一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理（一）发电机失磁时的现象（小结）1. 转子电压表指示到零或有少许指示2. 转子电流表指示到零或有少许指示3. 定子电流表指示升高并摆动4. 有功功率表指示降低并摆动5. 发电机母线电压降低并摆动
10、6. 无功功率表指示负值(反指)7. 发出声光信号一、发电机失磁故障的处理（1）失磁后进人异步发电机运行状态，在定子、转子间出现转差率，使发电机产生频差电流，转子出现（产生）涡流损耗，引起转子发热；定子端部漏磁通增加，引起定子端部局 部出现髙温。 45 发电机事故处理(二）发电机失磁的危害1. 对发电机影响（2）在定子绕组中出现脉动电流，产生交变的机械力矩，转子受交变力矩作用，产生振动，影响发电机安全。 一、发电机失磁故障的处理由于从系统吸收大量感性无功：（1）使系统出现无功差额，使失磁机组附近系统电压下降。45 发电机事故处理(二）发电机失磁的危害 2. 对系统影响（2）由于出现无功差额，为
11、了弥补上这部分无功，势必造成其他机组过电流。失磁机组容量越大，在系统所占的地位越重要，对系统影响也越大，最终可能导致系统电压崩溃瓦解，即：失磁发电机其他机组过电流过电流可能引起其他发电设备跳闸无功及电压进一步下降系统瓦解。一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理(二）发电机失磁的危害（小结)引起转子发热及定子端部局部出现髙温产生振动，影响发电机安全使失磁机组附近的系统电压下降造成其他机组过电流。可能导致系统电压崩溃瓦解。一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理（三）发电机失磁处理当系统无功功率储备容量较小时，大型机组失磁故障将首先反映为系统无功功率不足,电压下降,严重时将造成系统的电压
12、崩溃，使一台发电机的失磁故障扩大为系统性事故。在这种情况下，必须尽快将失磁机组从系统中切除，以保持系统的正常运行。（水轮机组、大型火电机组迅速切机）当系统无功功率储备充足时，汽轮发电机的失磁故障允许短时间（例如1030分）减小有功功率出力转入异步发电运行，在此期间，需迅速排除故障，恢复励磁；如若不成再行切机。一、发电机失磁故障的处理45 发电机事故处理（三）发电机失磁处理n若失磁保护动作，主开关、灭磁开关均跳闸，发电机与系统解列。应迅速查明失磁原因，设法恢复后重新并网。n若失磁保护未动作，主开关及灭磁开关未跳，则应在60秒内减负荷至60%额定值，从失磁起90秒内减至40%额定值，并设法增加励磁
13、，控制定、转子电流不大于1.1倍额定电流，允许总的失磁异步运行时间不超过15分钟。无效则解列发电机，通知检修人员检查处理。n如失磁保护动作，灭磁开关跳闸、主开关未跳，应立即手动拉开主开关。失磁切机 失磁保护作用于跳闸一、发电机失磁故障的处理（1）失磁前，如自动励磁调节装置投入运行，失磁后应立即将励磁电源切换至感应调压器，如不成功，采用瞬停方式切 换厂用电源。45 发电机事故处理（三）发电机失磁处理（2）如失磁减载装置没动作，立即将有功负荷减到额定负荷的30%以下，同时监视定子电流不得超过額定值。（3）对失磁原因进行检査，如主励故障，应切至备励运行。（4）如短时不能将励磁恢复，应停机处理（无励磁
14、运行时 间一般不超过1015min或根据本单位规程执行）。（5）如失磁后引起系统振荡，自动或手动减有功负荷后振荡仍不消除，要立即将失磁发电机解列。失磁先不切机设法恢复励磁减有功负荷二、发电机定子接地45 发电机事故处理（一）接地电流的由来若发电机中性点未接地，带电导体与处于地电位的铁心（或其他铁件）之间有电容存在，所以发生一点接地时，接地点就会有电容电流流过。如发 电机内部A相距中性点a处的K点发生单相接地时，其接地电流 回路如图4-2所示。接地电流的大小与短路线匝 的份额a成正比（a为占总线匝的百分数),当发电机端处发生金属性接地，短路点电阻为0，接地电流最大，短路点越靠近中性点，接地电流越
15、小。 二、发电机定子接地45 发电机事故处理（二）接地电流的危害单相接地时，故障点就会有对地电容电流流过，该电流可能产生电弧，如果电弧是持续的，时间较长，就会烧坏铁心。经验表明，铁心的损坏程度与电容电流的大小有关，如果定子铁心局部熔化到一定程度，很难修复，从而造成发电机报废。 目前，300MW以上的发电机中性点一般都采用经消弧线圈或高电阻接地方式，以补偿或减小接地时的电容电流。 此外，单相接地，由于非故障相对地电压升高，往往会发 展成两相接地短路，造成对发电机的进一步破坏。 所以100MW以下的发电机，应装设反映零序电压，保护区（从机端到中性点） 不小于85%的定子接地保护。对于100MW及以
16、上的发电机，除装设 上述保护外，还应装设反映接地时3次谐波保护区从中性点到机端约20%的定 子接地保护，从而构成发电机100%的定子接地保护， 二、发电机定子接地45 发电机事故处理（三）发电机定子接地的原因（1）定子绕组采用水冷却的发电机，定子线圈漏水或渗水使绝缘下降。（2）运行中定子引线振动，导致绝缘磨损。（3）氢气湿度不合适、偏大，冷却器入口温度低，机内结露易导致接地。（4）发电机密封瓦漏油，使绝缘下降。（5）主变压器低压侧绕组或厂用工作变压器的髙压绕组内部一次回路单相接地时，也会使与之连接的发电机定子发出“定子接地”警报。 二、发电机定子接地45 发电机事故处理（四）发电机定子接地故障处理1.现象（1）警铃响。（2）发电机“定子接地”信号光字牌亮。（3）手按监测接地电压表按钮，表计有指示。有机压母线的机组，三相绝缘监察表指示 一相降低，另两相升高。值得注意的是，当保护用的电压互感器一次熔丝熔断而闭锁失灵时，定子接地保护将误动，运行人员必须把这种误动和定子
