汽轮发电机

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1、汽轮发电机 变压器组非全相运行故障分析和处理白国钢摘要:本文将关键从发电机变压器组非全相运行工况的改变规律、危害, 主断路器非全相断开的原因、发电机变压器组非全相运行的故障分析及检验、处理及所应采取的防范方法等方面加以叙述, 谨作参考。关键词:发电机; 变压器; 非全相; 故障分析牡丹江第二发电厂#1发电机在某次并列时, 因为主断路器A 相液压操作机构故障, 造成发电机非全相并列, 并使在同一条220k V 母线上运行的变压器中性点直接接地的#6发电机因为主变零序过流保护动作而误跳闸。据我国外的统计资料表明, 因主断路器的故障造成发电机变压器组非全相运行 占发电机变压器组非全相运行 的50%,

2、发电机变压器组非全相运行产生较大的负序电流, 将引发发电机转子烧损事故, 给国民经济造成很大的损失。只要我们在实际工作中能够正确地利用、分析、判定, 并从以往这类故障中吸收经验教训, 提升运行管理水平, 就完全能够避免发电机变压器组非全相运行烧损转子的事故。机组的强烈振动。非全相时产生的主变零序电流, 可能造成在同一条220k V 母线上的其它运行发电机误跳闸而扩大事故。如非全相保护动作跳主断路器并开启失灵保护, 造成在同一条220k V 母线上的其它运行发电机跳闸而扩大事故。3. 主断路器非全相断开的常见原因分相操作断路器油压操作机构内储能器有砂眼漏气, 致使操作一相或两相油压到零, 断路器

3、不能断开。断路器绝缘拉杆上的铝质连接件开裂, 操作时主触头未断开, 而操作机构动作正常, 二次回路位置显示正常。一、非全相运行故障 断路器操作回路的合闸线圈或跳闸线圈烧损。1. 非全相运行故障的多个共同点 断路器操作机构检修时一个元件装反而拒动, 结线方法:发电机变压器组。 变压器组使自动、手动均不能断开。别:Y/-11。变压器中性点:直接接地。 牡二厂# 主断路器操作机构卡涩。4. 发电机转子本体烧损的关键原因和部位1发电机变压器组主断路器型号S W 2-220I 型配有一台C Y 3-液压操作机构, 主断路器分相操作。 发电机失磁, 主断路器非全相断开的状态下,2. 非全相故障时机组运行工

4、况的关键现象发电机变成了一个感性负载, 处于稳定的异步发电机不 主断路器指示灯故障闪烁。对称运行状态, 从系统吸收大量无功功率, 定子电流严 发电机定子电流指示严重不对称, 电流幅值的重不对称, 负序电流很大。该负序电流产生的旋转磁场改变规律是:1) 主断路器一相未断开:比故障相滞后的会在转子各结构部件中感应产生两倍工频的负序电流, 一相电流为零, 其它两相电流基础相等。2) 主断路器一它集肤效应较强, 穿透能力不大, 透入深度浅, 关键集相未合上:比故障相滞后的一相电流最大, 其它两相电中在转子铁芯表面的薄层中槽楔上的电流比其他槽的槽流基础相等, 且为前者电流的二分之一。楔电流大, 从而产生

5、很大的附加损耗和升温, 形成局部如负序电流较小时, 发“负序过负荷”光字牌。过热。依据功角仪指示负序电流的大小。 过热烧损的部位关键集中在转子大齿极面, 挠如负序电流较大时, 发“非全相”信号, 非全性槽的端头、槽楔、齿部、护环嵌装面等处。轻者能使相保护动作跳主断路器并开启失灵保护。各结构件表面漆膜变色、烧焦、发黑。重者造成护环嵌发电机出口电压显著下降。发电机有功功率表、装表面烧损、熔化, 失去紧力, 护环外移或产生裂纹; 无功功率表指示反向。端头槽楔熔化甩出, 散落在定子膛内, 甚至转子失去平两相掉闸, 发电机可能失去同时表计摆动。衡, 引发机组强烈振动。二、非全相运行故障处理的关键点 非全

6、相运行时间过久, 转子线槽端头铝槽楔会过热熔化, 护环嵌装面紧力消失, 转子失去平衡, 引发运行实践证实, 发电机变压器组的非全相运行故作者介绍:白国钢, 男, 华电能源股份有限企业牡丹江第二发电厂, 助理工程师。215障大多数发生在机组解列、并列的操作过程中, 正确进行机组解列或并列的操作是大幅度降低因负序电流烧损发电机转子简单而有效的方法。所以只要遵照保持发电机励磁、稳定发电机转速、降低机组出力、控制订子电流的标准, 严格根据合理的次序进行操作和调整, 完全能够把负序电流控制在许可范围之内。1. 发电机解列时应遵守的操作次序机所接母线上的全部发-变组主断路器, 用220k V 线路母联断路

7、器断开故障主断路器) 。若灭磁开关合不上, 主断路器亦不能全相断开, 应快速拉开该发电机所连接220k V 母线上的全部发-变组断路器, 用220k V 线路母联断路器断开故障主断路器。关闭汽机主汽门停机。如运行中出现非全相, 且非全相保护及负序过流保护均未动作, 应立刻手动远方拉开主断路器。不成功, 立刻手按发电机紧急跳闸按钮, 无效时快速派人就地打跳主断路器未断开相。若主断路器仍不能全相断开, 应按现场运行规程的要求, 将发电机从系统中隔离出来 。关闭汽机主汽门停机。4. 故障处理时的注意事项将发电机的有功功率和无功功率减至零, 当定子三相电流均靠近零时, 且关闭汽轮机主汽门停机时, 断开

8、主断路器。发电机解列后, 定子电流反而升高, 且三相幅值严重不对称, 说明主断路器非全相断开, 如两相运行时, 不准拉开灭磁开关, 应增加转子电流提升定子电压, 使定子三相电流的不平衡值控制在许可范围之内, 保持发电机转速3000r /m i n , 可检同期并列。两相运行如并列困难或短期并列不上, 可将无功功率减至零, 保持定子三相电流不平衡值控制在许可范围之内, 立刻手按发电机紧急跳闸按钮, 无效时则快速派人就地打跳主断路器未断开相。若主断路器依然不能全相断开, 应按现场运行规程的要求, 将发电机从系统中隔离出来 。2. 并列后加负荷时应遵守的操作次序解列停机时, 决不可因机组停止运行而放

9、松对盘上多种仪表指示的监视, 以致不能立即发觉异常情况, 造成负序电流烧损发电机转子。发电机变压器组接线方法, 当主断路器两相断开一相接通时, 恢复励磁后, 即使发电机达成同时转速, 这时发电机和系统之间只有一相接通, 仍处于失步状态, 切不可在处理过程中将主断路器合闸。对主断路器位置状态的判定, 应依据主断路器机械指示、盘上仪表指示和二次回路的信号显示进行综合分析判定, 切不可只依据二次回路的信号显示来判定主断路器的位置状态。主断路器发生非全相运行时, 不要试图对主断路器进行消除缺点的工作, 以免发生意外事故。 处理过程中, 应严密监视发电机各部温度不超出要求值。检验发-变组回路, 如没有显

10、著故障现象, 应测发电机和主变压器绝缘电阻合格, 用发电机带主变零起升压, 确定无问题后检同期并列。非全相运行时间超出2m i n , 若零起升压没问题, 也必需经总工程师同意后才能并列。三、非全相运行烧损发电机转子的检验和处理并列后不要急于增加有功功率和无功功率, 在加负荷的过程中要尤其注意定子三相电流是否对称相等, 确定无异常后, 再增加有功功率和无功功率。当发觉定子三相电流的不对称程度超出要求值时, 说明主断路器非全相合闸, 应立刻手动远方解列发电机。拉开主断路器时, 注意发电机是否过电压。若不成功, 立刻手按发电机紧急跳闸按钮, 立刻手按发电机紧急跳闸按钮, 无效时快速派人就地打跳主断

11、路器未断开相。若主断路器不能全相断开, 应按现场运行规程的要求, 将发电机从系统中隔离出来 。关闭汽机主汽门停机。3. 处理故障的操作次序发电机遭受负序电流冲击故障后, 经计算分析其122t 大于许可值或从负序能量监测表装置上显示的数值大于许可值, 应立即停机抽出转子进行具体检验。对发电机转子检验的关键是:护环和铁芯的嵌装面, 大齿极面上向挠性槽的端头, 线槽两段槽楔接头和铁齿的结合面处, 尤其是靠近大齿的线槽。查看这些局部易过热表面漆膜有没有过热变色、起泡、焦枯、脱落等情况, 金属表面有没有过热发蓝, 出现微观裂纹、金属熔渣、掉块等情况。若转子表面易过热部位只有漆膜的过热变色, 无其它异常现

12、象, 可将这些过热部位、范围大小作好统计, 用同色漆覆盖后投入运行。应该注意, 转子在氢气中不易产生氧化反应, 不能用在空气中的变色标准来判定其过热程度。在运行中若因为保护装置动作或主断路器误动, 造成主断路器非全相断开, 灭磁开关断开, 而汽机主汽门没相关闭, 这时发电机失磁进入异步发电机的不对称运行状态。快速合上灭磁开关, 增加转子电流使发电机进入同时, 使定子三相电流的不平衡值控制在许可范围之内, 立刻手按发电机紧急跳闸按钮快速, 无效时派人就地打跳主断路器未断开相。若主断路器仍不能全相断开, 应按现场运行规程的要求, 将发电机从系统中隔离出来 机组启机前, 必需坚持进行主断路器操作回路

13、的联锁和保护联跳开关的动作试验。检修人员未取得运行人员同意不得私自改变运行中设备的二次接线。2. 设备改善方面发电机变压器组接线方法的高压侧断路器型号S W 2-220I 型配有一台C Y 3-液压操作机构, 可改善为新型号S W 2-220配用一台C Y-A 三相联动的液压操作机构。发电机应装负序电流表或负序能量监测装置。 200M W 及以上发电机变压器组应装设断路器失灵保护, 确保在主断路器非全相运行时, 能快速断开该发电机所接母线上的全部发-变组主断路器, 将发电机从系统中隔离出来。发电机并、解列时, 造成主断路器非全相运行, 主变回路的电流远小于额定电流, 母线电压亦不会显著降低,

14、所以断路器失灵保护达不到整定值, 从而不会开启, 为填补其技术性能的不足, 可利用发电机负序出口继电器去开启断路器失灵保护。五、结束语如牡二厂#1-#4发电机并、解列时, 将在同一条220k V 母线上的其它发电机组主变零序T 0-T 3保护压板停用。主断路器非全相运行时, 盘上的表针指示会有显著的改变, 尤其是三相电流幅值的改变有一定的规律, 应依据机组的详细情况, 在现场运行规程中明确地指出主断路器非全相运行时, 出现的关键异常现象, 供运行人员综合分析判定。主断路器非全相运行时, 将发电机从系统中隔离出来的处理步骤和操作次序, 应在现场运行规程中明确要求, 便于运行人员立即进行故障处理。

15、发电机解列并列的操作次序和注意事项, 应在现场运行规程中明确要求, 便于运行人员正确完成解列并列的操作。发电机变压器组非全相运行时, 运行人员应作好发电机三相电流的改变、电压的改变、机组转速的改变、连续时间和保护装置、信号装置的动作统计, 方便进行综合分析判定, 制订检验处理对策。发电机承受负序电流的能力, 因其结构、材质和冷却方法的不一样而不一样, 应依据制造厂提供的技术资料和发电机运行规程的要求, 制订出机组许可的负序电流值和连续时间, 作为运行人员进行监视和处理故障的依据。要严格认真根据断路器安装和检修的工艺要求, 提升断路器的安装和检修水平, 认真立即地做好日常维护工作, 不管是哪种操作机构, 当出现异常现象时, 要因为主断路器非全相分、合, 发电机变压器被迫进入非全相运行状态, 负序电流烧损发电机转子的威胁确实存在, 只要掌握非全相运行机组运行工况的改变规律和特点, 正确地进行分析和判定, 遵照保持发电机励磁、稳定机组转速、降低机组出力、控制订子电流的标准和合理的操作次序, 烧损发电机转子的故障是完全能够避免的。