发电机保护的相关问题探讨

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2015年7期 207

发电机保护的相关问题探讨

陈晓刚

大唐国际发电股份有限公司，河北 张家口 075133

摘要：发电机作为电力系统中的核心设备存在，其安全性与可靠性直接关系着整个电力系统的运行安全。发动机如果发生故障将会扰乱整个电力设备的正常运行。本文主要针对发电机的常见故障，提出了发电机保护及提高其稳定性与安全性的技术措施。

关键词：电力系统；发电机；电力保护 中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）6-0207-01

1 导言

目前，市场供应给工厂的都是老式混流型机组，电力系统复杂，不易操控，只有加强发动机控制的协调性和保护性，才能更好更有效的解决问题。当电力系统出现换短路故障或主负荷切情况时，就会会导致瞬时振荡。发电的不正常运行状态主要是：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷，非全相运行等）而引起的发电机负序过电流等。作为发电机的主控系统即发电机调速器和励磁系统，如果两大系统共同协作和推动作用，电力系统会重新建立回归一个新的稳态，这样就保持了新的协调性。而对于电力系统的稳定性有着重要作用的因素便是励磁系统和调速器。本文主要介绍发电机保护与励磁系统、调速器系统之间的协调方法。

2 调速器控制及低频协调 2.1 调速器的主要作用

是用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置，维持发电机的运转速度与复核的分配。调速器是用来保持转速稳定的。在负载变化的过程中，它的转速是会相应发生变化的。如果转速降低的时候，调速器如果不调节的话，发电机会慢慢的停止工作；而当转速升高时，调速器没有设定到一定值时，发电机最终将无法承受过大的离心力而损坏。由此可见调速器的作用就是保持发电机的转速稳定。

2.2 频率降低时，电动机的转速也会跟着持续降低 如果没有及时处理将导致发电机停止工作的现象。有时频率过低会影响产品质量或者产品效益。频率低，致使转子线圈的温度增加，否则就得降低出力。有时会破坏发电机自身的冷却能力，因转子的转速降低导致冷却发电机的两端的风扇鼓进的风量降低。调速器控制的重要意义在于可以控制频率，是频率在给定值的范围内。

3 发电机过励磁保护

3.1 励磁系统的主要作用

第一，根据发发电机自身的负荷发生的变化，相应的调节电流，并=保持电压为正常稳定电压。第二，控制各个发电机之间的电压分配，保证发电机之间无功功率的最小化。第三，当发电机发生故障时，励磁系统可以为此进行灭磁，第一时间阻断故障继续发生。第四，励磁系统可以根据工厂情况，对发电机进行最大或最小的励磁限制。

3.2 同步发电机的励磁系统

除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置称之为励磁装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统的分类主要包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；除了维持与电动机同步之外，励磁系统同时还影响着由发电机输出或者吸收的无功功率值。励磁电流忽然增大时，会导致很多问题的产生。比如无功率的输出会忽然增大，这就使得电压也会变的高起来。当励磁电流变小时，也会出现一系列的问题。还有可能导致电力系统与发电机的不同步现象的发生。励磁控制是保护发电机的一种系统，可以保证发电机的正常稳定进行工作。

4 发电机静态稳定性

静态稳定性是衡量发电机的稳定运行能力的重要指标，转速可变是交流励磁发电机与传统同步发电机最根本的区别，交流励磁发电机实际上是为运行时的方式上选择提供了一种依据。在某种状态下发电机静态稳定性会受到一定的影响。当某种电压之间不稳定或者超过其稳定值时，系统间能够传输的电能可能会降低，电力系统之间或者也会出现轻微震荡，或者可能被解列出几个孤网。发电厂或者负荷中心之间的线路由于故障断开，两点之间的电抗就会增加到一个能够提供传输却不能维持同步的最大电能点。在这种震荡的状态下工作，发电机会因为磁极的跳动从而引起一系列的不同步。系统间的断路会使得输电线路增加了负荷中心同远端的电厂之间的电抗，这样一来，电势衰减可能会同静态稳定不稳定，同时出现为了避免这种情况的出现，必须保持发电机静态的稳定性。决定静态稳定性的因素很多，比如转速的快慢。在某些情况下，转速受很多因素的影响。工作人员必须全面检查发动机各个组织功能。

5 发电机低频保护

发电机低频保护是保护汽轮机，为防比发电机在频率偏低时，使汽轮机的叶片及其拉筋发生断裂故障的保护装置。低频保护不仅能监视当前频率状况，还能在发生低频工况时，根据预先划分的频率段自动累计各段异常运行的时间，无论达到哪频率段相应的规定累计运行时间，保护均动作于声光信号告警。

6 励磁回路一点接地保护

反应励磁回路一点接地，动作于发信号。汽轮发电机一点接地后允许短时间运行。励磁回路两点接地保护。反应励磁回路发生两点接地或匝间短路，两点接地保护作用于跳闸。原有励磁回路两点接地保护一般全厂公用一套，目前已有组合式的励磁回路接地保护，即一点和两点接地保护组合成一套保护，并可装于每一台发电机上。

7 发电机负序过电流保护

在区外出现不对称短路时，保护发电机转子不因过热而损坏，通常采用反时限特性。发电机对称过电流保护。在区外出现对称短路时，保护发电机定子不过热，通常采用反时限特性。发电机过电压保护。

8 结论

发电机在电力系统中扮演着重要作用，相当于人体的心脏功能。在各个因素中需要良好的协调，比如我们文章所列的四点因素。发电机的继电保护不仅要在保护上加强研究，同时更应注意到保护与控制间的统一协调。尤其是大型电力系统发生震荡时，保持电力系统的稳定运行是一切研究的根本目的。

参考文献

[1]王义红，张雪敏，孙玉娇等.含感应电动机的独立电力系统暂态电压分析[J].清华大学学报：自然科学版，2011（1）：36-42.

[2]王之纯，马骏，王德贤.同步发电机励磁系统对电力系统稳定的控制策略研究[J].电源技术应用，2012（10）：31-35.