发电机非同期并列的危害及预防

  来源:安全管理网 
评论:  更新日期:2019年06月10日

摘要:在发电厂的生产过程当中,发电机组与系统的并列是一项非常重要的操作。由于各种原因在并列过程中发生事故的现象时有发生,这种事故对电力生产和电气设备造成的损失和损害都是非常严重的,因此我们有必要对发电机组在并列过程中所发生的故障,进行?#38505;?#30340;分析提高认识,找出发生故障的原因并加以解决,以利于以后的安全生产。

同期系统是小型水电站电气操作回路的重要组成部分,对于发电机组安全并网起着及其重要的作用。准同期是目前普遍采用的一种并网方?#20581;?#21516;期装置?#28304;?#24182;两例电源电压的相序、频率、相位等进行准确的检测和判断,当待并两侧电源电压各?#38382;?#22522;本相同?#20445;?#33258;动或手动完成并网操作。但是,往往因系统接线有误,运行人员误操作,会造成非同期并列的严重后果。

所谓非同期并列是指凡不符合准同期条件下进行并列,就是说将带励磁机发电机并入电网。非同期并网是发电厂电气操作的恶性事故之一。

发电机并入电网分为准同期并列和自同期并列。准同期并列就是在并列操作前,调节发电机励磁,当发电机的电压相位,频率,幅值分别与并列点系统的电压,相位,频率,幅值相接近?#20445;?#23558;发电机断路器?#38505;ⅲ?#23436;成并列操作。自同期并列就是先将励磁绕组经过一个电阻闭路,在不加励磁的情况下,当待并发电机频?#35270;?#31995;统频?#24335;?#36817;?#20445;?#21512;上发电机断路器,紧接着加上励磁,利用发电机的自整步作用。就是借助于原动机的转矩和同频转矩相作用,将发电机拉入同?#20581;?#25105;厂的发电机采用的是准同期并列,因为准同期的优点是发电机没有冲击电流,对电力系统没有什么影响,但必须满足准同期并列的所有条件,否则造成非同期并列,产生很大的冲击电流,比机端三相短路的冲击电流还大一点。

准同期并列又分为手动准同期和自动准同期并列二种,我们的小型机组都采用准同期并列,准同期并列应具备的理想条件和?#23548;?#26465;件。

1, 发电机电压等于系统电压(?#24066;?#30005;压偏差不大于5%);

2, 发电机频率等于系统频率(?#24066;?#39057;率偏差不大于0.1HZ);

3, 发电机电压相位与系统电压相位相同;

4, 发电机电压相序与系统电压相序一致;

这几个条件是少一不可的,如果少一个会产生非同期并列的严重后果。

发电机非同期并列的现象

发电机非同期并列?#20445;?#21457;电机转子会产生强大的电流冲击,定子电流表剧烈摆动,定子电压表也随之摆动,发电机剧?#33402;?#21160;,并发出轰鸣声,其节奏与表计摆动相同。

发生发电机非同期并列的处理:

发电机非同期并列应根据事故的现象正确判断处理,当同期条件相关差不悬殊?#20445;?#21457;电机无强?#33402;?#21160;和轰鸣声,?#20918;?#35745;摆动能很快区域缓和,则不必停机,机组会很快给被系统拉入同步,进入稳定运行状态。若非同期并列对发电机产生很大的冲击和引起剧烈的振动,?#20918;?#35745;摆动不衰减?#20445;?#24212;立即解列停机,待试验检查确认机组无损坏后,方可重新启动并列。

引起非同期并列的原因:

1. 电压不等;

2. 电压相位不一致;

3. 频率不等;

4. 自动准同期并列时同期装置故障;

5. 自动准同期并列时操作人员没有按操作票操作;

6. 手动准同期操作时操作人员没有按操作票操作;

7. 手动准同期并网时同步表故障;

8. 新安装或大修后的机组投入运行前没有进行发电机相序检查核相,有关的电压感器二次回路检修后没有进行核相;

9. 相关的表计指示不正确。

非同期并列的危害:

非同期并列?#20445;?#30001;于?#38505;?#26102;冲击电流很大,巨大的冲击电流对发电机和变压器及系统造成严重冲击,机组将发出强烈的振动,使待并发电机绕组变?#21361;?#25197;弯绝?#24403;?#35010;,定子绕组并头套熔化,甚?#20004;?#32469;组烧毁,即使当时没有损坏,也会造成严重的陷患,就整个电力系统来讲,如果一台大型发电机组发生非同期并列,这台发电机组与系统发生功率的振荡,严重扰?#33402;?#20010;系统的正常安全运行,甚至会造成整个电网的崩溃。具体如下:

1)电压不等的情况:并列瞬间发电机产生冲击电流,其周期分量有效值为

Iim=∣△U∣∕X"d

当发电机电压UG大于系统电压Ux?#20445;琁im滞后90°对发电机起去磁作用,发电机并列后立即带无功功率,当发电机电压UG小于系统电压Ux?#20445;琁im超前90°对发电机起助磁作用,发电机并列后立即从系统吸收无功功率,如果电压差△U相差很大,则Iim过大(因为次暂态电抗X"d很小),将会使发电机定子绕组发热,或定子绕组端部在电动力作用?#29575;?#25439;。

2)电压相位不一致的情况:

在并列瞬间发电机内产生冲击电流,其周期分量有效值为

Iim=△U/Xd=2U/ Xd sin(δ/2)

当发电机电压UG超前系统电压UX时,Iim主要成分为UG同相位的有功分量(注意在并列时δ不能太大),发电机并入系统时立即带有功功率,对发电机有制动作用,有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位;当UG滞后UX?#20445;琁im的主要成分为与UG反向的有功分量,发电机并入系统时立即从系统吸收有功功率,对发电机有加速作用,同样有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位。相位不一 致比电压不一致的情况更为严重,如果δ很大(在180°范围内),则冲击电流Iim很大,其有功分量在发电机轴上产生冲击力矩,使设备烧毁,或使发电机大轴扭屈。特别是δ=180°时,

Iim近?#39057;?#20110;机端三相短路电流的两倍,损坏最严重。

3)频率不等的情况:

发电机电压UG与与系统电压UX之间具有相对运动,如果这个相对运动比较较小,则发电机与系统之间的自整步作用,使发电机拉入同步;如果频率差较大,则并列?#38505;?#21518;δ在0°到360°之间周期?#21592;?#21270;,当δ=0°?#20445;鱑 =0,则Iim =0;当δ= 180°?#20445;鱑 =2UG=2UX,则Iim最大;当δ=360°?#20445;鱑=0,则Iim=0。发电机在频率差较大的情况下并入系?#24120;?#31435;即带上较多正的(或负的)有功功率,对发电机转子产生制动(或加速)的力矩,将使发电机产生机械振动,严重时导致失步,造成并列不成功。频率相差较大,因转子惯性冲力过大而不起作用. 如果发电机频率低于系统频率,并列后发电机将会吸收电网有功,其逆功?#35782;?#27773;轮机末级叶片造?#20260;?#22351;,严重时使汽轮机末级叶片疲?#25237;?#35010;。

非同期并列的预防:

1)在机组并网之前检查表计的?#27809;擔?#24182;网过程中多个表计进行比较以判?#38505;?#30830;

2)一定严格按操作票来操作,监护人要监护到位。

3)新安装或大修的机组投入运行前一定要相序检查和核相,有关的电压互感器二次回路检修后要进行核相

4)自动同期装置一定要完好

5)并网之前,发电机要确认在热备用状态,发电机出口开关和PT一定要摇到工作位。

6)操作人员要熟悉本厂的一次系统?#25237;?#27425;系统

7)同步表指针停在零位不动或指针已指在零位时不准?#38505;ⅰ?#24453;并发电机在未并入系统前,与系统达到同期只是暂时的,同步表停在零位不动,可能是表内断线或其他原因所致,不能?#38505;?/p>

8)同步表指向零位移动过快?#20445;?#34920;明待并发电机与系统频率相差太大,不易掌握断路器的?#38505;?#25805;作时间,容易造成非同期,故不准?#38505;ⅰ?/p>

9)同步表指针过零位不稳定而有跳动现象?#20445;?#21487;能是因为同步继电器的内部触点有卡住现象,故不准?#38505;ⅰ?/p>

怎样解决非同期并列的问题:

发电机准同期并列必须满足电压,周波和相位相同三个条件,如果由于某种原因或操作不当使当并列没?#26032;?#36275;三个条件,发电机便处于非同期运行,非同期运行可能损坏发电机,也会对系统供电系统造成强烈的冲击,影响系统正常工作,故应防止这类事故发生。若待并发电机与系统电压不同,在并列时会产生一定的冲击电流,若电压差小于10%?#20445;?#20914;击电流不大,不会对发电机造成大的危害,如果电压差过大,?#23545;?#20302;于系统电压,除了产生大的冲击电流外,还会导致系统电压严重下降,将事故波及到系统中的其他设备,为此应在手动准同期装置中装设电压差检查装置,以防非同期并列发生,通常情况下,要求并列时待并发电机的电压略高于系统电压。

若待并发电机电压相位与系统电压相位不同?#20445;?#24182;列时引起的冲击电流将产生同期力矩,使待并发电机立即拉入同步,当二者相位差在30°以内?#20445;?#20135;生的冲击电流及同期力矩不会造成严重影响,若相位差很大,则冲击电流和同期力矩可能达到三相短路电流的二倍,使定子线棒和转轴受到一个很大的冲击应力,造成定子端部绕组严重变?#21361;?#32852;轴器螺栓被剪?#31995;?#20005;重后果,因此,一般准同期装置应加入相角闭锁装置,以确保并列时相位差不超过30°。

若同期回路接线错误,也会给发电机带来危害,所以一般在安装和检修后要测试回路接线,故而接线引起的事故很少。

发电机并列?#20445;?#22312;待并发电机主断路器合的的瞬间,如果定子电流突然增大,系统电压骤然波动并?#26723;?#24456;多,发电机发出轰鸣声,而定子电流先剧?#20918;?#21270;,然后慢慢地?#25351;?#27491;常,即表明发电机非同期并列,此时应立即拉开发电机的主断路器及灭磁开关,使发电机停止运行,再对发电机各部分进行全面检查,确认发电机正常才可重新起动发电机。

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